社会应用解锁IIoT潜力详解MQTT通信协议与传感器的种类与应用

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)是一个ISO标准下的基于发布/订阅范式的消息协议。它轻量级、简单、高效且易于实现，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而存在。在2013年，由IBM提交给OASIS规范委员会，在2014年成为正式OASIS标准。这得益于其在工业领域广泛应用，特别是在对代码精简、开销减少并在网络流量受限环境中使用时。

MQTT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。一旦建立了这种拓扑结构，即发布者与订阅者的解耦就显著提高了效率，因为代理只负责将数据从一端传输到另一端，无需在它们之间建立大量连接。

MQTT主要特性

1：主题

主题是 MQTT 协议中的一个基础元素，每条消息都包含一个主题和有效载荷，以及头部信息。每个层级用斜杠“/”分隔，其中可以有占位符，如“home/sensor1/data/temperature”。

2：服务质量

MQTT 通过服务质量等级来确保消息传输可靠度(QoS 等级包括0—至多一次、一至少一次、二仅一次），其中 QoS 2 提供高服务质量，但需要更多确认措施实施。

3：会话感知

MQTT 提供多种机制来保持代理与发布者/订阅者的稳定连接，以便当客户端离线时通知其他客户端。此外，当代理与订阅者之间建立持久会话时，它们会存储消息直到准备好接收，有助于保证信息完整传递尤其适合不稳定的网络环境。

实时性能方面：

MQTT 以其轻量级、高效性能，在物联网通信领域表现出色。在没有延迟的情况下理论上能够实现近乎实时响应满足快速数据处理需求。但实际情况可能受到网络条件影响。

安全性的维护：

在安全方面，从连结初始化阶段起提供用户名密码身份验证机制，同时引入如质询响应认证等额外安全机制增强了通信安全。

关于倍加福：

倍加福以德国曼海姆为总部，以持续不断对创新技术研发为核心，为全球工厂自动化及过程行业客户提供丰富产品，为面向未来的应用铺平道路。

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