01. 공장 시뮬레이터

이 단계에서 배우는 것

실제 공장 센서와 설비를 대신하는 공장 시뮬레이터를 실행하고, MQTTX로 raw 센서 데이터와 액추에이터 상태가 정상 발행되는지 확인합니다.

전체 흐름에서의 위치

flowchart TB
  sim["공장 시뮬레이터"]
  mqtt["MQTT 브로커"]
  mqttx["MQTTX 확인"]
  next["다음 단계: Node-RED 수집"]

  sim --> mqtt
  mqtt --> mqttx
  mqtt --> next

준비물

• 공장 시뮬레이터 저장소
• Node.js 실행 환경
• MQTTX
• 자신의 uniq-user-id

실습 저장소

공장 시뮬레이터는 별도 GitHub 저장소에서 관리합니다.

• 저장소: facility-environment-simulator
• 먼저 저장소의 README.md를 읽고 실행 준비, 환경변수, 실행 명령, 테스트 명령을 확인합니다.
• 핵심 실행 변수는 MQTT_UNIQ_USER_ID입니다.
• 핸드북에서는 해당 저장소를 실행한 뒤 MQTTX와 Node-RED로 연결하는 실습 흐름을 다룹니다.
• 세부 실행 옵션과 테스트 명령은 저장소의 README.md를 기준으로 확인합니다.

git clone https://github.com/zenit9hub/facility-environment-simulator.git
cd facility-environment-simulator
npm install

시뮬레이터 역할

시뮬레이터는 작은 공장 룸을 흉내 냅니다.

• 온도 센서 값을 발행합니다.
• 진동 센서 값을 발행합니다.
• 컨베이어벨트 상태를 발행합니다.
• 에어컨 상태를 발행합니다.
• 컨베이어벨트와 에어컨 제어 메시지를 수신합니다.
• 제어 메시지를 받으면 상태를 즉시 반영해 status를 추가 발행합니다.

발행 토픽

kiot/{uniq-user-id}/factory/room-01/sensor/temperature
kiot/{uniq-user-id}/factory/room-01/sensor/vibration
kiot/{uniq-user-id}/factory/room-01/actuator/conveyor-belt/status
kiot/{uniq-user-id}/factory/room-01/actuator/aircon/status

구독 토픽

kiot/{uniq-user-id}/factory/room-01/actuator/conveyor-belt/control
kiot/{uniq-user-id}/factory/room-01/actuator/aircon/control

따라하기

1. 시뮬레이터 저장소를 clone하고 README.md를 확인합니다.
2. .env 또는 실행 환경에서 MQTT_UNIQ_USER_ID를 자신의 ID로 설정합니다.
3. MQTT 브로커가 mqtt://broker.emqx.io:1883인지 확인합니다.
4. 시뮬레이터를 실행합니다.
5. 로컬 제어 패널이 제공되면 http://localhost:3000을 엽니다.
6. MQTTX에서 kiot/{내-user-id}/factory/#을 구독합니다.
7. 센서와 status 메시지가 10초 주기로 보이는지 확인합니다.

제어 메시지 예시

컨베이어벨트 켜기:

kiot/{uniq-user-id}/factory/room-01/actuator/conveyor-belt/control

{
  "power": "on",
  "overheatMode": "off",
  "reason": "manual-test"
}

컨베이어벨트 과열 모드 켜기:

{
  "power": "on",
  "overheatMode": "on",
  "reason": "overheat-test"
}

에어컨 켜기:

kiot/{uniq-user-id}/factory/room-01/actuator/aircon/control

{
  "power": "on",
  "reason": "manual-test"
}

온도 모델

조건	변화
두 장비 모두 꺼짐	평상 온도 25도로 0.1도씩 복귀
에어컨만 켜짐	최저 22도까지 냉각
컨베이어벨트만 켜짐	최대 50도까지 가열
컨베이어벨트 가동	+0.2도
에어컨 가동	-0.3도
둘 다 가동	에어컨 성능 우세로 -0.1도
과열 모드 켜짐	컨베이어벨트 가동 중 추가 +1.0도

overheatMode는 상태값입니다. 컨베이어벨트가 꺼져 있으면 온도 상승에 관여하지 않습니다.

성공 기준

• MQTTX에서 4개 raw 토픽이 보입니다.
• control 메시지를 보내면 status가 즉시 바뀝니다.
• 과열 모드로 온도 상승 테스트를 만들 수 있습니다.

자주 막히는 지점

• 메시지가 안 보이면 사용자 ID와 구독 토픽을 먼저 확인합니다.
• 브로커가 localhost면 강사가 원격 점검할 수 없습니다.
• control 토픽에 dt를 넣으면 시뮬레이터가 받지 못합니다.

다음 단계로 넘어가기 전 체크

• factory 토픽이 실세계 raw 데이터 영역이라는 점을 설명할 수 있습니다.
• 시뮬레이터가 위험 판단을 하지 않는다는 점을 이해했습니다.
• MQTTX로 status 변화까지 확인했습니다.