iot平臺(tái)的構(gòu)成_IOT系統(tǒng)閉環(huán)架構(gòu)

　　iot平臺(tái)的構(gòu)成

　　IoT平臺(tái)是基于互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)現(xiàn)有的通訊技術(shù)來(lái)建構(gòu)的，而不依賴(lài)于特定的硬件模塊，用戶(hù)可以基于自身的設(shè)備技術(shù)架構(gòu)，最終接入物聯(lián)網(wǎng)。

　　它主要是連接硬件、處理不同的通訊協(xié)議、為設(shè)備和用戶(hù)提供安全和身份驗(yàn)證、收集數(shù)據(jù)并進(jìn)行可視化地分析，以及與其他Web服務(wù)進(jìn)行集成。

　　一個(gè)完整的IoT平臺(tái)包括應(yīng)用使能平臺(tái)、設(shè)備管理平臺(tái)、連接管理平臺(tái)、IoT終端代理四部分，其他的功能模塊都是基于這四大功能模塊進(jìn)行延伸的。下面是關(guān)于核心功能模塊的具體內(nèi)容：

　　應(yīng)用使能平臺(tái)（Application Enablement Platform，AEP），核心能力為業(yè)務(wù)編排、大數(shù)據(jù)分析、行業(yè)套件、API管理，主流陣營(yíng)為T(mén)hingworx、Cumulocity IoT等；

　　設(shè)備管理平臺(tái)（Device Management Platform，DMP），核心能力為設(shè)備鑒權(quán)、數(shù)據(jù)采集、物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議適配、訂閱通知；非核心能力為固件升級(jí)、告警管理，主流陣營(yíng)為Bosch BSI、DiGi、Nokia Impact、Sierra Wireless等； 其運(yùn)作模式有兩種，分別是平臺(tái)服務(wù)提供方式以集成為主，以及提供完整的端到端解決方案。前者，一般設(shè)備管理平臺(tái) DMP 集成在整套端到端 M2M 設(shè)備管理解決方案中，不單獨(dú)提供。只有少量單獨(dú)提供設(shè)備管理云端服務(wù)的廠(chǎng)商，每臺(tái)設(shè)備每個(gè)月收取一定運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)用；而后者，主流DMP平臺(tái)運(yùn)營(yíng)公司同時(shí)提供物聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備、傳感產(chǎn)品和管理云平臺(tái)服務(wù)，使其能同時(shí)提供完整的端到端解決方案。

　　連接管理平臺(tái)（Connectivity Management Platform，CMP），核心能力為使得SIM卡接入運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)商計(jì)費(fèi)系統(tǒng)對(duì)接；主流陣營(yíng)為思科Jasper、愛(ài)立信DCP、沃達(dá)豐GDSP等；

　　IoT終端代理（IoT Agent），核心能力為使得預(yù)集成設(shè)備快速接入平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)近場(chǎng)控制和邊緣計(jì)算。

　　IOT系統(tǒng)閉環(huán)架構(gòu)

　　拋磚引玉：未來(lái)某一個(gè)周末下午2點(diǎn)，陽(yáng)光明媚，從窗外照進(jìn)來(lái)，微風(fēng)拂面，我在客廳的沙發(fā)悠閑的躺下，叫喚：“小沙小沙，給我播放一首催眠的純音樂(lè)，再給我的后背按摩，10分鐘就好了”。沙發(fā)便照做了，除了按我說(shuō)的做，它還通過(guò)接觸我的皮膚分析我身體的健康狀況，然后把信息告訴家里的空調(diào)，空調(diào)自動(dòng)調(diào)節(jié)我最適合的濕度和溫度。當(dāng)我小睡一會(huì)，3點(diǎn)多醒來(lái)的時(shí)候，想沖個(gè)涼，于是告訴沙發(fā)，幫我加熱水，當(dāng)然沙發(fā)通過(guò)接觸我的頭發(fā)，分析發(fā)質(zhì)，推薦我要用哪一種洗發(fā)水。沖完涼后我又想出門(mén)，于是又拜托家里的機(jī)器人傭人，幫我叫車(chē)… 整個(gè)生活，都很方便。

　　上述我所說(shuō)的還沒(méi)普及，但是已經(jīng)有企業(yè)在做了。這種萬(wàn)物聯(lián)網(wǎng)、萬(wàn)物智能的系統(tǒng)稱(chēng)為IOT（Internet of things），也可以叫物聯(lián)網(wǎng)（包括智聯(lián)網(wǎng)），現(xiàn)在隨處可見(jiàn)的ofo小黃車(chē)也是一種IOT模式。那么，一個(gè)IOT系統(tǒng)的完全閉環(huán)是如何實(shí)現(xiàn)的呢？

　　其實(shí)實(shí)現(xiàn)原理不難，無(wú)非是硬件產(chǎn)品+軟件控制+云端3部分組成，所謂閉環(huán)，就是說(shuō)它們可以構(gòu)成一個(gè)環(huán)，實(shí)現(xiàn)完整的生產(chǎn)產(chǎn)品鏈。這3部分的關(guān)系圖如下所示：

　　上圖揭示了兩種IOT方式，一種是云端-硬件關(guān)方式，一種是云端-軟件-硬件方式，現(xiàn)在常見(jiàn)的共享單車(chē)，屬于云端-軟件-硬件方式，軟件部分便是app。那么，這3部分的具體細(xì)節(jié)是怎樣的？作為一個(gè)后端的開(kāi)發(fā)人員，我負(fù)責(zé)的自然是云端部分。云端也是IOT中心臟/大腦級(jí)別的角色，為了撐起一個(gè)IOT的調(diào)度，云端該如何設(shè)計(jì)？

　　這兩個(gè)問(wèn)題我沒(méi)辦法給出標(biāo)準(zhǔn)答案，因?yàn)槲乙苍诿髦?。在這里我給出一個(gè)云端的解決方案。至于硬件或者軟件控制系統(tǒng)，對(duì)云端而言都是給出一個(gè)接口。云端的設(shè)計(jì)原理圖如下：

　　基于上圖的架構(gòu)，每個(gè)部分的作用如下：

　　文件系統(tǒng)

　　1 存儲(chǔ)第三方的資料信息，比如做一個(gè)智能機(jī)器人的產(chǎn)品，機(jī)器人的資料要實(shí)現(xiàn)收集，以便處理各種行為，給出指令

　　2 存儲(chǔ)用戶(hù)行為系統(tǒng)，注意在圖中，有一條黑色實(shí)線(xiàn)，由硬件/軟件指向文件存儲(chǔ)，這部分是為用戶(hù)行為分析設(shè)計(jì)的。傳統(tǒng)的用戶(hù)行為分析（例如友盟、阿里dataV）采用實(shí)時(shí)像服務(wù)器發(fā)送行為消息（埋點(diǎn)）的模式?？墒俏腋F，買(mǎi)不起一個(gè)線(xiàn)上的服務(wù)器專(zhuān)門(mén)用于處理用戶(hù)數(shù)據(jù)，因?yàn)檫@種服務(wù)器的配置要很高，成本太高！于是，我便將用戶(hù)一天/一周/一個(gè)月的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地，然后每隔一段時(shí)間直接上傳到文件存儲(chǔ)，文件存儲(chǔ)可以是第三方的存儲(chǔ)。然后我再用自己的電腦，在下班或者夜晚從文件存儲(chǔ)下載數(shù)據(jù)到本地，跑大數(shù)據(jù)系統(tǒng)分析。具體的細(xì)節(jié)在大數(shù)據(jù)系統(tǒng)中會(huì)介紹。

　　數(shù)據(jù)庫(kù)

　　1 mysql集群，存儲(chǔ)邏輯數(shù)據(jù)，提供給各個(gè)系統(tǒng)使用。

　　2 數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)要結(jié)合終端，尤其是硬件，例如，一個(gè)無(wú)人機(jī)產(chǎn)品，要把它表示出來(lái)，數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)就得接近產(chǎn)品本身，其中的字段就包括：芯片（內(nèi)存、cpu、電阻、電容）、外形、公模等等各個(gè)參數(shù)和指標(biāo)，所以在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)候要多跟硬件部門(mén)取經(jīng)。

　　大數(shù)據(jù)系統(tǒng)

　　1 統(tǒng)計(jì)終端行為規(guī)律，IOT的服務(wù)對(duì)象是終端，所以對(duì)終端設(shè)備的統(tǒng)計(jì)和分析很有必要，統(tǒng)計(jì)使用數(shù)量，用戶(hù)在全球的分布規(guī)律等等，以智能家居為例，如果可以統(tǒng)計(jì)出用戶(hù)的使用習(xí)慣，空調(diào)的哪一個(gè)溫度最多人使用，沙發(fā)的哪個(gè)位置最多人坐，用戶(hù)的作息時(shí)間、健康狀況等等，這些都有助于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，給運(yùn)營(yíng)、給為下一個(gè)版本的設(shè)計(jì)指明方向，還能順便推薦其他關(guān)聯(lián)產(chǎn)品等等。

　　2 發(fā)掘潛在的功能需求

　　3 給企業(yè)反饋，當(dāng)一個(gè)企業(yè)接入一個(gè)IOT系統(tǒng)，自然希望看到真實(shí)的效果

　　4 關(guān)于我的設(shè)計(jì)，采用非實(shí)時(shí)的方式，在管理上很方便，我很明確自己想要哪些數(shù)據(jù)，不必全部分析。數(shù)據(jù)的組成要與終端的實(shí)際功能相結(jié)合，將終端的每個(gè)事件定義好，加上時(shí)間和gps，發(fā)送到文件存儲(chǔ)系統(tǒng)，而區(qū)分不同的終端，只需要在文件上指明即可，這樣做可以減少傳輸字?jǐn)?shù)。這樣統(tǒng)計(jì)出來(lái)的數(shù)據(jù)總會(huì)比現(xiàn)在要少一天/一周/一個(gè)月時(shí)間，但是成本大大降低了，因?yàn)樗恍枰粋€(gè)線(xiàn)上的服務(wù)器，只需要一臺(tái)本地電腦就好，我可以白天用自己的電腦工作，夜晚跑數(shù)據(jù)分析，0成本?。?！

　　業(yè)務(wù)系統(tǒng)

　　1 這要結(jié)合具體業(yè)務(wù)，如果是面對(duì)硬件終端的，給終端發(fā)送指令、處理終端的指定，如果是軟件控制的，就提供接口。

　　2 業(yè)務(wù)系統(tǒng)里面可不僅僅是業(yè)務(wù)這么簡(jiǎn)單，還包括nginx、緩存、數(shù)據(jù)層這樣的應(yīng)用，只是說(shuō)它是直接面對(duì)終端、處理業(yè)務(wù)的。

　　后臺(tái)管理系統(tǒng)

　　1 主要開(kāi)放給企業(yè)用戶(hù)，定像定制策略、管理終端、查看自己產(chǎn)品的用戶(hù)行為規(guī)律，比如一個(gè)硬件終端各個(gè)指令對(duì)應(yīng)什么功能，推薦其他產(chǎn)品、投放廣告等等，這些由后臺(tái)管理系統(tǒng)指定

　　安全系統(tǒng)

　　1 分為兩部分，常規(guī)部分是傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全，獲取用戶(hù)token、數(shù)據(jù)過(guò)濾、加密等，主要應(yīng)用在對(duì)后臺(tái)管理系統(tǒng)和業(yè)務(wù)接口的傳輸上。

　　2 但是，對(duì)于直接面對(duì)硬件終端來(lái)說(shuō)，指令的傳輸安全是特殊的，這個(gè)主要借鑒阿里IOT的ID^2 安全模型，就像智能家居，雖然看起來(lái)整個(gè)家居系統(tǒng)是統(tǒng)一的，其實(shí)它們的工作都是獨(dú)立的，完全由云端控制，云端把它們連在一起，但是終端本身并不是聯(lián)合的，所以每個(gè)終端是獨(dú)立接收指令+傳輸加密。沙發(fā)將用戶(hù)的身體信息發(fā)送給云端，云端處理，計(jì)算出空調(diào)應(yīng)該調(diào)節(jié)的溫度和濕度，將這個(gè)指令發(fā)送給空調(diào)，空調(diào)才會(huì)做出調(diào)整。

　　終端（硬件、軟件）

　　1 如果是硬件直接連接云端，那么硬件就要提供聯(lián)網(wǎng)模塊

　　2 如果是走硬件-軟件-云端，軟件（一般是app）與硬件的連接部分，以wifi、或者藍(lán)牙為載體，協(xié)議也要先定義好

　　上面列舉的結(jié)構(gòu)看起來(lái)好像挺簡(jiǎn)單的，可是一旦做起來(lái)，才知道好多要考慮的，比如硬件的聲音控制，要做到區(qū)分不同人的聲音，就要做聲波過(guò)濾，說(shuō)來(lái)慚愧，聲波過(guò)濾用到的知識(shí)是《模擬電子電路》里面的，碰巧這是我大學(xué)掛的第一科， 大數(shù)據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的提取要經(jīng)過(guò)層層統(tǒng)計(jì)，設(shè)置一級(jí)數(shù)據(jù)、二級(jí)數(shù)據(jù)、三級(jí)數(shù)據(jù)，提取的依據(jù)是什么？怎么提取？，還有日志管理，報(bào)警系統(tǒng)，故障容錯(cuò)…一言難盡，總之，我也是在這條路上勤勤懇懇勞動(dòng)的一只螞蟻，共勉！