揭秘IIoT革命如何利用MQTT协议让传感器说话

  • 学术交流
  • 2025年02月02日
  • 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

揭秘IIoT革命如何利用MQTT协议让传感器说话

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,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)是一种基于发布/订阅范式的人机语言,它以其轻量级、高效率著称。这使得它不仅适用于石油管道带宽监控,还广泛应用于电池能效监控,并且由于其简单开放特点,在全球范围内被广泛接受。

自1999年诞生以来,MQTT作为解决石油管道带宽问题和电池能效监控问题技术方案之一。2013年,由IBM提交给OASIS规范委员会并成为正式标准。在此之后,它得到了工业领域广泛应用,如对代码精简要求高或网络流量受限环境下的使用。此外,其基本工作原理涉及客户端(包括发布者和订阅者)通过代理进行连接,这种拓扑结构尤其有助于解耦发布者与订阅者的关系,使得代理只需负责数据传输,而无需建立大量连接。

MQTT 主要特性

1:主题

每条消息都包含一个主题,这是一个基础元素,是代理用来过滤消息以及订阅者的依据。主题可以有多个层级,用斜杠“/”分隔,并且可以包含占位符,以便灵活地处理不同的信息需求。

2:服务质量

为了保证消息传输的可靠性,MQTT通过服务质量等级来控制QoS0(至多一次)、QoS1(至少一次)以及QoS2(仅一次)。其中QoS 2提供了更高级别服务质量,但需要更多确认措施进行实施。

3:会话感知

为了维持稳定的连接,MQTT提供了保持连接消息以及遗嘱消息机制。当客户端离线时,可以通过遗嘱通知其他客户端,从而确保连续性的信息流动。

4:持久会话

当代理与订阅者之间建立了持久会话,将存储未读取到的所有信息直到收到确认。这一特质对于那些网络环境不稳定但又需要即时反馈的地方非常有用,可以保证数据的一致更新状态。

MQTT 的实时性能如何?

尽管QQMT以其轻量级著称,但在实时性能上也表现出色。在没有延迟的情况下,即使在发布者与代理间无延迟,同时保持订阅者的活跃链接状态下理论上能够实现近乎即刻响应满足快速数据处理需求的情形。

关于 MQTT 的安全方面,

从最初就开始进行用户名密码验证,一直持续到现在引入如质询响应认证等额外安全措施增强了通信安全性的提升。

MQT T 适用于哪些场景?

由于其简洁紧凑设计,无论是从许多传感器收集数据还是向大量同类型传感器发送指令,或是在低功耗低内存需求环境中使用,都能发挥出色。车联网军事工业设备网无人机控制等众多领域都体现出了这种技术强大的适应能力及实用价值。

关于倍加福,

倍加福总部位于德国曼海姆,以不断创新技术研发为核心,为全球工厂自动化过程行业用户提供丰富产品,不断推进前瞻科技开发迎接即将到来的工业4.0挑战。

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