Laboratório em bancada

Laboratório: Plataforma IoT local com Mosquitto, Node-RED e sensor MQTT simulado

Você terá um ambiente funcional de IoT rodando localmente, com broker MQTT Mosquitto, automação e dashboard no Node-RED, e um sensor simulado enviando dados. Tempo estimado: 90 a 120 minutos.

Ligado ao treinamento IoT do zero com MQTT, Eclipse Mosquitto e Node-RED

Duração estimada: 90 min
Passos: 12
Validações: 4

Objetivo

Este laboratório ensina a montar uma plataforma IoT aberta, usando apenas software livre, em um ambiente controlado. Você vai instalar e configurar o broker MQTT Mosquitto, criar fluxos no Node-RED para consumir, processar e exibir dados de sensores simulados, e testar a comunicação ponta a ponta. O foco é entender cada etapa, desde a publicação de dados até a visualização, com ênfase em práticas seguras e reprodutíveis.

Topologia

Três componentes: 1) Um broker MQTT Mosquitto rodando em uma VM Linux (exemplo: 192.168.56.10); 2) Node-RED rodando na mesma VM, conectado ao Mosquitto via localhost; 3) Um cliente MQTT (sensor simulado) rodando na mesma VM, publicando dados para o Mosquitto. Todos os serviços usam portas padrão em localhost e na rede privada.

┌─────────────┐         ┌──────────────┐         ┌─────────────┐
│ Sensor MQTT│───────▶│ Mosquitto    │◀──────▶│ Node-RED    │
│ (simulado) │   MQTT │ Broker       │   MQTT │ Dashboard   │
└─────────────┘         └──────────────┘         └─────────────┘
      │                         │                       │
      └────────────localhost/network─────────────┘

Equipamentos e software

Item	Requisito, licença ou versão
Máquina virtual Linux (Ubuntu 22.04 ou Debian 11)	1 vCPU, 1 GB RAM, 10 GB disco, acesso root ou sudo
Eclipse Mosquitto	EPL/EDL · v2.0.x (consulte a documentação)
Node-RED	Apache 2.0 · v3.x (consulte a documentação)
mosquitto-clients	EPL/EDL · v2.0.x (consulte a documentação)
curl	curl license · a versão estável atual

Roteiro

Preparar o ambiente Linux
Atualize o sistema e instale dependências básicas. Isso garante que os pacotes estejam atualizados e evita conflitos.
```
sudo apt update && sudo apt upgrade -y
sudo apt install -y wget curl nano
```
O que você deve ver: Sistema atualizado, sem erros.
Instalar o Mosquitto Broker e clientes
Instale o broker MQTT Mosquitto e as ferramentas de linha de comando. O Mosquitto é o núcleo da comunicação MQTT.
```
sudo apt install -y mosquitto mosquitto-clients
```
O que você deve ver: Mosquitto instalado e serviço iniciado automaticamente.
Verificar serviço Mosquitto
Confirme se o broker está rodando. Sem isso, nada mais funciona.
```
sudo systemctl status mosquitto
```
O que você deve ver: Status 'active (running)'.
Instalar Node-RED
Node-RED permite criar fluxos visuais para consumir e processar dados MQTT. Usaremos o script oficial de instalação.
```
bash <(curl -sL https://raw.githubusercontent.com/node-red/linux-installers/master/deb/update-nodejs-and-nodered)
```
O que você deve ver: Node-RED instalado sem erros.
Iniciar Node-RED
Inicie o Node-RED. O serviço roda por padrão na porta 1880.
```
node-red-start
```
O que você deve ver: Mensagem 'Server now running at http://127.0.0.1:1880/'
Configurar Node-RED para iniciar automaticamente
Garanta que Node-RED suba com o sistema. Isso é essencial em produção.
```
sudo systemctl enable nodered.service
```
O que você deve ver: Saída indicando que o serviço foi habilitado.
Criar um fluxo MQTT no Node-RED
Abra o Node-RED via navegador (http://localhost:1880). Adicione um nó 'mqtt in', configure para conectar ao broker local (localhost, porta 1883), tópico 'sensor/temperatura'. Adicione um nó 'debug' ligado ao 'mqtt in'. Isso permite visualizar mensagens recebidas.
O que você deve ver: Fluxo criado e implantado no Node-RED.
Simular um sensor MQTT publicando dados
Use o cliente de linha de comando para publicar valores simulados de temperatura. Isso valida a cadeia de comunicação.
```
mosquitto_pub -h localhost -t sensor/temperatura -m '{"valor": 26.5, "unidade": "C"}'
```
O que você deve ver: Mensagem aparece no painel 'debug' do Node-RED.
Automatizar publicações simuladas
Crie um loop para enviar valores periódicos. Isso simula um sensor real.
```
for i in {1..5}; do mosquitto_pub -h localhost -t sensor/temperatura -m '{"valor": '$((20 + $RANDOM % 10))', "unidade": "C"}'; sleep 2; done
```
O que você deve ver: Várias mensagens aparecem no Node-RED.
Criar dashboard no Node-RED
Instale o pacote 'node-red-dashboard' pelo menu de paletas. Adicione um nó 'ui_gauge' e conecte ao fluxo. Isso permite visualizar os dados em tempo real.
O que você deve ver: Dashboard disponível em http://localhost:1880/ui mostrando os valores recebidos.
Configurar autenticação básica no Mosquitto
Segurança é fundamental. Crie um usuário e senha para o broker.
```
sudo mosquitto_passwd -c /etc/mosquitto/passwd usuarioiot
sudo nano /etc/mosquitto/conf.d/autenticacao.conf
```
O que você deve ver: Arquivo de senha criado e configuração salva.
Reiniciar Mosquitto e testar autenticação
Reinicie o serviço para aplicar a configuração. Teste publicação com usuário e senha.
```
sudo systemctl restart mosquitto
mosquitto_pub -h localhost -t sensor/temperatura -u usuarioiot -P <senha> -m '{"valor": 28, "unidade": "C"}'
```
O que você deve ver: Mensagem publicada com sucesso e recebida pelo Node-RED.

Como saber que funcionou

Teste	Comando	Critério
Verificar status do Mosquitto	`sudo systemctl status mosquitto`	Status 'active (running)'
Testar publicação MQTT sem autenticação (após configuração de senha)	`mosquitto_pub -h localhost -t sensor/temperatura -m 'teste'`	Publicação deve falhar, indicando que autenticação é obrigatória
Testar publicação MQTT com autenticação	`mosquitto_pub -h localhost -t sensor/temperatura -u usuarioiot -P <senha> -m 'teste'`	Mensagem recebida no Node-RED
Visualizar dados no dashboard do Node-RED		Valores de temperatura aparecem em tempo real

Troubleshooting

Sintoma	Causa provável	Correção
Node-RED não conecta ao Mosquitto	Configuração incorreta do nó MQTT (host, porta ou autenticação)	Verifique se o host é 'localhost', porta 1883 e credenciais corretas
Mosquitto não inicia após configuração de autenticação	Erro de sintaxe no arquivo de configuração	Revise o arquivo em /etc/mosquitto/conf.d/autenticacao.conf
Dashboard do Node-RED não mostra dados	Fluxo não implantado ou nó desconectado	Clique em 'Deploy' e revise conexões dos nós
Publicação MQTT retorna erro de conexão recusada	Mosquitto não está rodando ou firewall bloqueando porta	Verifique status do Mosquitto e regras de firewall