常见工业物联网通信技术及典型应用
工业物联网的数据采集与传输技术应用教程
工业物联网的数据采集与传输技术应用教程随着工业领域的发展，物联网技术在工业领域中的应用也越来越广泛。
工业物联网是将传感器、设备和系统连接起来，实现实时数据采集、传输和分析的一种技术。
在工业物联网中，数据采集与传输是其中的重要组成部分。
本文将介绍工业物联网的数据采集与传输技术应用的相关知识。
一、工业物联网数据采集技术1. 传感器技术在工业物联网中，传感器是最基本的数据采集设备。
传感器可以实时监测环境的各种参数，如温度、湿度、压力等。
传感器需要与物联网系统连接，将采集到的数据传输至云端。
常见的传感器技术有温度传感器、湿度传感器和压力传感器等。
2. 通信技术工业物联网中，采集到的数据需要通过通信技术传输至云端进行分析和处理。
常见的通信技术有以太网、Wi-Fi、蓝牙和4G等。
通信技术的选择需要根据具体的需求和现场环境来进行。
当工业物联网应用需要远距离传输时，4G等移动通信技术是一个不错的选择。
3. 网关技术网关是连接传感器和云端的桥梁，负责将采集到的数据传输至云端。
网关通常具备数据处理功能，并能够将数据进行压缩和处理后再发送。
网关还可以与其他设备进行通信，如PLC（可编程逻辑控制器）和SCADA（监控与数据采集系统），实现数据的综合处理与监控。
二、工业物联网数据传输技术1. 云端存储与处理云端存储是工业物联网中数据传输的重要环节。
通过云端存储，可以将采集到的数据保存在云端服务器上，实现数据的长期保存和备份。
在云端服务器上，还可以进行数据的分析和处理，以及构建数据模型进行预测和决策。
2. 数据安全与隐私工业物联网中，数据的安全性和隐私性是非常重要的考虑因素。
采取适当的安全措施，如加密传输、身份验证和访问控制等，确保数据传输过程中的安全。
此外，也需要遵守相关的隐私法规，保护用户的个人信息和敏感数据。
3. 边缘计算边缘计算是一种将数据处理和分析推向网络边缘的技术，可以减少数据传输的延迟和带宽压力。
边缘计算可以在物联网设备本地进行实时数据处理和分析，只将需要的信息传输至云端进行更深入的处理。
7大常见物联网通信技术特点介绍及应用前景对比-信锐技术
常见物联网通信技术介绍信锐网科技术有限公司前言物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。
其英文名称是：“Internet of things（IoT）”。
顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。
这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。
物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。
物联网的发展离不开物联网通信技术的发展，物联网的无线通信技术很多，下面对常见的物联网通信技术做一个讲解。
第1章 蓝牙-Bluetooth1.1.概述蓝牙(Bluetooth):是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换(使用2.4~2.485GHz的ISM波段的UHF无线电波)。
蓝牙技术最初由电信巨头爱立信公司于1994年创制，当时是作为RS232数据线的替代方案。
蓝牙可连接多个设备，克服了数据同步的难题如今蓝牙由蓝牙技术联盟(Bluetooth Special Interest Group，简称SIG)管理。
蓝牙技术联盟在全球拥有超过25,000家成员公司，它们分布在电信、计算机、网络、和消费电子等多重领域。
IEEE将蓝牙技术列为IEEE 802.15.1，但如今已不再维持该标准。
蓝牙技术联盟负责监督蓝牙规范的开发，管理认证项目，并维护商标权益。
制造商的设备必须符合蓝牙技术联盟的标准才能以"蓝牙设备"的名义进入市场。
蓝牙技术拥有一套专利网络，可发放给符合标准的设备1.2.蓝牙基本信息传输速率1Mbps~24Mbps工作频段2400-2483.5MHz传输距离1-100m发射功率1-100mw典型应用鼠标、无线耳机、手机、电脑等邻近节点数据交换1.3.传输与应用蓝牙的波段为2400–2483.5MHz(包括防护频带)。
物联网的技术及应用领域
物联网的技术及应用领域物联网技术及应用领域物联网（IoT，Internet of Things）是一种将各种物理设备与互联网相连的技术，使得这些设备能够相互通信并交换数据。
随着物联网技术的不断发展，其应用领域也日益广泛，包括工业制造、农业、医疗保健、智能家居、能源管理等各个领域。
1. 工业制造物联网技术在工业制造领域的应用越来越广泛。
传统的生产线和设备可以通过物联网技术实现智能化，实时监测设备状态和生产进度。
工厂可以利用物联网技术实现设备的远程控制和管理，提高生产效率和降低成本。
此外，在工业设备的维护和管理方面也有很大的潜力，通过物联网技术可以实现设备的远程监测和预测性维护，减少故障发生的可能性，提高设备的可靠性和利用率。
2. 农业物联网技术在农业领域的应用也非常广泛。
农业物联网系统可以用于远程监测农田的土壤湿度、温度、光照等环境参数，以及监测农作物的生长情况和健康状况。
通过这些数据，农民可以实现精准的灌溉和施肥，提高作物的产量和质量。
同时，物联网技术还可以用于远程监测农业设备的运行状态和维护情况，降低农业生产成本。
3. 医疗保健在医疗保健领域，物联网技术也有着广泛的应用。
通过智能穿戴设备和传感器，医生可以实时监测患者的健康状况，对高危患者进行远程监测和及时干预，提高医疗保健的效率和质量。
同时，物联网技术还可以用于医疗设备的远程监测和管理，提高医疗设备的利用率和可靠性。
另外，物联网技术还可以用于医疗信息系统的互联互通，实现医院内各类设备和信息系统的整合和共享。
4. 智能家居智能家居是物联网技术的又一重要应用领域。
通过将各种家用设备和电器与互联网相连，家庭主人可以实现对家电的远程控制和管理。
比如，可以通过智能手机远程控制空调、照明、窗帘等设备，实现远程监控家庭环境，并实现家庭设备的互联互通。
此外，智能家居系统还可以通过传感器实时监测家庭成员的活动状况和健康状况，保障家庭成员的安全和健康。
5. 能源管理物联网技术在能源管理领域也有重要的应用。
工业通信技术：分享工业通信技术的原理、协议和应用。
工业通信技术：分享工业通信技术的原理、协议和应用工业通信技术是现代工业系统中至关重要的一部分。
它用于在工业设备、控制系统和计算机之间进行数据传输和通信。
在工业环境中，稳定、高效和可靠的通信对于实现自动化和优化生产过程至关重要。
本文将介绍工业通信技术的基本原理、常用协议以及在实际应用中的一些场景和案例。
工业通信技术的基本原理工业通信技术的基本原理包括数据传输、通信协议和网络拓扑等方面。
数据传输数据传输是工业通信技术的核心。
在工业环境中，数据可以通过有线或无线方式传输。
常见的有线传输方式包括以太网（Ethernet）、串行通信（Serial Communication）和现场总线（Fieldbus）。
无线传输方式包括无线局域网（Wireless Local Area Network, WLAN）和蓝牙（Bluetooth）等。
在工业环境中，数据传输速度、可靠性和稳定性是至关重要的。
因此，通常采用高速、抗干扰能力强的有线传输方式，同时结合无线传输方式提供灵活性和可移动性。
通信协议通信协议是工业通信技术中的重要组成部分，它规定了数据在通信过程中的格式、编码方式和传输规则。
常见的工业通信协议包括Modbus、PROFINET、以太网/IP（Ethernet/IP）、DeviceNet和CAN（Controller Area Network）等。
这些协议根据不同的应用场景和需求，提供了不同的数据传输速率、通信方式和可靠性。
例如，Modbus是一种串行通信协议，用于在工业设备之间传输数据。
它简单、易于实现和部署，广泛应用于工业控制系统中。
另外，PROFINET是一种以太网协议，用于高速、实时的工业通信。
它支持多种通信方式，可以与现有的以太网设备集成。
网络拓扑网络拓扑指的是工业通信网络中设备之间的连接方式和结构。
常见的网络拓扑包括总线型、星型、环形和树状等。
总线型拓扑是一种常见的工业通信网络结构，其中所有设备都连接到一个共享的总线上。
常见的十大物联网通讯技术优劣及应用场景
常见的十大物联网通讯技术优劣及应用场景内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.如今，“万物互联”不只是一种愿景，在很多实际的应用场景里面，已经实现了局部的物联网，如工业自动化、智慧农业、智能公交、高端酒店等场所。
物联网是未来十年最具有市场前景的领域，相关的无线通讯技术也逐步出现。
在实现物联网的通讯技术里面，蓝牙、zigbee、Wi-Fi、GPRS、NFC等是应用最为广泛的无线技术。
除了这些，还有很多无线技术，它们在各自适合的场景里默默耕耘，扮演着不可或缺的角色。
本文笔者将通过常见的十大无线通讯技术优劣及应用场景，带大家认识真正的物联网通讯技术。
十大物联网通讯技术优劣及应用场景1、蓝牙的技术特点蓝牙是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换，蓝牙可连接多个设备，克服了数据同步的难题。
蓝牙技术最初由电信巨头爱立信公司于1994年创制。
如今蓝牙由蓝牙技术联盟管理，蓝牙技术联盟在全球拥有超过25,000家成员公司，它们分布在电信、计算机、网络、和消费电子等多重领域。
蓝牙技术的特点包括采用跳频技术，抗信号衰落；快跳频和短分组技术能减少同频干扰，保证传输的可靠性；前向纠错编码技术可减少远距离传输时的随机噪声影响；用FM调制方式降低设备的复杂性等。
其中蓝牙核心规格是提供两个或以上的微微网连接以形成分布式网络，让特定的设备在这些微微网中自动同时地分别扮演主和从的角色。
蓝牙主设备最多可与一个微网中的七个设备通讯，设备之间可通过协议转换角色，从设备也可转换为主设备。
2、ZigBee的技术特点与蓝牙技术不同，ZigBee技术是一种短距离、低功耗、便宜的无线通信技术，它是一种低速短距离传输的无线网络协议。
物联网典型应用
物联网典型应用物联网（Internet of Things，IoT）是指将各种物品与互联网连接起来，使这些物品可以通过互联网与其他物品或系统进行通信和交互。
物联网技术主要应用于智能家居、智能健康、智能工业、智能交通、智能能源管理等领域。
以下是几个典型的物联网应用例子：1.智能家居：利用物联网技术，可以使家庭内的电器、照明等设备联网，实现遥控、自动化等功能。
例如，可以通过手机控制家里的空调、电视等电器，也可以实现自动化的能耗管理。
2.智能健康：利用物联网技术，可以实现对人体健康状况的监测和分析。
例如，可以通过体脂秤、手环等设备监测人体的体重、运动量、睡眠质量等信息，也可以通过健康手表监测人体的心率、血压等数据。
3.智能工业：利用物联网技术，可以实现对工业生产流程的自动化管理。
例如，可以通过物联网技术实现对设备的遥测、遥控和遥信功能，从而提高工业生产的效率和质量。
此外，还可以利用物联网技术实现资源的有效配置，减少能源浪费。
4.智能交通：利用物联网技术，可以实现对交通系统的智能化管理。
例如，可以通过物联网技术实现对车辆的监测和管理，从而提高交通的安全性和效率。
此外，还可以利用物联网技术实现对交通信息的实时采集和发布，从而提高交通的便捷性。
5.智能能源管理：利用物联网技术，可以实现对能源的有效配置和管理。
例如，可以通过物联网技术实现对电力系统的监测和控制，从而提高电力的利用效率。
此外，还可以利用物联网技术实现对太阳能、风能等可再生能源的监测和管理，从而促进可再生能源的发展。
总的来说，物联网技术已经在智能家居、智能健康、智能工业、智能交通、智能能源管理等领域得到广泛应用，为人类生活带来了极大的便利和改善。
物联网技术的进一步发展，有望在更多领域得到应用，为人类社会带来更多的智能化和自动化。
然而，物联网技术也存在一些挑战。
首先，物联网技术对数据的需求量非常大，因此需要大量的存储和带宽资源。
其次，物联网技术还面临着安全性和隐私保护的挑战。
物联网的技术及应用原理
物联网的技术及应用原理1. 物联网概述物联网（Internet of Things，简称IoT）是指通过互联网将传感器、设备、数据库和其他技术连接起来的网络系统。
物联网技术的发展使得各种设备能够相互通信和交互，实现智能化的数据采集、处理和应用，为人们提供更加便捷的生活方式。
2. 物联网的技术原理物联网技术的核心是通过互联网实现设备之间的通信和数据传输。
下面列举了几种常用的物联网技术原理：•无线通信技术：物联网中的设备通常通过无线通信技术进行数据传输，如Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等。
无线通信技术可以使得设备之间的通信更加便捷和灵活。
•传感器技术：物联网中的设备通常搭载各种传感器，用于采集环境数据、人体数据等。
传感器可以将采集到的数据转化为数字信号，并通过通信技术发送给其他设备进行处理和应用。
•云计算和大数据分析：物联网中的设备产生的数据量庞大，通过云计算和大数据分析技术，可以对这些数据进行存储、处理和分析。
云计算和大数据分析能够为物联网应用提供更强大的计算和决策支持能力。
•安全和隐私保护：物联网中的设备会涉及到大量的数据传输，因此安全和隐私保护是关键问题。
物联网技术需要采取合适的安全措施，保护设备和数据的安全性和隐私性。
3. 物联网的应用原理物联网技术在各个领域都有广泛的应用，下面列举了几个常见的物联网应用原理：•智能家居：通过将家庭设备连接到互联网上，实现家居设备的远程控制和智能化管理。
例如，通过手机App可以控制家中的灯光、温度、门窗等设备。
•智慧城市：将城市中的各种设备和基础设施连接起来，实现城市的智能化管理。
例如，通过传感器和摄像头监测交通状况和环境数据，实现智能交通调度和环境监测。
•智能医疗：通过将医疗设备和医疗数据连接到互联网上，实现医疗设备的远程监控和数据分析。
例如，通过传感器和云计算技术可以实时监测患者的生命体征，并对数据进行分析和预警。
•智能工业：将工厂中的设备和生产线连接起来，实现智能化的生产和管理。
物联网技术在工业领域的应用
物联网技术在工业领域的应用随着科技的进步，物联网技术在工业领域的应用愈发广泛。
物联网技术将传感器、通信技术和数据处理技术相结合，通过连接各种设备和系统，实现信息的互联互通。
本文将从多个角度探讨物联网技术在工业领域的应用。
一、物联网技术的基本原理物联网技术的基本原理是通过将各种设备与传感器连接到云平台，实现设备之间的通信和数据交换。
传感器可以采集各种工业设备的数据，并将其发送到云平台进行处理和分析。
云平台可以存储大量的数据，并通过算法进行数据分析和预测。
这些分析结果可以帮助企业优化生产流程、提高效率和降低成本。
二、智能供应链管理物联网技术在工业领域的一个重要应用是智能供应链管理。
通过将物联网传感器安装在货物上，企业可以实时监控货物的位置、温度和湿度等信息。
这样，企业可以更好地掌握货物的状态，避免货物在运输过程中被损坏或丢失。
此外，物联网技术还可以实现供应链的自动化和智能化管理，从而提高供应链的效率和反应速度。
三、智能制造物联网技术在智能制造领域也有广泛应用。
通过在生产线上安装物联网传感器，企业可以实时监测设备的运行状态和生产效率。
当设备出现故障或异常时，企业可以及时采取措施进行维修或调整。
此外，物联网技术还可以将生产线上的各个环节连接起来，形成一个智能化的生产系统，提高生产效率和质量。
四、智能能源管理物联网技术在能源管理领域也有重要应用。
通过安装物联网传感器，企业可以实时监测能源的使用情况和节能效果。
企业可以根据传感器的数据，调整设备的使用方式，优化能源的利用效率，从而降低能源消耗和成本。
此外，物联网技术还可以实现能源的智能化管理，实现能源的分布式控制和优化调度。
五、智慧城市建设物联网技术在智慧城市建设中也发挥着重要作用。
通过将各种设备和系统连接到物联网平台，实现城市的信息互联互通。
这样，城市可以实时监测交通流量、环境污染、能源消耗等信息，从而进行合理的规划和管理。
此外，物联网技术还可以帮助城市提供更好的公共服务，如智能交通、智能安防和智能医疗等。
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图：工业网关
设备联网的技术协议以TCP协议为基础
• 常见的工业的协议有：
• OPC UA • Modbus TCP /RTU • PROFINET • MQTT • RS232/RS485
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常见MQTT SERVER
• Apache Apollo • Mosquitto • Apache ActiveMQ • RabbitMQ • EMQTT
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性能测试
• 并发测试：192.168.6.156 上用 emqttd_benchmark 测试 192.168.6.157 上的各MQTT SERVER 并发量
派发给订阅者。即，它从发布者接收消息，然后把消息转发给订阅者。 • 转发消息时，MQTT代理使用话题(topic)来过滤客户端。话题就像一个虚拟通
道，把发布者与它的订阅者连接起来。话题由MQTT代理管理。通过这个虚拟 通道，发布者与订阅者解耦，客户端（发布者或订阅者）不必相互知道。
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MQTT 消息模式
• MQTT实现了发布者-订阅者模式。 • 发布者-订阅者模式将发布消息的客户端（发布者）与接收消息的客户端（订
阅者）解耦开来。 • MQTT是个异步协议，它不会在等待消息时阻塞客户端。 • MQTT协议也不要求订阅者和发布者是相互连接的。 • MQTT其中的关键组件是MQTT代理(broker)。MQTT代理的主要任务是将消息
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Modbus
• Modbus是一种串行通信协议，是Modicon公司（现在的施耐德电气Schneider Electric）于1979年为使用可编程逻辑控制器（PLC）通信而发表。Modbus已经成 为工业领域通信协议的业界标准（De facto），并且现在是工业电子设备之间常用 的连接方式。 Modbus比其他通信协议使用的更广泛的主要原因有：
• 消息发送测试：本地电脑 用php程序 使用一个客户端连接情况下 发送10万消息 到 192.168.6.157上的各MQTT SERVER。
emqtt，并发最高，但cpu占用较高，稳定性高。消息发送较慢。
moqtuitto ,发送消息快，稳定性高，cpu占用很少，并发比较高。
其它2个稳定性不太高。
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发送控制信息
• ctl主题的内容格式：
• 第一条轨道和第三条轨道的返修是右转，ctl发送 0;0,0,0x110005,0; • 第二条轨道的返修是左转，ctl发送 0;0,0,0x100005,0;
• 第一条和第三条正常前进，ctl发送 0;0,0,0x100005,0; • 第二条正常前进，ctl发送 0;0,0,0x110005,0;
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设计模式-发布订阅模式（观察者模式）
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委托与事件
• 分分钟用上C#中的委托和事件 • C# 中的委托和事件
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为什么使用MQTT 协议？
• MQTT中文翻译过来就是遥测传输协议：其主要提供订阅/发布模式，更为简 约、轻量，易于使用，针对受限环境（带宽低、网络延迟高、网络通信不稳 定），属于物联网（Internet of Thing）的一个传输协议。设计思想是开放、 简单、轻量、易于实现。这些特点使它适用于受限环境。但不仅限于此：
• 特别适合于网络代价昂贵，带宽低、不可靠的环境。 • 能在处理器和内存资源有限的嵌入式设备中运行。
• 使用发布/订阅消息模式，提供一对多的消息发布，从而解除应用程序耦合。 • 使用 TCP/IP 提供网络连接。 • 提供Last Will 和 Testament 特性通知有关各方客户端异常中断的机制。
• 获取小车的状态信息，订阅主题：agv/小车号/msg ，比如订阅主题 agv/160/msg 就是订阅160号小车的状态信息。
• 控制小车的运行，发布主题：agv/160/ctl，比如发布主题agv/160/ctl 就是控制 160号小车的运行。
状态监控
• msg主题的内容格式：<消息ID>;<地址,值>;<地址,值>; • 例如：接收到主题为agv/160/msg、内容为0000063a;1,0;11,2;12,0;13,2005;14,97;15,150; 的
常见工业物联网通信技术 及典型应用
2018/8/28
20元体验物联网——简易环境监测站
通信协议是工业物联网技术的桥梁
工业网互联网应用的技术方向:“物联网”+“互联网”技术
通信协议是工业物联网技术的桥梁
• 工业物联网/工业物联网首先要解决的就是设备联网问题。 • 非标设备、不同品牌设备间存在协议壁垒 • 大量老旧设备没有联网能力
基于数据节点的订阅和推送机制。在软件系统中使用OPCUA进行数据 采集的大部分场景是监听数据节点的变化。
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MQTT协议介绍
• MQTT (Message Queue Telemetry Transport)，翻译成中文就是:遥测传输协议， 其主要提供了订阅/发布两种消息模式，更为简约、轻量，易于使用，特别适合于 受限环境（带宽低、网络延迟高、网络通信不稳定）的消息分发，属于物联网 （Internet of Thing）的一个标准传输协议。
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OPCUA协议
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OPCUA协议
OPCUA即OPC统一架构，是OPC协议的最新版本。OPC(OLE for Process Control, 用于过程控制的OLE)是一个工业标准。广泛应用于 多种自动化设备。如今在工业4.0领域，OPCUA是一个热门技术。
消息，
• 0000063a：发布的消息ID • 地址1：控制寄存器，预计不会使用 • 地址11：AGV当前运行状态信息，具体的各种状态参考图片 AGV当前状态信息.jpg • 地址12：AGV上层电机状态，目前诺力AGV没有上层电机所以无用 • 地址13：当前AGV的位置RFID（就是小车停在哪个工位上） • 地址14：AGV当前电量百分比 • 地址15：当前AGV速度（mm/s）
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MQTT的服务质量
• 对消息中间件，估计大家不得不关心的就是消息的可靠性，也就是消息的发布 服务质量，可喜的是，MQTT支持三种消息发布服务质量(QoS)：
• 至多一次”(QoS==0)，消息发布完全依赖底层 TCP/IP 网络。会发生消息丢 失或重复。这一级别可用于如下情况，环境传感器数据，丢失一次读记录无所 谓，因为不久后还会有第二次发送。
• 至少一次”(QoS==1)，确保消息到达，但消息重复可能会发生。 • 只有一次”(QoS==2)，确保消息到达一次。这一级别可用于如下情况，在计
费系统中，消息重复或丢失会导的头部是 2 字节），协议交换最小化，以降低网络流量。
•
如何绕过常规的构造器，提供一种机制来保证一个类只有一个实例？
•
这应该是类设计者的责任，而不是使用者的责任
• 意图(Intent)
•
保证一个类仅有一个实例，并提供一个该实例的全局访问点。——《设
计模式》GoF
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MQTT应用案例
MQTT控制AGV小车运行与小车状态监控
26
编码建议
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EMQTT与MQTT功能演示
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设备在线监测系统中的MQTT集成
设备在线监测系统中的MQTT集成
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设计模式-单例模式
• 动机(Motivation)
•
在软件系统中，经常有这样一些特殊的类，必须保证它们在系统中只存在一
个实例，才能确保它们的逻辑正确性、以及良好的效率。
• 公开发表并且无版权要求 • 易于部署和维护 • 对供应商来说，修改移动本地的比特或字节没有很多限制
• Modbus允许多个 (大约240个) 设备连接在同一个网络上进行通信，举个例子，一 个由测量温度和湿度的装置，并且将结果发送给计算机。在数据采集与监视控制系 统（SCADA）中，Modbus通常用来连接监控计算机和远程终端控制系统（RTU）。