探索IIoT自然环境中的传感器应用与原理 MQTT通信协议详解
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、简单、开放和易于实现,这些特点使它适用范围非常广泛。
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的技术解决方案。2013年,IBM将其提交给OASIS规范委员会,随后在2014年成为正式的OASIS标准。
MQTT普及得益于其在工业领域广泛应用,特别是在对代码精简、高效并且网络流量受限环境中,其基本工作原理如下图所示:客户端(包括发布者和订阅者)通过代理进行连接。一旦连接建立,便可以通过主题来发送或接收消息,如温度值。此拓扑结构最大的优势在于发布者与订阅者的解耦,只需代理负责数据从一端传输到另一端,无需建立大量连接。
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。主题是代理过滤消息以及订阅者的依据。
2:服务质量
QoS等级包括0(至多一次)、1(至少一次)和2(仅一次),其中QoS 2提供高级别服务质量,但需要更多确认机制。
3:会话感知
保持连续性的机制如保持连接消息,以确认有效性的定期发送,以及“遗嘱消息”,以便离线时通知其他客户端。
4:持久会话
当代理与订阅者建立了持久会话,它们将存储直到准备好接收。这对于不稳定的网络尤其有用,以确保信息传递可靠。
实时性能方面,在无延迟情况下理论上能够实现近乎实时响应满足快速处理需求。在安全方面,从初始化阶段起就提供了用户名密码身份验证,同时引入了额外安全机制增强了通信安全度。
适用于哪些应用场景?
由于其简单、高效且紧凑设计,使之在车联网军事工业设备网路无人机控制等多个领域发挥作用展现出强大的适应力及实用价值。在从众多传感器收集数据或者向大量同类型传感器发送信息,或是在低功耗内存需求低的情况下,都能发挥出色效果,为IIoT时代带来了新希望!
关于倍加福-未来自动化驱动者创新者:
倍加福总部位于德国曼海姆,是全球工厂自动化过程行业客户提供丰富产品研发创新科技持续不断致力于自动化行业传统应用面向未来的挑战铺平道路;同时推进前瞻技术开发迎接即将到来的工业4.0挑战,为全球创造完善解决方案目标!