Laboratório: Monitoramento de Consumo de Energia via Modbus, Prometheus e Grafana

Duração estimada

120 min

Passos

12

Validações

4

Versões da documentação consultada

mbserver (simulador Modbus TCP) a versão estável atual · prometheus-modbus-exporter a versão estável atual · Prometheus 2.48.1 · Grafana 10.2.3

Topologia

Três VMs em uma rede privada: uma simula um medidor de energia Modbus TCP (192.168.56.10), outra executa o prometheus-modbus-exporter (192.168.56.20), e a terceira roda Prometheus e Grafana (192.168.56.30). O exporter coleta dados do simulador e os expõe para o Prometheus, que armazena e serve para o Grafana.

         +---------------------+
         |  VM1: Modbus Sim   |
         |  192.168.56.10     |
         +---------+----------+
                   |
                   |
         +---------v----------+
         |  VM2: Exporter     |
         |  192.168.56.20     |
         +---------+----------+
                   |
                   |
         +---------v----------+
         | VM3: Prometheus    |
         | & Grafana          |
         | 192.168.56.30      |
         +--------------------+

Equipamentos e software

Roteiro

1. Preparar as VMs e rede privada

   Crie três VMs Linux (Ubuntu Server recomendado) na mesma rede privada. Isso isola o laboratório e evita conflitos.

   O que você deve ver: VMs acessíveis entre si via ping.

2. Instalar e configurar o simulador Modbus TCP

   No VM1, instale o mbserver para simular um medidor de energia via Modbus TCP.

   sudo apt update && sudo apt install golang-go git -y
   git clone https://github.com/tbrandon/mbserver.git
   cd mbserver
   go build .
   ./mbserver --host 0.0.0.0 --port 502Copiar

   O que você deve ver: mbserver ouvindo na porta 502.

3. Popular registradores Modbus com valores simulados

   Insira valores fictícios nos registradores do mbserver para simular consumo de energia.

   curl -X PUT 'http://localhost:8080/register/holding/0' -d 'value=1234'Copiar

   O que você deve ver: Registro 0 atualizado com valor 1234.

4. Instalar o prometheus-modbus-exporter

   No VM2, instale o exporter que coleta dados Modbus e expõe para Prometheus.

   sudo apt install python3-pip -y
   pip3 install prometheus-modbus-exporterCopiar

   O que você deve ver: prometheus-modbus-exporter instalado.

5. Configurar o prometheus-modbus-exporter

   Crie um arquivo de configuração YAML para o exporter apontando para o mbserver.

   cat > modbus.yaml <<EOF
   modules:
     energy_meter:
       host: 192.168.56.10
       port: 502
       unit_id: 1
       registers:
         - name: power_consumption
           address: 0
           type: holding
           count: 1
   EOFCopiar

   O que você deve ver: Arquivo modbus.yaml criado com parâmetros corretos.

6. Executar o prometheus-modbus-exporter

   Inicie o exporter para expor métricas em /metrics na porta 9000.

   prometheus-modbus-exporter --config modbus.yaml --listen 0.0.0.0:9000 &Copiar

   O que você deve ver: Exporter ouvindo em 0.0.0.0:9000/metrics.

7. Instalar o Prometheus

   No VM3, instale o Prometheus para coletar as métricas do exporter.

   sudo useradd --no-create-home --shell /bin/false prometheus
   wget https://github.com/prometheus/prometheus/releases/download/v2.48.1/prometheus-2.48.1.linux-amd64.tar.gz
   tar xvf prometheus-2.48.1.linux-amd64.tar.gz
   sudo mv prometheus-2.48.1.linux-amd64/prometheus /usr/local/bin/
   sudo mv prometheus-2.48.1.linux-amd64/promtool /usr/local/bin/Copiar

   O que você deve ver: Prometheus instalado e binários disponíveis.

8. Configurar o Prometheus para coletar do exporter

   Edite o prometheus.yml para adicionar o exporter como target.

   cat > prometheus.yml <<EOF
   scrape_configs:
     - job_name: 'modbus_exporter'
       static_configs:
         - targets: ['192.168.56.20:9000']
   EOFCopiar

   O que você deve ver: Arquivo prometheus.yml com target do exporter.

9. Iniciar o Prometheus

   Execute o Prometheus apontando para o novo arquivo de configuração.

   prometheus --config.file=prometheus.yml &Copiar

   O que você deve ver: Prometheus ouvindo em 0.0.0.0:9090.

10. Instalar o Grafana

    No VM3, instale o Grafana para visualização das métricas.

    sudo apt install -y software-properties-common
    sudo add-apt-repository "deb https://packages.grafana.com/oss/deb stable main"
    wget -q -O - https://packages.grafana.com/gpg.key | sudo apt-key add -
    sudo apt update
    sudo apt install grafana -y
    sudo systemctl start grafana-server
    sudo systemctl enable grafana-serverCopiar

    O que você deve ver: Grafana rodando na porta 3000.

11. Adicionar Prometheus como fonte de dados no Grafana

    Acesse o Grafana (http://192.168.56.30:3000), faça login e adicione o Prometheus como fonte de dados.

    O que você deve ver: Fonte de dados Prometheus conectada.

12. Criar dashboard para consumo de energia

    No Grafana, crie um painel visualizando a métrica power_consumption coletada do Modbus.

    O que você deve ver: Dashboard exibe gráfico de consumo de energia.

Como saber que funcionou

Troubleshooting

Segurança e hardening

• Isolar as VMs em rede privada sem acesso externo
• Utilizar senhas fortes para acesso ao Grafana
• Restringir portas abertas apenas ao necessário
• Não expor o mbserver ou exporter para a internet

Checklist final

• VMs comunicando entre si
• mbserver rodando e respondendo
• prometheus-modbus-exporter expondo métricas
• Prometheus coletando métricas do exporter
• Grafana acessível e conectado ao Prometheus
• Dashboard exibe dados simulados de energia