【云驻共创】浅谈物联网初识入门

一、IoT 的概念、发展趋势与挑战

概念

物联网（Internet of Things），简称 IoT，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。

智能时代，物联网是万物互联的基础链接平台。万物互联是智能化的基础，从PC时代到移动互联时代，再到智能时代是历史的发展趋势。

感知物理世界，让物变成数字信号，需要解决数字化感知、联接和商业价值闭环的问题。通过调研显示各行业物联接趋势，发现来自17个国家、11个垂直行业，总计1096家公司的调研数据显示2020年到2025年的IoT连接数将呈指数增长。

智能时代的“物连接”红利，也带来巨大挑战

1. 让“物”说话

现在，这方面的内容充满了挑战，大量现存设备未被数字化，多样化的设备、各种行业协议、各种通信网络，它们普遍要求低功耗、低成本，另外，设备安全问题突出。

2. 让“物”说一种话

统一所有“物”的语言，这方面也充满挑战，百万种数据元素，缺乏标准和规范，多样化数据格式，各厂商烟囱式发展，数据孤岛林立，数据互通困难。

3. 让“物”说有价值的话

让“物”说的话变得有价值，也充满了挑战，海量数据带来算力、存储问题，实时流、时许、离线、多维分析复制，行业应用场景的复杂性，存在商业闭环、价值变现和分配问题。

物联网正在渗透与改变着我们的生活，比如共享单车、车联网、智慧家居等。目前，共享单车在停车时进行了“电子围栏”的限制；车联网可以提前预判很多危险，有效的保护司机的人身安全。

IoT与AI融合，它不是简单的AI+IoT叠加，而是应用人工智能、物联网等技术，以大数据、云计算为基础支撑，以半导体为算法载体，以网络安全技术作为实施保障，以5G为催化剂，对数据、知识和智能进行集成。

AIoT 更广泛的应用场景有哪些呢？涉及到无人驾驶、智能机器人、全屋智能、智慧工厂等场景。

二、IoT 关键技术、平台能力

物联网架构，一般划分为五层架构，包括端、边、管、云、行业应用。其中，端的作用用来收集信息和信号处理，包括汽车、手表、传感器等硬件设备；边的作用是本地数据自治、低时延，比如边缘网关、边缘盒子；管的作用是接入和传输网络，比如2G、3G、4G、eLTE等基站；云的作用是多协议多网络设备连接数据分析和处理，比如设备接入、SIM卡管理、大数据分析、AI分析等；行业应用主要是数据呈现及客户交互，比如智慧园区、车联网等。

端侧硬件设备

端侧硬件设备是感知周边世界的传感器。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能够将感受到的信息，按照一定规律转换成电信号或者其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、显示、记录和控制等要求。

传感器的功能和人类的5大感觉器官非常相似，比如光学传感器，好比是人类的视觉；声敏传感器，好比人类的听觉；气敏传感器，好比人类的嗅觉；化学传感器，好比人类的味觉；压敏、温敏、流体传感器，好比人类的触觉。

端侧硬件是终端业务处理大脑MCU/MPU，现代可编程设备可以被分为两个类别，微处理器（MPU）和微控制器（MCU）。其中，MPU 通常被放到电脑、服务器或者游戏设备等当中，用来处理高功耗、高复杂度的任务。其特点在于微处理器只能用来处理数据，所有必要的存储器和外设都分别外接。MCU 包含 CPU，存储器和一系列输入输出设备。通常被设计为MP3播放器、照相机、远程控制设备等低功耗嵌入式应用。另外，端侧硬件也是互联中枢家庭网关。

端侧硬件也是统一接入，融合汇聚的工业网关。工业物联网关是专为工业领域物联网应用设计，集成路由、交换、无线和安全于一体的融合网关。

端侧硬件也是实现设备联网的通信模组，通过网络状态划分业务类型，60%是窄带业务，30%是中低速业务，10%是高速业务。

端侧软件

端侧软件让终端更智能的物联网操作系统，哑终端信息通过华为物联网操作系统就会转换成智能终端。物联网操作系统具备轻量级、联接智能、组网智能、管理职能等特性。

端侧软件的物联网通信协议一般有CoAP和MQTT两种。其中，CoAP是受限制的应用协议的代名词，它运行于UDP协议之上而不是像HTTP那样运行于TCP之上。CoAP协议非常小巧，最小的数据包仅为4字节。MQTT协议构建于TCP/IP协议之上，是为硬件性能低下的远程设备以及网络状况糟糕的情况下而设计的发布/订阅型“轻量级”通讯协议，使用发布/订阅消息模式，提供了一对多的消息分发和应用之间的解耦。

边缘侧

边缘侧满足泛接入、低时延的本地化业务自治诉求，涉及超低时延、泛化接入、边缘智能、边云协同。

通信管道

通信管道是低功耗广域网，常用的有NB-IoT和LoRa两种。NB-IoT 窄带物联网，适合对网络速率要求不高的场景，但对覆盖范围、功耗以及成本都有较高要求的物联网设备。LoRa 可以实现远距离，大容量系统，进而扩展传感网络。适合对网络速率的要求不高，但是对覆盖、功耗以及成本都有较高要求的物联网设备。

云平台

云平台实现海量设备统一接入的物联网平台，是华为云的核心领域。云平台具备哪些关键能力：

1. 快速介入。支持多网络、多协议、多连接方式接入，终端 SDK 预集成，简化设备接入难度。

2. 简单易用。提供友好的GUI入口，应用模拟器、设备模拟器等工具，一站式集成对接开发体验。

3. 性能稳定。资源实现容器化弹性扩展，提供亿级设备接入、百万级并发能力，服务可用性99.9%。

4. 安全可靠。丰富的设备认证和权限管理实现设备接入、访问合法性，TLS/DTLS/DTLS+传输加密协议保障通道安全，数据隐私保护满足欧盟GDPR标准。

产品模型

1. 定义产品

方式1. 设备厂商通过管理控制台在线编辑Profile。

方式2. 设备厂商获取平台提供的样例Profile，根据自身业务进行修改，生成自己业务需要的Profile。

2. 快速生成插件

1）插件生成，平台提供编解码插件在线编辑开发入口，开发者基于自己定义的Profile，快速生成插件。

2）插件部署，对于完成的插件支持一键式快速部署。

3. 价值

1）对上层应用价值，降低生层应用对设备管理复杂度，通过在平台规整不同厂家的数据，形成统一的Profile，上层应用无须感知不同设备的差异。

2）对设备厂商价值，无须修改设备代码通过插件适配不同企业的诉求，降低设备厂商的维护复杂度。

规则引擎

规则引擎完成数据流转和设备联动，基于规则引擎可进行数据转发其他公有云服务，和引发多设备协同（提醒、告警通知、状态报告等）。其中，数据转发，无缝与公有云其他服务对接，实现设备数据按照需要流转和处理。

多设备协同，有条件触发，基于预设规则，引发多设备协同反应，比如提醒、告警等。

全球SIM联接，让企业设备联接更简单。包括SIM卡管理、设备发放、设备接入、网络增强四部分。

围绕端、管、云构筑领先的IoT安全防护，IoT安全TOP3挑战，涉及设备安全接入、数据安全隐私、安全端边云协同。

三、设备侧开发介绍

开发板套件案例集，比如自动售货机、智慧路灯、智慧农业、智慧物流、智慧烟感、红外感应、智慧井盖。以智慧路灯举例，路灯的扩展板中包含光感传感器和LED灯，当检测的外界光照低于预设的阈值时，会自动启动LED灯实现照明功能，从而减少了人力投入。

开发工具

如下图所示，第一个是官方推荐的标准开发工具，第二个是VSCode结合IoT插件的形式。

四、应用侧开发介绍

应用案例

不同设备传感器收集到信息后，通过边缘网关上传到物联网平台，最后结合应用服务器完成特定的功能。整个模块关系如下图所示：

物联网Web应用典型框架，用户在浏览器端，通过应用的用户图形界面进行操作，完成业务逻辑内容，同时，与物联网平台进行通讯，最后访问应用数据库或者文件系统完成数据和文件的增删改查。

开发调试的四种方法，第一种是命令行形式，使用工具 curl。第二种是使用华为云提供的在线API完成开发调试。第三种是使用PostMan测试工具，一般用户采用这种方式的比较多。第四种就是通过编写自定义代码完成开发调试，一般开发人员或者白盒测试人员会采取这种方式。

结尾

物联网云平台是物联网和云计算技术堆栈融合在一起的平台，可为消费者和商业应用带来增值服务。IoT 会在当下和未来一段时间内长期影响我们人类社会和科技发展的进程，相关领域和行业也将充满机遇和挑战。

本文整理自华为云社区内容共创活动：任务5浅谈物联网初识入门

查看活动详情：https://bbs.huaweicloud.com/blogs/308924

AI IoT

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