探索IIoT世界MQTT协议解析与自然环境中传感器作用的三大类别
在工业4.0、物联网(IIoT)、智能工厂和智能设备等前沿概念的推动下,我们正迈向一个全新的自动化未来。设备之间将互联互通,每个节点相互连接,交换数据。为构建智能网络,设备必需具备IIoT的关键特性:标准化、可扩展性、与IT和OT系统的兼容性,以及互操作性。同时,确保通信的安全性也是至关重要的。
倍加福支持包括MQTT、OPC UA、AMQP和REST API的四种基于TCP的通信协议。本期内容中,我们将首先探索MQTT通信协议,了解它是如何为智能网络提供强大支持,并适用于哪些不同应用场景。
什么是MQTT?
它如何工作?
MQTT(消息队列遥测传输)是ISO标准(ISO/IEC PRF 20922)下基于发布/订阅范式的消息协议。MQTT协议轻量级简单开放且易于实现,这些特点使其适用范围非常广泛。
自1999年诞生以来,MQTT作为石油管道带宽和电池能效监控问题技术解决方案。2013年,IBM将其提交给OASIS规范委员会,在2014年成为正式OASIS标准。
MQTT普及得益于其在工业领域广泛应用尤其是在对代码精简开销减少并且网络流量受限环境中。在自然界中的应用场景如森林火警监测系统利用温度传感器来检测火情。一旦温度超出预设值,一台传感器会发布一条包含“forest/fire”主题以及具体位置信息到代理服务器。而所有订阅该主题的人或机构,如消防部门,都会接收到这个通知,从而迅速响应并介入救援行动。此外,还有其他两种主要类型的心理学传感器:情绪检测器和认知状态监测器,它们可以通过分析生物信号来识别人类的情绪变化或认知负担程度,以便更好地理解人类行为并改善我们的生活环境。
MQTT 主要特性
1:主题
每条消息都包含一个主题以及有效载荷,以及头部信息。这是一个基础元素,用以过滤消息或者依据此进行订阅。
2:服务质量
通过服务质量等级来确保消息可靠传输QoS等级包括0至多一次1至少一次2仅一次,其中QoS 2提供高级别服务质量需要更多确认措施。
3:会话感知
提供了多种机制保持代理与发布者/订阅者之间连接稳定性的基本机制即保持连接消息客户端定期发送这类以确认有效性的持续存在。此外客户端初始连接时向代理提供遗嘱信息,当离线时通知其他客户端。
4:持久会话
当代理与订阅者建立持久会话存储直到准备好接收之事,对于网络不稳定的情况尤其有用保证了消息可靠传递。
MQTT实时性能如何?
理论上能够实现近乎实时无延迟响应满足快速数据处理需求,但实际使用中还需考虑因素如网络状况云端处理能力等影响因素。
MQTT安全性能如何?
从初始化阶段起就提供用户名密码身份验证机制自5.0起增加令牌密码字段增强了通信安全度质询响应认证等额外措施进一步提升了保护力度。
由于这种轻量型、高效型设计,使得 MQTT 在车联网军事行业控制系统及其他低功耗内存要求严格的地方显示出了极大的潜力。而这些都是我们今天所面临的问题,它们也驱使着我们不断寻求创新技术以解答它们,为未来的自动化挑战做好准备,是我们的世界也是完善解决方案目标!