Laboratório: Automação de Iluminação com OpenHAB, MQTT e Grafana

Roteiro para estudo em ambiente de laboratório ou de teste. Execute apenas em equipamentos, redes e contas que você tenha autorização para usar, com backup e homologação próprios. Comandos podem causar indisponibilidade ou perda de dados. Software e marcas citados pertencem aos seus titulares. Termos de Uso.

Duração estimada

120 min

Passos

13

Validações

5

Versões da documentação consultada

OpenHAB 3.4 · Eclipse Mosquitto 2.0 · Grafana 10.0 · Telegraf 1.29 · Python 3.10

Topologia

Três VMs em uma rede privada: OpenHAB (192.168.56.10), Mosquitto MQTT Broker (192.168.56.11), Grafana (192.168.56.12). Um script Python simula sensores/atuadores MQTT na máquina do OpenHAB. OpenHAB publica comandos e lê estados via MQTT. Grafana monitora tópicos MQTT via Telegraf.

   [Sensor/Atuador Simulado]
             |
         (MQTT)
             |
   [Mosquitto Broker 192.168.56.11]
         /            \
[OpenHAB 192.168.56.10]   [Telegraf]
         |                  |
      (REST)             (MQTT)
         |                  |
       [Grafana 192.168.56.12]

Equipamentos e software

Roteiro

1. Preparar as VMs e a rede privada

   Crie três VMs Linux em uma rede virtual privada (NAT ou bridge). Use endereços 192.168.56.10, 192.168.56.11 e 192.168.56.12. Isso isola o ambiente e evita conflitos.

   O que você deve ver: As três VMs se pingam mutuamente.

2. Instalar e configurar o Mosquitto MQTT Broker

   No 192.168.56.11, instale o Mosquitto. MQTT é o padrão para integração IoT leve e interoperável.

   sudo apt update && sudo apt install -y mosquitto mosquitto-clients
   sudo systemctl enable --now mosquittoCopiar

   O que você deve ver: Mosquitto rodando na porta 1883.

3. Instalar o OpenHAB

   No 192.168.56.10, instale o OpenHAB usando o repositório oficial. OpenHAB é a plataforma central de automação.

   wget -qO - 'https://openhab.org/downloads/openhab-key.gpg' | sudo apt-key add -
   echo 'deb https://openhab.jfrog.io/artifactory/openhab-linuxpkg stable main' | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/openhab.list
   sudo apt update && sudo apt install -y openhab
   sudo systemctl enable --now openhabCopiar

   O que você deve ver: OpenHAB disponível em http://192.168.56.10:8080

4. Instalar Grafana e Telegraf

   No 192.168.56.12, instale Grafana e Telegraf. Grafana permite dashboards, Telegraf coleta dados MQTT.

   sudo apt update && sudo apt install -y grafana telegraf
   sudo systemctl enable --now grafana-server telegrafCopiar

   O que você deve ver: Grafana disponível em http://192.168.56.12:3000

5. Configurar tópico MQTT e usuário

   No Mosquitto, crie um usuário e senha para autenticação básica. Segurança mínima para evitar acesso anônimo.

   sudo mosquitto_passwd -c /etc/mosquitto/passwd openhabuser
   # Edite /etc/mosquitto/conf.d/auth.conf e adicione:
   allow_anonymous false
   password_file /etc/mosquitto/passwd
   sudo systemctl restart mosquittoCopiar

   O que você deve ver: Mosquitto só aceita conexões autenticadas.

6. Testar o broker MQTT

   Teste publicação e subscrição MQTT localmente. Isso garante que o broker está funcional.

   mosquitto_sub -h 127.0.0.1 -t 'test/topic' -u openhabuser -P <senha> &
   echo 'hello' | mosquitto_pub -h 127.0.0.1 -t 'test/topic' -u openhabuser -P <senha>Copiar

   O que você deve ver: Mensagem 'hello' recebida pelo subscriber.

7. Configurar o binding MQTT no OpenHAB

   No OpenHAB, instale o binding MQTT pela interface Paper UI (Configurações > Add-ons > Bindings > MQTT Binding). O binding conecta o OpenHAB ao broker.

   O que você deve ver: MQTT Binding listado como instalado.

8. Adicionar broker MQTT no OpenHAB

   Adicione um broker MQTT em OpenHAB (Configurações > Things > + > MQTT Broker). Use IP 192.168.56.11, porta 1883, usuário e senha criados.

   O que você deve ver: Broker MQTT aparece como ONLINE.

9. Criar um Thing e Item para lâmpada MQTT

   No OpenHAB, crie um Generic MQTT Thing com um canal do tipo Switch ligado ao tópico 'lab/lamp1/set' (comando) e 'lab/lamp1/state' (estado). Isso simula uma lâmpada controlável.

   O que você deve ver: Thing e Item criados e visíveis no OpenHAB.

10. Simular sensor/atuador MQTT com Python

    Na VM OpenHAB, crie um script Python que subscribe em 'lab/lamp1/set' e publica em 'lab/lamp1/state'. Isso simula a resposta de um dispositivo real.

    pip install paho-mqtt
    cat > lamp_sim.py <<EOF
    import paho.mqtt.client as mqtt
    broker = '192.168.56.11'
    user = 'openhabuser'
    pwd = '<senha>'
    state = 'OFF'
    def on_message(client, userdata, msg):
        global state
        if msg.topic == 'lab/lamp1/set':
            state = msg.payload.decode()
            client.publish('lab/lamp1/state', state)
    client = mqtt.Client()
    client.username_pw_set(user, pwd)
    client.connect(broker, 1883)
    client.subscribe('lab/lamp1/set')
    client.on_message = on_message
    client.loop_forever()
    EOF
    python3 lamp_sim.py &Copiar

    O que você deve ver: Script rodando, pronto para receber comandos.

11. Controlar a lâmpada via OpenHAB

    No OpenHAB, acione o Item da lâmpada pela interface. O comando será enviado via MQTT, e o estado será atualizado pelo script Python.

    O que você deve ver: Ao ligar/desligar, o estado do Item muda e reflete o status enviado pelo script.

12. Configurar Telegraf para coletar MQTT

    No 192.168.56.12, configure Telegraf para coletar o tópico 'lab/lamp1/state' do Mosquitto. Isso permite visualizar o status da lâmpada no Grafana.

    sudo nano /etc/telegraf/telegraf.conf
    # Adicione:
    [[inputs.mqtt_consumer]]
      servers = ["tcp://192.168.56.11:1883"]
      topics = ["lab/lamp1/state"]
      username = "openhabuser"
      password = "<senha>"
      data_format = "value"
    sudo systemctl restart telegrafCopiar

    O que você deve ver: Telegraf coleta o estado da lâmpada.

13. Criar dashboard no Grafana

    No Grafana, adicione o datasource InfluxDB (padrão do Telegraf) e crie um dashboard para visualizar o estado da lâmpada em tempo real.

    O que você deve ver: Dashboard mostra o status ON/OFF da lâmpada.

Como saber que funcionou

Troubleshooting

Segurança e hardening

• Use autenticação no Mosquitto; nunca permita anonymous em produção
• Restrinja firewall das VMs para aceitar conexões apenas das VMs do laboratório
• Altere as senhas padrão do OpenHAB e Grafana
• Não exponha portas MQTT, OpenHAB ou Grafana para a internet sem VPN ou proxy seguro
• Monitore logs de autenticação e acesso

Checklist final

• VMs comunicando entre si
• Mosquitto autenticado e funcional
• OpenHAB publica e lê via MQTT
• Script Python simula lâmpada corretamente
• Telegraf coleta tópicos MQTT
• Grafana exibe dashboard em tempo real