工控人 !!! IoT通信协议你知道几个
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2025-01-16
物联网(Internet of Things,IoT)是指通过互联网将各种物理设备连接起来,实现数据交换和通信的网络。这些设备可以是家用电器、工业设备、车辆、传感器等,通过嵌入式计算系统和网络连接,能够收集、传输和处理数据。
在物联网(IoT)的世界里,设备之间的通信和数据传输是实现智能化的关键。各种协议就像是设备之间的语言,确保它们能够高效、可靠地交流。下面总结了IoT常用的通信协议。
传输层协议:确保数据的可靠传输
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TCP(Transmission Control Protocol) -
协议描述:TCP是一种面向连接的、可靠的传输层协议。它通过建立连接、确认数据包的接收以及重传丢失的数据包等方式,确保数据能够准确无误地从发送方传输到接收方。 -
应用场景:适用于需要高可靠性的IoT应用,如远程医疗设备的数据传输。例如,医院的远程监护系统通过TCP协议将患者的生命体征数据实时传输到医生的终端设备,确保数据的完整性和准确性。
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UDP(User Datagram Protocol) -
协议描述:UDP是一种无连接的、尽力而为的传输协议。它不保证数据的可靠传输,但具有较低的延迟和较高的传输效率。 -
应用场景:在对实时性要求较高的场景中,如视频监控和语音通信,UDP协议能够快速地将数据发送出去。例如,智能家居中的智能摄像头通过UDP协议将视频流实时传输到用户的手机或电脑上,即使偶尔出现数据丢失,也不会对整体的观看效果产生太大影响。
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应用层协议:高效的数据交换
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MQTT(Message Queue Telemetry Transport) -
协议描述:MQTT是一种基于TCP/IP协议的轻量级发布/订阅信息传输协议,具有报文紧凑、轻量可靠、支持QoS等特点。 -
应用场景:广泛应用于智能硬件、车联网、能源、电力等场景。例如,智能家居系统中的温控器可以订阅“温度设置”主题,当用户通过手机应用更改温度时,温控器能够即时接收到更新指令。
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CoAP(Constrained Application Protocol) -
协议描述:CoAP是一种在物联网世界的类web协议,使用请求/响应交互模型。协议设计精炼,采用UDP协议进行数据传输,适用于资源受限的低功耗设备。 -
应用场景:在水表、电表等资源受限的低功耗设备上应用广泛。例如,智能水表通过CoAP协议将用水数据定期传输到云端,同时接收云端的控制指令,如开启或关闭水表。
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HTTPS(Hypertext Transfer Protocol Secure) -
协议描述:HTTPS是HTTP协议的加密版本,基于请求/响应模型进行数据传输,通过SSL/TLS协议对数据进行加密,确保数据的安全性。 -
应用场景:适用于对设备硬件和网络带宽充裕的场景,如智能门锁、智能安防系统。例如,用户通过手机应用远程控制智能门锁时,数据通过HTTPS协议传输,确保控制指令的安全性。
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Modbus TCP -
协议描述:Modbus协议是一项应用层报文传输协议,包括ASCII、RTU、TCP三种报文类型。通过此协议,控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。 -
应用场景:在工业领域应用广泛。例如,工业自动化生产线上的设备通过Modbus TCP协议进行数据交换和协同工作。
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网络层协议:设备互联的桥梁
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IP(Internet Protocol) -
协议描述:IP协议是网络层的核心协议,定义了数据包的格式和传输规则。IPv4和IPv6是目前最常用的两种版本,其中IPv6能够提供更多的地址空间。 -
应用场景:使得不同类型的设备能够通过互联网进行互联互通。例如,智能家居中的各种设备(如智能灯泡、智能插座)通过IP协议接入互联网,实现远程控制和数据传输。
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6LoWPAN(IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks) -
协议描述:6LoWPAN协议将IPv6协议适配到低功耗的无线网络中,通过报头压缩等技术,能够在有限的无线带宽下传输IPv6数据包。 -
应用场景:适用于资源受限的IoT设备,如智能传感器网络。例如,在环境监测系统中,大量传感器通过6LoWPAN协议将采集到的数据传输到网关,再由网关上传到云端。
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数据链路层协议:基础保障
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IEEE 802.15.4 -
协议描述:IEEE 802.15.4是一种针对低功耗无线个域网的物理层和MAC层标准,广泛应用于Zigbee、6LoWPAN等协议中。 -
应用场景:为设备之间的无线通信提供了基础支持。例如,智能家居中的智能设备(如智能门锁、智能灯泡)通过IEEE 802.15.4协议进行无线通信,实现设备之间的协同工作。
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物理层协议:物理通道
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BLE(Bluetooth Low Energy) -
协议描述:蓝牙低功耗技术(BLE)是蓝牙技术的一个分支,专为低功耗设备设计。它在保持蓝牙通信距离的同时,大幅降低了能耗。 -
应用场景:适用于小型设备,如智能手环、智能门锁。例如,智能手环通过BLE协议与用户的手机进行连接,实时传输健康数据,如心率、步数等。
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Z-Wave -
协议描述:Z-Wave是一种低功耗的无线通信协议,采用网状网络拓扑结构,能够实现设备之间的多跳通信。 -
应用场景:主要用于智能家居领域。例如,家庭自动化控制系统中的智能设备(如智能灯泡、智能插座)通过Z-Wave协议进行通信,实现设备之间的协同控制。
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LoRa -
协议描述:LoRa是基于Semtech公司开发的一种低功耗局域网无线标准,解决了在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远的技术问题,实现了低功耗和远距离的统一。 -
应用场景:主要在智慧城市、智慧建筑、智能家居、智能农业、无线工业等各个领域。例如,智能水表通过LoRa协议将用水数据传输到云端,实现远程监控和管理。
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行业协议:特定领域的标准
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GB/T 28181 -
协议描述:国家标准GB/T 28181—2016《公共安全视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》,是视频监控领域的国家标准。 -
应用场景:视频联网传输和设备控制。例如,城市安防系统中的摄像头通过GB/T 28181协议将视频数据传输到监控中心,实现集中管理和控制。
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OPC-UA -
协议描述:OPC-UA(OPC Unified Architecture)是一项开源的、独立于平台的标准协议,通过此协议,使用不同系统的设备可以通过网络在客户端和服务器之间发送消息进行通信。 -
应用场景:适用于现场设备、控制系统、制造执行系统和企业资源规划系统等应用领域的制造软件。例如,工业自动化生产线上的设备通过OPC-UA协议进行数据交换和协同工作。
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OPC-DA -
协议描述:OPC-DA为实时数据访问规范,定义了包括数据值、更新时间与数据品质信息的相关标准。 -
应用场景:适用于多个供应商设备和控制应用程序之间实现数据交换。例如,工厂中的不同设备通过OPC-DA协议进行数据同步和协同工作。
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JT/T 808 -
协议描述:《道路运输车辆卫星定位系统终端通信协议及数据格式》,主要用于“两客一危”车辆。 -
应用场景:交通行业应用。例如,运输车辆通过JT/T 808协议将定位数据传输到监控中心,实现车辆的实时监控和管理。
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HJ212 -
协议描述:《污染物在线监控(监测)系统数据传输标准》环保行业中使用的数据传输标准协议。 -
应用场景:环保行业。例如,环境监测设备通过HJ212协议将污染物数据传输到环保部门的监控中心,实现数据的实时监测和管理。
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SL651 -
协议描述:《水文监测数据通信规约》,水文监测等设备需要遵循该规范。 -
应用场景:水文监测。例如,水文监测设备通过SL651协议将水文数据传输到监测中心,实现数据的实时监测和管理。
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GB3761 -
协议描述:是一种国标电表协议插件,采用新型的数据采集技术,将电能表的实时工况数据转换成电信号,提供给计量系统,并能进行电能的实时记录、统计、抄表和结算等。 -
应用场景:电表。例如,智能电表通过GB3761协议将用电数据传输到电力公司的计量系统,实现数据的实时记录和管理。
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IEC104 -
协议描述:IEC104规约由国际电工委员会制定。IEC104规约把IEC101的应用服务数据单元(ASDU)用网络规约TCP/IP进行传输的标准,该标准为远动信息的网络传输提供了通信规约依据。 -
应用场景:电力、城市轨道交通。例如,电力系统中的设备通过IEC104协议将远动信息传输到控制中心,实现设备的远程监控和管理。
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DL645 -
协议描述:DL/T 645是多功能电能表与数据终端设备进行数据交换的物理连接和协议的规范和标准,本设备依据协议采用中国电力企业联合会提出的DL/T 645-2007《多功能电能表》标准规约,实现设备与多功能电能表的信息通信。 -
应用场景:电表。例如,多功能电能表通过DL645协议与数据终端设备进行数据交换,实现数据的实时记录和管理。
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结语通过以上对IoT常见协议的深入解析,我们可以看到,每种协议都有其独特的特点和适用场景。在实际的IoT项目中,选择合适的协议组合对于实现设备之间的高效通信至关重要。
文章来源:工业可视化