揭秘MQTT通信让传感器的典型应用绽放IIoT之光

  • 学术交流
  • 2025年02月11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MQTT通信让传感器的典型应用绽放IIoT之光

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/订阅范式的消息协议,它通过ISO标准(ISO/IEC PRF 20922)得到了认可。这项技术以其轻量级、高效率以及广泛应用而闻名。

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。在2013年,它被提交给OASIS规范委员会,并在2014年成为正式OASIS标准。

MQTT普及于世,也归功于其在工业领域广泛应用中的表现,如对代码精简、开销减少以及网络流量受限环境下的优越性能。

MQTT工作原理——典型应用

1:主题

每条信息都包含一个主题,这是代理过滤消息并让订阅者订阅依据的地方。层级可以深入多层,如“home/sensor1/data/temperature”,分隔符用斜杠“/”表示。此外,还有占位符如“+”或“#”。

2:服务质量

通过服务质量等级来确保消息传输可靠度(QoS),包括0(至多一次)、1(至少一次)及2(仅一次)。QoS 2提供高水平服务,可需要更多确认和实施措施。

3:会话感知

保持连接消息来保证稳定连接,同时客户端也会发送遗嘱信息,以通知其他客户端当离线时的情况发生。

4:持久会话

当建立了持久会话,代理存储数据直到准备好接收方能够获取。这对于不稳定的网络尤其有用,以确保数据传递安全无缝。

实时性的体现:

虽然理论上近乎实时,但实际使用中可能受到延迟因素影响,但仍然满足快速处理需求。

安全机制:

从初始化阶段起就进行用户名密码身份验证,并引入令牌传输及质询响应认证等额外措施增强通信安全性,从而保护敏感信息不被未授权访问。

适用场景:

从多个传感器收集数据到大量同类型传感器间发送信息,或是在低功耗环境下使用,都能发挥出色。此外,在车联网军事领域以及工业设备控制无人机控制等众多行业中都有着广泛应用展示了其适应力与实用性的强大之处。

关于倍加福:

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作为德国曼海姆总部公司的一员,他们致力于全球工厂自动化过程行业客户所需产品研发,不断推进面向未来的前瞻技术开发,为迎接即将到来的工业4.0挑战铺平道路。

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