探索IIoT在自然环境中的应用MQTT协议与传感器的协同工作详解
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。
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的技术解决方案。在2013年，由IBM提交给OASIS规范委员会，并在2014年成为正式的OASIS标准。
MQTT 的普及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）连接到代理。一旦客户端通过订阅某个主题，如温度值，而客户端（发布者）向代理发送数据，然后代理会将此消息发送到所有已订阅该主题的人或机器。这一拓扑结构最大的优势就是解耦了发布者与订阅者的关系，只需要建立每个节点与中心服务器之间的一条连接，不需要建立大量跨越整个系统各个部分之间复杂网路。
MQTT 主要特性
1: 主题
主题是 MQTT 协议中的一个基础元素，它包含了头部信息有效载荷以及每条消息都必须有。
每条消息都包含一个主题，这对于过滤出所感兴趣信息至关重要。
主题可以有多层级，如“home/sensor1/identification”包含三个层级，“home/sensor1/data/temperature”则包含四个层级，每个层级用斜杠分隔，而且结构区分大小写。
还可以使用占位符，比如“+”表示单一层级占位符如“home/+/data/temperature”，而“#”表示多层级占位符如“home/sensor1/#”。
2: 服务质量
使用QoS等级来确保信息传输过程中的可靠度。
QoS 等级包括0 至多一次、一至少一次、二仅一次，其中QoS 2 提供了更高水平服务质量，但需要更多确认措施进行实施。
3: 会话感知
提供了一系列机制以保证代理与发布者/订阅者的连续稳定状态。
客户端会定期发送保持连接请求以确认连续性的有效性。此外，当初次建立时客户端还会提供遗嘱信息，以便当离线时通知其他人或系统。
4: 持久会话
当两方建立持久会话后，对方持续存储这些信息直到准备好接收。这对于不稳定的环境尤其重要，以确保讯息完整无损地被送达目标位置
实时性能：
虽然轻量但仍然能够提供快速响应能力，在理论上能够达到几乎即刻反馈，无延迟需求下的表现良好
安全性能：
从初始化阶段开始就采用用户名密码身份验证方式；自版本5起，可以通过密码字段传递令牌，同时引入质询响应认证等额外保护措施，使得整个通信更加安全可靠
适用场景：
因其简单紧凑设计，大批量传感器间数据流转或者低功耗低内存需求情况下均能发挥作用。而车联网军事应用以及各种工业设备控制无人驾驶等众多领域也显著展现了它之强大适应力及实际价值
关于倍加福:
倍加福 - 未来的自动化驱动力量创新者
总部设立于德国曼海姆，该公司致力于不断研发新技术，为全球工厂自动化以及面向未来的行业用户提供产品，从传统应用走向未来挑战。在追求完善解决方案这一目标上，他们不断推进前瞻技术发展，为迎接即将到来的第四次工业革命铺平道路
