MQTT und JSON: Messdaten offen austauschen und strukturiert nutzen

Maschinen, Sensoren, Edge-Geräte und IT-Systeme sprechen heute immer häufiger dieselbe Sprache: MQTT für den Transport, JSON für den Inhalt. Auf dieser Seite erfahren Sie, wie die beiden Standards funktionieren, warum sie sich in der Industrie durchgesetzt haben – und wie Sie Ihre Messdaten mit dem Delphin Data Center nahtlos in solche Infrastrukturen einbinden.

Warum offene Schnittstellen in der Messtechnik wichtiger werden

Messdaten entstehen längst nicht mehr nur an einem Ort. Ein Prüfstand liefert Drehzahlen und Temperaturen, ein Energiezähler meldet Verbrauchswerte, ein Umweltsensor im Außenbereich Feuchte und Luftdruck – und all diese Informationen sollen am Ende gemeinsam gespeichert, ausgewertet und weitergegeben werden. Proprietäre Punkt-zu-Punkt-Verbindungen stoßen dabei schnell an Grenzen: Jede neue Datenquelle bedeutet zusätzlichen Integrationsaufwand.

Standardisierte, herstellerunabhängige Protokolle lösen dieses Problem. Sie entkoppeln Datenquellen und Datenempfänger voneinander und machen Systeme erweiterbar. Genau hier haben sich MQTT und JSON als praxisbewährtes Duo etabliert.

Was ist MQTT?

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) ist ein schlankes Nachrichtenprotokoll, das ursprünglich für Verbindungen mit geringer Bandbreite entwickelt wurde. Heute ist es ein offener OASIS-Standard und eines der meistgenutzten Protokolle im Internet of Things (IoT) und in der industriellen Automatisierung.

Das Prinzip: Publish und Subscribe

Anders als bei klassischen Client-Server-Abfragen kommunizieren die Teilnehmer bei MQTT nicht direkt miteinander. Stattdessen gibt es drei Rollen:

• Publisher: Ein Gerät oder eine Anwendung veröffentlicht Nachrichten zu einem bestimmten Thema, dem sogenannten Topic.
• MQTT-Broker: Der Broker ist die zentrale Vermittlungsstelle. Er nimmt alle Nachrichten entgegen und verteilt sie an die interessierten Empfänger.
• Subscriber: Ein Empfänger abonniert die Topics, die für ihn relevant sind, und erhält neue Nachrichten automatisch, sobald sie eintreffen.

Ein Topic ist hierarchisch aufgebaut, ähnlich einem Dateipfad – zum Beispiel werk1/halle2/pruefstand3/messwerte. Publisher und Subscriber müssen sich nicht kennen; sie müssen sich lediglich auf das Topic einigen. Ein Teilnehmer kann dabei gleichzeitig Publisher und Subscriber sein.mentation

Warum MQTT in der Industrie so beliebt ist

• Geringer Overhead: Kompakte Nachrichten sparen Bandbreite und eignen sich auch für Mobilfunk- oder Remote-Verbindungen.
• Ereignisgesteuert: Daten werden übertragen, wenn sie entstehen – ohne ständiges Abfragen (Polling).
• Skalierbar: Neue Datenquellen oder Empfänger lassen sich hinzufügen, ohne bestehende Verbindungen anzupassen.
• Zuverlässig: Über Quality-of-Service-Stufen lässt sich festlegen, wie verbindlich eine Nachricht zugestellt werden soll.
• Weit verbreitet: Von Cloud-Plattformen über Edge-Gateways bis zur Steuerung – MQTT wird von zahlreichen Systemen unterstützt.

MQTT 3.1.1 und MQTT 5.0

In der Praxis sind vor allem zwei Versionen im Einsatz. MQTT 3.1.1 ist die langjährig etablierte und besonders breit unterstützte Fassung. MQTT 5.0 erweitert das Protokoll unter anderem um detailliertere Rückmeldungen (Reason Codes), benutzerdefinierte Eigenschaften (User Properties) und ein flexibleres Sitzungsmanagement – Funktionen, die vor allem in größeren und komplexeren Installationen Vorteile bringen.

Was ist JSON?

JSON (JavaScript Object Notation) ist ein textbasiertes Format zur strukturierten Beschreibung von Daten. Trotz seines Namens ist es unabhängig von JavaScript und wird von praktisch jeder Programmiersprache und jedem modernen IT-System verstanden. JSON ist für Menschen gut lesbar und für Maschinen einfach zu verarbeiten.

Daten werden in JSON als Paare aus Schlüssel und Wert abgelegt. Ein Beispiel, wie ein Prüfstand seinen aktuellen Zustand beschreiben könnte:

{
„pruefstand“: „PS-03“,
„drehzahl“: 1480,
„oeltemperatur“: 68.4,
„in_betrieb“: true
}

Schon dieses kleine Beispiel zeigt die Stärke von JSON: Mehrere Informationen unterschiedlichen Typs – Text, ganze Zahlen, Kommazahlen und Wahrheitswerte – werden in einer einzigen, klar gegliederten Nachricht zusammengefasst. Jeder Wert trägt seine Bedeutung gleich mit.

MQTT und JSON: Transport und Inhalte im Zusammenspiel

MQTT legt fest, wie eine Nachricht vom Absender zum Empfänger gelangt. Welche Daten in dieser Nachricht stecken und wie sie aufgebaut sind, schreibt das Protokoll dagegen nicht vor. Diese Nutzlast (Payload) kann grundsätzlich beliebig sein – und genau hier kommt JSON ins Spiel.

Die Arbeitsteilung lässt sich einfach zusammenfassen: MQTT ist der Umschlag, JSON der strukturierte Brief darin. Weil beide Standards offen und weit verbreitet sind, können Geräte und Anwendungen unterschiedlichster Hersteller Daten austauschen, ohne dass eigens abgestimmte Formate nötig sind.

Typische Einsatzbereiche

• Industrial IoT und Condition Monitoring: Zustandsdaten von Maschinen und Anlagen werden zentral gesammelt und überwacht.
• Prüfstände und Laboranwendungen: Messwerte aus verschiedenen Quellen fließen in eine gemeinsame Datenbasis.
• Energie- und Umweltmonitoring: Verteilte Zähler und Sensoren melden ihre Werte an ein übergeordnetes System.
• Edge- und Cloud-Anbindung: Lokal erfasste Daten werden an IT-, MES- oder Cloud-Plattformen weitergegeben

MQTT und JSON im Delphin Data Center

Mit Release 26.2 wird das Delphin Data Center selbst zum MQTT-Teilnehmer. Ein integrierter MQTT-Client und ein neuer JSON-Parser machen es möglich, Messdaten direkt mit MQTT-basierten Systemen auszutauschen – in beide Richtungen.

Daten empfangen: Subscribe und JSON-Parsing

Das Delphin Data Center abonniert die gewünschten Topics bei einem MQTT-Broker und empfängt die Nachrichten externer Geräte und Systeme. Enthält eine Nachricht JSON-Daten, liest der JSON-Parser gezielt die benötigten Werte aus der Struktur heraus. Jeder dieser Werte steht anschließend als eigener Kanal zur Verfügung – für Speicherung, Visualisierung und weitere Verarbeitung, genau wie jede andere Messgröße im Data Center.

Aus dem JSON-Beispiel oben würden so vier eigenständige Kanäle:

JSON-Schlüssel	Datentyp	Beispielwert	Kanal im Data Center
pruefstand	String	„PS-03“	Prüfstandskennung
drezahl	Integer	1480	Drezahl [1/min]
oeltemperatur	Float	68.4	Öltemperatur [°C]
in betrieb	Boolean	true	Betriebszustand

Unterstützt werden die Datentypen Float, Integer, String und Boolean.

Daten bereitstellen: Publish

Umgekehrt kann das Delphin Data Center Werte aus seinen Kanälen als MQTT-Nachricht mit JSON-Payload veröffentlichen. Andere Anwendungen – etwa eine Leitwarte, ein MES oder eine Cloud-Plattform – abonnieren diese Daten einfach über den Broker, ohne dass eine individuelle Schnittstelle programmiert werden muss.

Sicher kommunizieren

Gerade wenn Messdaten Netzwerk- oder Standortgrenzen überschreiten, ist eine abgesicherte Verbindung unverzichtbar. Das Delphin Data Center unterstützt dafür drei Verfahren:

• TLS: verschlüsselt die Verbindung zwischen Data Center und Broker.
• mTLS (mutual TLS): authentifiziert zusätzlich beide Seiten gegenseitig über Zertifikate.
• TLS-PSK: sichert die Verbindung über einen vorab vereinbarten Schlüssel ab – eine schlanke Alternative, wenn keine Zertifikatsinfrastruktur vorhanden ist.

Ihre Vorteile auf einen Blick

• Bidirektionale Kommunikation: Daten abonnieren und veröffentlichen in einer Lösung
• Kompatibel mit MQTT 3.1.1 und MQTT 5.0
• Strukturierte JSON-Daten direkt als einzelne Kanäle nutzbar
• Abgesicherte Verbindungen über TLS, mTLS oder TLS-PSK
• Einfache Integration in bestehende Maschinen-, IoT-, Edge- und IT-Infrastrukturen

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Ob Sie bestehende IoT-Geräte anbinden, Messdaten an eine übergeordnete Plattform übergeben oder eine neue Anlage vernetzen möchten: Wir beraten Sie gern zu den Möglichkeiten des Delphin Data Centers. Während der Beta-Phase freuen wir uns besonders über Ihre Anwendungsfälle und Ihr Feedback aus der Praxis.