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随着5G的落地,物联网悄然拉开了“万物互联”的帷幕。在“万物互联”时代,首先要解决“物”与“网”的连接问题,通信成为其中最为核心的建设。随着物联网通信技术的发展,包括Zigbee、Wi-Fi、蓝牙等短距离通信技术和LoRa、SigFox、eMTC、NB-IoT等长距无线通信技术,被应用到各行各业。在这一过程中,NB-IoT低功耗、广覆盖、低成本、大容量等优势成为最符合广域物联网要求的连接技术。做第一批吃螃蟹的“NB” 的人NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180kHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。其具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点。NB-IoT的原型是2014年5月华为和沃达丰联合提出的NB M2M技术,随后在2015年5月与高通提出的NB OFDMA技术融合成为NB-CIoT技术,之后又于2015年9月与爱立信公司提出的NB-LTE技术融合,最终形成了我们现在认识的NB-IoT,并在3GPP上正式立项。2016年开始接触物联网技术,在2017年大部分地区运营商基站都还没开通NB-IoT信号,王城已经初步学习了NB-IoT相关技术。为了更好地研究,他特意向运营商申请开通基站以便做开发。不难看出,王城不可谓是NB-IoT技术的第一批吃螃蟹的人。在学习NB-IoT技术期间,王城关注到华为云IoT平台。他发现,华为云IoT平台具备海量的设备接入、设备及云端的双向通信、OTA升级、设备规则等能力。而且华为云IoT平台可以让云端开发变的极其省心,根据客户的需求,开发者通过图形拖拽的形式即可完成模型的定义。端侧的开发也只需要和云端的模型关系映射起来,很容易建立整个通信管道。技术的路上携手众伙伴同行王城,在NB-IoT圈内大伙儿都叫他“NB的老王”,这不仅是因为他的技术牛,重要的是他为众多开发者提供了专业的NB-IoT技术经验分享。从入行自主翻译了上百页NB-IoT的英文手册,在学习过程中,王城不断将自己的学习经验分享给开发者,帮助众多开发者解决技术难题。特别是在应用华为云IoT平台技术的过程中,王城在不同的论坛上输出多篇设备连接华为云的文章及系列视频,帮助数万开发者将设备接入华为云平台。更是本着技术分享的理念,在2019年,王城和朋友联合创立了“小熊派开源社区”。小熊派开源社区是 IoT、5G、AI等领域的技术开源分享社区,社区为开发者输出技术文章和学习视频,旨在为开发者快速掌握前沿技术提供服务。小熊派基于华为云IoT平台,推出了智慧路灯、智慧烟感、智慧物流、智慧井盖等端到端的案例,让开发者能使用小熊派IoT开发板和华为云IoT平台快速搭建自己的案例场景。同时,华为云IoT社区也开设了“小熊派IoT开发板系列教程”,课程包括单片机基础、LiteOS操作系统基础等,涵盖从基础到进阶的设计,可适应不同基础的IoT开发者。王城表示,小熊派作为一个开源组织,将始终致力于技术开源,会持续地为开发者输出更多的IoT案例,提供完整的资料教程,帮助开发者学习IoT相关知识。物联网技术现在处于快速发展阶段,技术和产品更新迭代快。王城讲到,开发者在物联网领域做开发的过程中,一定要保持着学习的状态,遇到问题我们要做的是查阅产品手册等资料,多与业内的技术小伙伴儿交流,前行的路上不止你一人。你只有适应新的产品和技术,才能在开发中保持最清醒最全面的认知,最终开发出“NB”的产品!
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到2020年底,全球217亿个连接设备中,有117亿将是IoT设备连接。这一数据来自IoT Analytics,并预计到2025年,受5G等新技术推动,将有309亿台联网的IoT设备。从2005年11月17日,ITU正式提出“物联网”概念,到2009年物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一,写入十一届全国人大三次会议政府工作报告。物联网被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮。时间和技术出现浪潮,当然也会出现一些弄潮儿,连利波就是其中一位。对IoT的热爱:将兴趣做成事业,连利波在研究生期间学的是控制工程学,但他却对嵌入式开发十分的感兴趣,在大学期间就开始研究嵌入式开发。在2010年,那个时候还属于物联网发展的第一阶段,越来越多的设备通过移动网络、Wi-Fi、蓝牙、RFID、ZigBee等连接技术连接入网。在当时,连利波还猜测ZigBee通信技术可能会在智能家居这个领域应该会火爆起来。毕业之后,在2017年连利波进入物联网圈子。17年的物联网通信在用LoRa技术,它的传输距离远,城镇可达2-5 Km,郊区可达15 Km。在惊讶技术的进步同时,连利波对物联网的发展也更加关心了。随后在2018年的时候,正式接触和应用NB-IoT通信技术。随着学习和使用的不断加深,华为云IoT平台上的产品和技术吸引到了连利波。他利用华为云推出的IoT课程和实践内容,在华为云老师的帮助下,逐渐掌握了NB-IoT通信的特点和优势,让连利波对华为云IoT平台有了更深的认知。连利波利用自己的所学知识,在2019年的华为开发者大赛IoT赛道获得优胜奖奖励。从事物联网工作3年以来,连利波和团队同事共同努力,开发了基于LoRa的用电数据采集系统,并完成了基于信噪比优化的LoRa组网算法。连利波团队还联合华为推出了基于NB-IoT的智慧园区能效管理解决方案,开发出多个能耗采集系统的建设,分别在西安、成都、深圳、佛山等地落地。不仅如此,连利波团队还开发出多协议多通信方式的物联网采集终端并获得专利,实现了传统透传方式的采集系统到自主可控采集系统的转变,极大节省了物联网通信带宽和费用。建设不是核心,融合才能创造价值相比较早期,物联网通信技术有了很大的进步,但缺乏行业标准,体现在传感器、模组、平台、应用等方方面面。连利波讲到,仅仅是换一个模组,不是要改硬件,可能就是要修改软件。而且,在感知层的设备协议更是五花八门,就一个设备(除国家电网定义的dlt645协议外),每个厂家的协议都是不同的,用户要做各种协议解析。不仅如此,物联网平台也只是规范设备接入自家平台的协议,不同平台之间的互通性很差。其实,通信技术并不是当前物联网发展的瓶颈,而是在于要去发掘客户真正的需求,只有认真了解了需求才能够真正解决用户问题。一个设备要接入网络并不是什么复杂的事情,物联网只是基础建设,不同行业数据的融合才可能为用户创造出价值。并不是一个设备接入互联网,就简单远程控制一下。现在的物联网建设,仅在设备适配与改造方面就已经让用户付出了很大的成本,不同厂家的设备平台又很难互通,收效甚微。必须要逐步建立统一的标准才有利于物联网的持续发展,而这需要各行各业的通力协作,也更需要我们一起为物联网的良好持续发展贡献力量。
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随着过去几年传感器和终端设备长足的发展,加上通讯连接在带宽和速度上的大幅提升,物联网 IoT 得到了前所未有的推进。5G的迅速崛起,IoT技术应用也呈现出前所未有的态势。作为一个有着18年工作经验的“老”程序员,李万龙虽然一直从事软件工程方面的工作,但他心中一直有软硬件结合的梦想,尤其近几年物联网概念再一次风靡,他更是蠢蠢欲动。但既往的工作内容和经验都和嵌入式开发无关,对于物联网的相关开发,有点无从下手。2019年4月一次偶然的机会,他看到华为云物联网平台提出的1+2+1战略。于是,李万龙抱着看一看的心态浏览着华为云物联网论坛。也正是这个无心的浏览,李万龙发现论坛正在举行“IoT在线训练营”活动,该活动主要介绍华为物联网+LiteOS+小熊派的技术学习。李万龙当时就激动了起来,这个线上培训有案例有老师,就是他梦寐以求的软硬结合的物联网场景。于是,他立马注册了账号报名参加活动,下单购买小熊派硬件设备,开启了他的物联网之路。跨过零,走进物联网毕竟是第一次接触物联网,李万龙在一开始除了物联网这个名词,其他的都不了解,设备端的开发都需要从零开始。李万龙表示,在学习的过程中,华为云老师准备的课程非常全面和干货。李万龙从物联网的概念开始,认识了物联网的起源与发展,学习了华为IoT的组成和使用,尤其是LiteOS物联网操作系统,这是华为云在各大物联网平台最突出的一点---物联网操作系统,结合小熊派案例的演练,在短短2周的学习中完全掌握了基本的应用。并且结合自身工作经验对业务方案设计能力,把身边一个典型的场景,用物联网方式设计出了整套解决方案--智慧校园案例,此案例在培训学习成果的评比中获得一等奖。实践出真知,圆物联网之梦也正是得益于这两周华为云课程的学习,让李万龙从一个门外汉,轻松入门物联网领域。随后在华为云IoT培训老师魏彪的鼓励下,李万龙参加了2019年度的开发者大赛。对于当时李万龙来说,感觉自己的水平离参加大赛还很远。尽管用Demo在培训成果评比获得一等奖,但毕竟不是产品。于是乎,李万龙下定决心用两个月的时间,通过更加深入的学习物联网知识,结合华为云IoT平台,把这个智慧校园的Demo做成一个可以上线的真正产品。经过不懈努力,李万龙这个过程中完成了华为云物联网平台的南向设备接入和北向应用接入,一个物联网应用产品雏形已经完成了。端到端设计示意图第二版服务能力设计为了打造优秀的产品,李万龙在华为云IoT平台上继续学习新的接入和产品场景结合技术,终于把原始的Demo做成了一个可以面向用户的上线产品。为了能够正式运营正式注册了公司,李万龙申请了产品商标--家校物联(家校互通、智在物联)。不仅如此,这个产品还顺利入围2019年度华为云开发者大赛IoT赛道的决赛,并在华为东莞总部决赛中获得优胜奖,这一次经历也让李万龙真正从互联网实现了物联网梦。自从跟随华为云物联网学习以来,李万龙在学习新知识上就像一块吸水的海绵,每一段吸收都是满满的能量,当然这段过程也很痛苦,当时课程的Demo多是C语言和Java语言,而李万龙最熟悉的却是.Net。.Net跨平台也是近2年的发展,除了理论所能借鉴的代码却没有,在论坛上也常有人问.Net平台C#如何接入华为物联网,但无人回答之。虽然物联网平台的接入是和语言无关的,然而却无人在这个语言上提供可参考的案例。李万龙决心根据接入接口打造一个.Net接入的案例,为社区的小伙伴尽自己的绵薄之力。回头总结起来,李万龙表示,物联网无非是物与物相连的互联网,把哑终端变成主动和上级服务互动的智能设备,随着5G和AI的发展,物联网的接入设备更加丰富,终端能干的事情也越来越多,终端也越来越智能化,IoT边缘计算的概念随之而来,万物互联也正在走向万物智联。李万龙在完成了IoT在线训练营后,发表了首篇华为云社区博客和项目帖子,详细介绍了.Net平台用C#语言如何完美的接入华为物联网。在开发者大赛准备过程中也完成了南向设备.Net环境MQTT协议的接入,在论坛上分享了自己的劳动成果。从0到1,师父领进门修行在个人从0到1,也是从无到有的过程,是重要的知识学习,掌握技能,这个过程的起始是困难的。从0到1的实践非常重要,相当于成功路上的第一桶金,也正体现了华为学习课堂的重要性。虽然互联网上的知识点很多,但是都很零碎,反观华为云课堂的课程学习知识系统,条理清晰,知识也能扩展得更多。从1到n就是技术的实际综合应用,这个时候就需要各个知识点的串联,在1个案例中应用成果,可以复制到n种场景、n个行业,让学到的知识开枝散叶,这就不仅仅需要训练营学到的知识,还需要行业知识的深耕,师傅领进门,真正的修行还要靠自己实干。在2019华为开发者大赛决赛现场,李万龙感受到IT精英们年轻的朝气。作为在参赛者中是年龄最大的,业内一直再说“IT人35岁后在技术革新中落伍了,要退休了”。站在领奖台上的李万龙从来不相信这一套,他掀翻35岁IT人退役魔咒,站在巨人肩膀上,应用新技术,结合经验,整体方案优势,让IoT快速生花,这就是李万龙得最新感悟。
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大家是不是都会遇到这样的场景:出门走了有几分钟,忽然忘记自己是否锁门,对于许多有强迫症的人而言,在这种情况下若是不回去确认一下,一天的心神都不会安宁。而这时,如果你拿出自己的手机查看智能门锁的状态,就能知道门窗是否已经紧锁,就完全不用再揪心一天了。这种场景就是物联网中一个微小的缩影。可能有些人是最近几年才接触到物联网,而刘洪峰却在这个领域走了已有10余年的时间。在环保领域、消防领域、养殖种植领域、以及水处理和军工领域都有不同程度的物联网项目落地。他在早期接触物联网的时候,一直认为和他熟知的工控自动化网没有本质的区别。随着现在实施物联网的项目增多,及相关物联网新技术的产品和平台涌现,刘洪峰对物联网有了新的认知:物联网和工业自动化最大的区别就是,前者的量级非常巨大,对成本也比较敏感,一般没有专门维护的队伍,另外对数据实时分析和深度挖掘也有很高的要求,所以在项目架构设计及实施上,二者就有了很大的区别。物联网老兵结缘华为云正如前面提到的,刘洪峰在物联网领域有着很丰富的经历,也正是在这些领域的项目中与华为云结缘。当时刘洪峰因为一个物联网项目需要在市面上选取一款小型轻量级的IoT嵌入式系统。他调研了国内外好几家的产品,虽然国外uC/OSII、FreeRTOS和Mbed OS等嵌入式操作系统都很优秀,但长期应用就有一种不踏实的感觉。随后,他们挑选国内产品的时候,发现了华为云的这款轻量级物联网操作系统LiteOS。选取产品之后,刘洪峰利用线上和线下各种渠道去了解和学习LiteOS系统。随着学习内容的加深,他对LiteOS越来越充满了兴趣。也正是他对LiteOS系统的这份认真,刘洪峰团队在华为上海研究所还和LiteOS团队人员面对面进行技术交流。在了解他们工作中的困难和需求之后,LiteOS团队为他们专门设计了一款“六方塔”的环境监测仪器,运行支持JS代码的LiteOS系统。这款产品在2018年华为上海全联接大会的LiteOS展台上进行了展示。也正是轻量级,低功耗的特色让开发的产品更有竞争力,刘洪峰公司的智能门锁,智能水表等产品也都采用了LiteOS嵌入式系统。有了这前期的应用经验,在2018年3月份华为举办的《寻找IoT达人—LiteOS对接云平台》竞赛,刘洪峰参加大赛并用大赛中所设计的智慧农业示范应用项目,获得了竞赛的第一名,还成为了本次竞赛最佳解决方案奖的获得者。 从此,刘洪峰与华为云结下了不解之缘。三个因素影响物联网技术落地现在已经进入了5G新时代,刘洪峰表示,未来物联网技术未来的发展分为两个方向,一就是面向具体行业,具体需求的综合型产品将越来越多(工控领域大都是通用产品,比如PLC,通用组态等)。二就是越来越多的厂家将抛弃自己云端软件平台的设计,转为采用大公司的物联网平台。因为物联网项目联接的智能设备越来越多,一般公司很难有实力维护这么多数量设备的接入,更难进一步对采集的海量数据进行深度挖掘和分析。在物联网产品落地应用方面,刘洪峰感慨道,物联网要得以顺利实施必须在三方面下功夫:项目成本要低;项目实施容易;设备少维护甚至免维护。刘洪峰举了一个养鸡项目的案例:在项目实施的过程中,他们重新设计了一款综合传感器采集器,把各种传感器探头直接进行对接,省掉其中的中间环节,不仅成本大大降低,实施成本也大大降低。设备集成度也从最初的三合一到最终的九合一。全球物联网设备联接数目前正处于复合30%左右的速度快速增长,预测在2025 年达到 252 亿。同时,物联网应用在各行各业中快速普及,新应用层出不穷。平台作为海量设备联接到场景应用的“桥梁”,起到了关键作用。新兴的AI、边缘计算和 5G 技术的推广,将在未来持续推动 IoT的发展。刘洪峰表示,相信物联网在5G时代,发展会更为迅捷,正如活动的主题一样,真正达成智简联接,万物互联的愿景。
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与其说传感器是一个硬件设备,不如说它是我们人体感官的延伸。试想一下,我们被丰富且微小的传感器所包围,它们时刻监测我们健康,通过云端算法,如同加密的 “私人医生”一样,帮助我们预防疾病风险;城市和生活也会被丰富的传感器网络所包围,时刻检测温湿度、空气质量,由此开启和关闭空气净化装置,实时改善城市的环境……这也是刘文龙所构想的物联网世界,他认为未来的世界,传感器将包含人类五感的功能,部分甚至能代替和制造五感的效果。那么,这样一个有些“荒诞”,又有些“理想化”的世界,从哪里开始呢?与IoT结缘,感知世界的另一种方式刘文龙算是物联网行业的老兵了,在嵌入式领域有着10多年的工作经验。他和物联网的渊源最早可以追溯到他上大学那会,回忆起当初做物联网开发的那段经历,刘文龙提到了一个有趣的项目。当时他在学校实验室开发一个精密的形变检测产品,用于测试大坝微小变化。其原理是利用24位AD对一个形变片上的微小电压进行测试,采样后利用Δ-∑滤波器进行滤波,然后通过MCU进行中值处理后得到一个新的数据点,最后将数据发送到中央监控器,监控被测物体微米或是纳米级别的形变,来预判一些事故的发生。可见一个小小的传感器蕴藏的能量是不可估量的,刘文龙迷恋于此。所以,毕业后他一直从事嵌入式开发的工作,尤其以伺服嵌入式软件开发和物联网应用开发为主。10年的行业经验,也让刘文龙对物联网市场的变化感同身受。 单一的传感器能收集到的数据是有限的,以前也没有合适的技术能将这些数据价值最大化。但通过物联网技术,可以把传感器的参数采集后通过安全加密的方式传输到云端,在云端大数据和AI的支撑下,赋能这些传感器。最终,无处不在的IoT设备让我们更好地控制和感知我们的世界。在刘文龙看来,IoT无处不在,用于测量空气的温度、湿度、PM2.5,用于生产安全的燃气浓度、烟感等等,更多智能的传感器和云端算法正融入到我们的生活。LiteOS:速度快、周期短、高可靠工欲善其事必先利其器,万物互联的美好图景始于物联网应用的开发,这也是刘文龙接触华为云后最受益匪浅的地方。他在学习华为云IoT课程时了解到华为云的嵌入式操作系统LiteOS,自此就是一发不可收的项目开发之路。在刘文龙看来,LiteOS可以很好地进行实时线程的控制,首先保证了传感器采样对时间的要求。其次,LiteOS的设计能够加速开发者项目的落地,以它提供的传感器框架为例,由于统一了接口,开发者选择已有的传感器驱动进行开发或是依照框架设计传感器驱动时,能直接调用应用程序,不仅缩短开发周期,也减少不靠谱代码造成的影响。刘文龙举了个开发实操的案例:利用SR04超声波传感器进行距离采样。如果使用原有的裸机开发,需要自己做定时的采样,开启定时器中断,然后检测中断的时间,按照这个时间计算处理,再通过时间扫描将数据发送到云端。但是用LiteOS后,我只需要把SR04的超声波检测模块添加到SensorHub框架,然后利用轮询传感器采样,将数据转成Json格式直接发到云端。这几步操作只需LiteOS创建几个线程,写几行语句就能实现,比原有逻辑的开发思路简单多,再加上华为在安全上做的工作,还能保证运行后的可靠。更优秀的是,华为在保证系统足够安全可靠的情况下,还增加了IoT Studio数据平台的服务接口,这样从数据采集、网络协议(MQTT、CoAP等)传输到IoT Studio也只要几行指令即可完成。软件的便利性让刘文龙颇为感慨,“这在原有的嵌入式编程上是不可想象的,华为云IoT工具的效率和安全性并重,既降低开发者的使用门槛,也给嵌入式设备更好地赋能。”现在手上有新项目,刘文龙第一考虑就是LiteOS,它既有优质的框架能直接选用,也可以更好得完成项目算法的迁移。经过几个项目的历练,刘文龙认为,“未来嵌入式MCU必将从裸机开发到RTOS开发,因为现在的程序可靠性高,编程也简单,相应的项目产出也快了。”不过,LiteOS解决的只是物联网应用的开发,真正让传感器智能的还要靠设备(数据)上云后带来的数据价值。IoT+AI赋能,让设备“活”起来数据上云后,用传统的方式面对这些数据感觉很无力:既没有好的大数据算法,也没有相应的大型服务支持。但现在有了IoT数据接入服务DIS,一切难题便可迎刃而解。DIS可以连接AI开发平台ModelArts实现AI的运算,并把结果反馈回IoT平台到开发板进行命令执行。具体流程如上图所示:边端设备将数据传输到IoT 平台,数据以JSON格式转入到DIS,再通过对象存储服务OBS将边端数据传送到ModelArts,数据经过预先制定的边端模型训练后在AI开发平台上实现功能。这就是从端边的数据采集到云端AI运行,再将结果输出到IoT平台监控和终端设备执行命令的全流程。以此类推,在智慧城市、智慧工厂这样大的场景中,我们也可以将传感器收集到的数据加载到AI模型中,从而预判场景的变化,如城市人口的移动数据、各个景点空气质量数据、工厂的生产进度……这样就能高效地进行城市建设,为工厂设备的使用进行预判维护,提高生产力和效率。可以预见的是,伴随着云服务、AI、边缘计算的深入结合,万物互联,以传感器为代表的物物感知时代,离我们真的不远了。
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IoT并不是一个新名词、新技术,很长一段时间,它甚至给人一种“下工地”的印象:由于IoT设备的落地场景经常与工程环境强相关,又不容易远程配置,所以难免“形象不佳”。近几年,当IoT与创新、科技、互联网等挂钩时,成为一个相当“新锐”的行业,尤其云计算时代的IoT,有了许多让老树开新花的功能,也让这个行业有了许多新的想象空间。比如,Serverless、微服务,这些新技术和IoT有什么关系?纵观IoT行业的发展,云服务又扮演了什么角色?华为云云享专家董昕以业内人的视角给出了他的理解。董昕是个喜欢折腾的人,既在Intel、中国银联、Trident这样的大公司待过,负责芯片、IoT、安全、云计算等多个领域的技术开发;同时,他也是一个连续创业者,肩挑背扛整个公司的技术架构,所以对中小企业在信息安全和云计算上的紧迫感有着深刻的认知。如今,董昕担任国内某大型第三方支付公司的高级架构师,一直处在技术一线的他,对当前IoT行业的发展有着理性的洞察,以下是他对IoT技术发展趋势的一些预判。 物联网比互联网更适合ServerlessServerless即开发人员无需再关注服务器的运维工作,直接将代码部署在云端,对外提供RESTful API 即可,云计算会自动根据请求编排资源。这种模式非常适合前端实现许多功能、后台记录状态的场景,可以说是大前端发展的必然趋势。在董昕看来,目前各大云服务商针对IoT设备提供的物模型,本质上就是一种Serverless,甚至更进一步,已经是Codeless了。沿着这个思路去考量互联网和物联网在Serverless上的差异,会发现 IoT 仅仅只是将联网的主体从人改成了物,而消息的请求与响应并无差别。甚至在大多数情况下,联网的物比联网的人,要更容易数据化,所需提供的服务也更单一,几个属性和服务就足以清晰的定义某类IoT设备。所以从这个角度看,物联网比互联网更适合Serverless这种模式,而物模型就是这种模式在IoT上的落地形式。Serverless 的发展趋势、优势与目标都可以匹配IoT,比如海量接入、快速扩缩容、可移植性等等。对于物模型,我们可以做与当下的Serverless几乎一致的畅想,把Serverless上的经验全盘复制到IoT的场景中,比如Serverless中最迫切的代码可移植性问题。站在云服务商的角度,用户建立了物模型,就是与云服务商进行了强绑定。可对于普通用户而言,物模型的可移植性,甚至是物模型的编排工作,都是要解决的难题。如同 Serverless已涌现出了数家跨云服务商的中间件提供方一样,伴随着IoT的发展,物模型的编排将很可能将会成为开发者值得去探索的方向。另外,在Serverless上暴露的物模型组件的继承与复用,传统代码与物模型之间的转译等问题,在IoT的将来都会是无边无际的蓝海,同时还有互联网软件的前辈们留下的宝贵经验,广阔天地,大有可为。硬件正在不断的软件化,这个观点早已不再新鲜,但仍未过时。软件中的许多设计思想,都值得在硬件设计中去复制与实践。 每个IoT设备都是一个独立的微服务 “微服务”是软件行业里很热门的一个词,即把一个大的功能模块拆解成数个小的,然后在整个系统中,小模块可以合并、复用。微服务各司其职,大系统化整为零。这样做的好处很多,但维护管理众多的微服务成了一个麻烦事,于是就有了Docker和 Google发布的微服务治理框架Kubernetes。延续前文提过的“硬件正在不断的软件化”思路,每个IoT设备,从功能目标上看,都可以看作一个独立的微服务,所以软件微服务治理的那套规范一样可以运用到IoT设备上。比如华为开源的KubeEdge项目——这个项目可以将容器化应用程序编排至边缘主机上,让每个边缘主机化身为微服务节点。准确的说,KubeEdge并不是部署在IoT设备上,而是针对边缘计算端的,毕竟目前绝大多数IoT设备的算力还不足以支持。边缘计算节点作为IoT网关,联合各种终端IoT设备,已经完全足够成为一个微服务节点,也让算力能够提供更契合场景的定制化输出,而非单纯的依靠软件提供标准化产品。类似的,在边缘节点成为硬件的微服务节点之后,软件微服务治理的设计思想也可以移植到了边缘计算当中,包括但不限于:CI/CD、DevOps、ServiceMesh、服务监控与追踪,甚至AIOps等等。我们时常说的“端边管云”也只有在这样的基础上,才能真正实现无缝连接、自由组合、实时配置等。至彼时,IoT的工作模式就仿佛人类社会分工的某种终极形态:各个终端设备都具有能独自解决某类问题的能力,又可以随时与周边的其他设备组建团队解决棘手的问题,还能够从云端实时得到更多重量级的支援——这哪里还是以前“不受待见”的IoT开发啊,完全是一支海军陆战队嘛!我来,我见,我征服。 鸿蒙之我见:江湖路远,吾道不孤鸿蒙虽时常被拿来与安卓对比,但它实际上是为IoT设备设计的,尤其是其模块化耦合的特性,完全是为IoT设备量身定做的。相对于电脑和手机,IoT设备缺乏统一的标准协议,每种设备都可能只具备某种特性实现为此,鸿蒙提供了对不属性的设备做定制化裁剪的功能,而对于硬件资源的多寡,鸿蒙又设计了多层架构,各种设备可以根据自身资源的情况选择不同的层数。简而言之,鸿蒙试图以一站式服务的方式,为各式各样的IoT设备提供从底层到应用层软件的全方位支持,让硬件制造商摆脱了软硬件双线作战的困扰,同时也为所有的 IoT 设备统一了标准与接口。实际上,意图统一IoT接口标准这一野望,安卓和苹果都曾以Android@Home和HomeKit的方式奢望过。但应者寥寥,归根结底,具备了软件开发能力的硬件制造商,即便是面对 Google和苹果这样能为其提供海量流量的巨头,也不愿惟其马首是瞻,从而最终彻底丧失独立性。而在软件上乏善可陈的制造商又难入巨头的视野,也难堪海量流量的冲击。于是,这种只定义接口让厂商自行实现的方式最终沦为一场双输的博弈,看似风光无限,实则互相提防。不只是系统设计,鸿蒙在功能特性上也为IoT设备提供了丰富的想象空间,比如分布式软总线。以往我们在讨论总线,都是在一个固定且封闭的硬件组合当中,比如电脑的南北桥总线, SoC芯片内部的AMBA总线——都是在一个封闭的硬件环境中,各功能模块固定不变的情况下,以硬件的方式实现的总线。而在鸿蒙的场景下,多个IoT之间是通过网络连接,各组件也随时都可能下线或属性变更。打个简单粗暴的比方,分布式软总线是要在把电脑拆散了,各个模块通过有线/无线的方式进行通信,且都支持热插拔的情况下,用软件协议的方式将各个模块串接起来,同时还需确保数据安全与读写效率。事实上,不止是华为,Google正在研发的新一代操作系统Fuchsia,本着一样的目标,也在积极推进中。星辰大海,百舸争流。 结语曾经,单独一个IoT设备既不起眼,还需要不少的人力维护,甚至必须到现场蹲点,实在是一个费力不讨好的行当。现在,云计算的浪潮正改变这个行业,星星之火,必将燎原。当老树发新芽,在新技术的加权下,如何把握IoT大势中新一轮浪潮,让我们拭目以待。
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云原生、边缘计算,都是这两年的技术热词。那么,当我们从Cloud Native走到Edge Native,需要面临哪些挑战,它们各自的特点又是什么,IoT行业会迎来变革吗?且听华为云IoT服务首席架构师王启军慢慢道来。 我如何成为云原生的忠实信徒和布道者?写书、写公众号……王启军算是程序员中少有的,喜欢用文字记录工作和分享生活、心思细腻的技术大牛。在王启军的公众号中,他写过一篇《My Team》的文章,里面记录了早年带团队成长的心得。在推进华为云Cloud Native、微服务架构落地期间,他将自己积累的技术实践整理出一本书——《持续演进的Cloud Native:云原生架构下微服务最佳实践》。对于王启军来说,每接触一个新的技术领域,都是一次自我挑战和升华,随之而来的是越过高山的成就感,这股学习钻研的劲一直伴随着他工作内容的始终——从研究云服务架构到IoT。这个过程中,王启军也亲历了云计算行业的技术迭代变迁。在工作的前五年,他一直痴迷于技术在大规模、高并发、极致性能等方向,那时候既没有云原生,也没有微服务架构的概念,但实际上两者方向是一致的。当时王启军致力于用分布式、服务化、无状态、去中心化去实现一个高可用的系统;通过云计算、平台化实现能力沉淀,最大化重用;通过CI/CD实现快速反馈。但理想丰满,现实骨感。“到了一个新的环境,周边的人对这些并没有一个很好的认同感,存在很多质疑,这也很正常,只有确实经历过,才能义无反顾的坚持到底。”王启军在技术上有种初生牛犊不怕虎的冲劲和韧性在其中,偶然间他了解到云原生,一拍即合。“云原生从架构、流程、文化三个角度上很好的描述了我的想法。此后,我成为了云原生的忠实信徒和布道者。”那么,什么才是云原生?云原生又能给我们带来什么呢?王启军认为:云原生是一组最佳实践,如果你按照这种思想去设计、开发、测试、维护软件,能够发挥出云的最大价值,也就是说,你可以重用云的能力,站在巨人的肩膀上,更快速、更高质量的提供服务。如今,随着Docker、Kubernetes的飞速发展,云原生、微服务架构在技术领域可谓家喻户晓,也成为越来越多的互联网公司业务开发的首选。 从云原生到边缘计算,边云协同是趋势之后,随着王启军工作的变化,他开始将研究视角转到IoT领域。IoT的关键是每个单独智能硬件的互联互通,且要满足低功耗、低时延、高安全等要求,所以在IoT领域,边缘计算非常重要。举个例子,虽然越来越多的企业用云去替代传统的数据中心,但还是有很多业务场景没办法直接上云:数据比较敏感,例如园区涉及到个人隐私,工业涉及到商业机密;数据量非常大,如果上云,需要消耗大量的带宽,成本比较高;上云的时延会比较高。物联网下的很多业务场景都是如此。IoT主要连接各种各样的设备,然后把数据报上来,再给设备发送指令,这些设备的数据在某些场景下是敏感且重要的。也许会有人提议,既然上云不可行,那就自建数据中心,构建自己的私有云。但这种模式也存在各种问题:首先工作量巨大,其次不是所有团队都能做到更高的SLA,最关键的是它无法享受到公有云带来的体验。在公有云的模式下,不需要自己运维,服务会自动升级,还有云服务提供商保障业务的可靠、安全。在王启军看来,边云协同是最佳解决方案之一。“数据不上云,连一根线,远程运维、升级,你还是能够享受到云服务,数据又不会跑出自己的数据中心。这在物联网场景下是非常受欢迎的。”所以在IoT场景下,整体架构就分成了多层:公有云——混合云——智能站点——IoT边缘。其中,智能站点是华为云IoT在边缘侧的一个服务,类似于边缘云或者雾计算,通常3台物理机起步,可以处理边缘侧的大部分业务。另外,王启军还着重强调了华为云IoT的另外两个关键能力。1、什么设备都能接。物联网本质上是连接万物,目前整个行业的协议种类非常多,来自不同厂家的硬件,协议千差万别。如果基于这些硬件构建应用的话,仅适配的工作量就非常巨大,华为云IoT设备连接管理服务解决的首要问题就是什么设备都能接。2、什么场景都能接。华为云IoT服务支持公有云、混合云、边缘云、网关等多种接入方式,能够满足各种千差万别的应用场景。 边缘不会取代公有云谈到边云协同,就不得不提Edge Native,它是Cloud Native在边缘的一种延伸,除了继承Cloud Native的一些能力之外,Edge Native也有一些自己的特点:1、本地资源受限,无法弹性伸缩,可以把公有云作为一种扩展,无法像公有云一样使用额外的资源进行升级,只能滚动升级。2、扩展性要求很高,因为实际上边缘的场景很多,对性能要求的跨度很大,必须保持架构的扩展性以应对不同的场景。3、如果按照传统的运维方式,无法达到公有云的可靠性。Edge Native需要做到一键安装,极简运维,运维是它的核心能力,例如机柜断电、服务器故障,需要做到自动恢复。4、Cloud Native强调的是DevOps、快速反馈,而Edge Native升级限制比较多,没办法快速升级生产环境,需要有一套仿真环境让开发人员得到快速反馈。也就是说,“Edge Native”应用的一系列特殊需求,如离线自治、故障自愈以及超大规模节点管理等,对Cloud Native技术提出了更高的要求。如今,虽然边缘的势头越来越猛,但终归还是无法脱离云服务来谈它。王启军总结道,“从长远来看,边缘不会取代公有云,它会作为公有云的一种辅助,成为云的延伸。同时,物联网会变成互联网之上的一个更大的网络,IoT、AI、5G、区块链等关键技术的成熟会促进边缘的快速发展,会帮助人类进入智能时代。”
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每天早晨,闹铃一响,窗帘自动拉开,屋外的阳光洒在自动播放早间新闻的床头音箱上。这是一个最简单的智能家居场景,也是最为典型的物联网应用,以家庭为平台,人与物、物与物之间能够互相通信,设备间可以对一个事件进行联动处理,极大方便我们的生活。不过,在资深系统工程师张玉云看来,IoT的万物互联只是第一步,让每个“物”都会学习、能思考,为人类社会产生价值,这才是物联网的价值点。 IoT的第一步:物和物的联接当研究操作系统的工程师碰上IoT会擦出什么火花?张玉云可以给出一个可参考的答案,有着三年操作系统维护,一年容器经验的他,既从事过欧拉操作系统外围包的维护,也定位过系统启动、运行等各层面的问题,这让他养成了一种全局观的思维意识:从系统维度去思考问题,从而更快地理解整个系统。举个例子,智能家居和智慧园区两个场景下的IoT联接,不仅规模数量不同,而且在系统性设计方面,也是各有乾坤。智能家居如果仅仅以家庭为单位,WiFi已经可以提供足够的设备接入能力,以及理想的信号覆盖范围。但是扩展到更大的地域范围,比如智慧园区,就需要系统性设计IoT各设备间的通信以及数据处理功能。在一个园区中,各类传感器采集到的数据,会通过网关设备进行数据清洗,然后再发往云平台完成遥测数据的上报。云平台上的数据,利用大数据等技术做进一步分析处理,让它们产生价值。这其中关键的环节包括数据的采集、上传以及分析。张玉云提到了华为云IoTDA云服务,其提供的物模型概念,可以很轻松地完成设备的抽象建模,定义设备的属性/命令,平台侧无需编码就能理解设备。再配合编解码插件,能够适应更多场景要求。另外,边缘侧可利用华为云提供的SDK完成设备的注册、数据上报等,也很方便。在实际应用中,他也提出了一些产品优化建议,比如IoT上报数据的展示部分是缺失的,需搭配其他云服务进行使用。同时,张玉云和我们分享了一个具体落地的案例,“之前工作中接触过一家传统设备生产厂商,典型的设备覆盖食品加工全过程。基于数字化转型的需求,需要对已有MES系统的数据加以清洗整理后发往平台,再从云端加以存储分析,以便挖掘其中的价值。我们基于华为云提供的云服务,很快为客户提供了解决方案,较好地贴合客户的业务场景。” IoT的第二步:“物”学会思考纯粹的“云—端”模式的物联网架构,存在着实时性、安全性以及成本居高不下的难题,此时如果要让IoT设备端产生的数据可以就近直接分析处理,让“物”学会思考,就需要边缘计算、5G等技术的加入。在张玉云看来,随着地理空间的扩大以及设备规模的增大,搭建局域网使这些设备接入网络的成本也在急剧增加。5G突破了地理位置限制的同时,提供了海量的设备接入能力,理所当然地成为智慧城市等项目网络层的解决方案。随着5G的普及,相信它会大大促进物联网的发展。参与项目的过程中,张玉云发现边缘计算也成为了不少客户关注的香饽饽。边缘计算减少了发往云平台的数据流量、节约成本的同时,使得事件更快地被处理。当前,市面上有不少开源的边缘框架正在帮助开发者完成相关的产品开发,这里就不得不提一嘴华为云开源的KubeEdge。KubeEdge基于kubernetes构建,也是CNCF首个提供云原生智能边缘计算能力的开源项目,它在架构上分为三个部分,其中云端负责云上应用和配置的校验、下发,边缘侧则负责运行边缘应用和管理接入设备,设备端运行各种边缘设备。它能完整的打通边缘计算中云、边、设备协同的场景。张玉云简单描述了它的工作原理,将部署KubeEdge的网关设备理解成node注册给kubernetes平台,所有网关设备又组成一个大的集群,这样的话,对有kubernetes经验的人员来说是零学习成本。张玉云认为,使用kubernetes原生的方式进行管理,还是极具创新精神的。不过,开源产品也存在诸多待改善的地方,需要开源社区的开发者们共同去发现、优化它。张玉云就提到了KubeEdge一些让他难以接受的“功能”,按照kubernetes网络模型,Pods之间无需NAT转换即可互相通讯,由于当前CNI支持的缺失,导致边缘侧Pod中的应用无法直接使用PodIP对接平台。除此之外,如何让边缘侧网关自动发现加入集群,将所有边缘网关组合形成一个集群进行管理,这样做是否有意义,也需要社区进一步讨论使之明朗。结语总而言之,即便当前的IoT工具产品还有待优化,但瑕不掩瑜,在经历了N个loT产品开发后,张玉云最后感慨道,“物联网包含的可能性是其魅力所在,或许,无人驾驶正在离我们越来越近,让我们拭目以待吧。”
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NB设备用电信物联网卡能否对接华为iot平台?还是只能接电信平台?
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空调相信大家都再熟悉不过了,那么智能空调系统不知道大家有没有听说过呢?可能有的人十分了解,有的人却完全不明就里,没关系,下面就简单介绍一下智能空调控制系统原理,让大家学习到新的知识。具体来说,在26°C和28°C之间,人体几乎感觉不出温度的变化,一旦温度超过了28°C,人体对温度的变化就会特别敏感。利用这个原理,在不影响人体舒适度的情况下,空调物联网智能控制系统能够有效的拉长空调压缩机启动的时间,以达到节能的效果。智能化实时控制空调物联网智能控制系统采用可编程智能化自动控制,可以实现各个空调的实时远程控制,随时掌握空调的运行状态。优化压缩机的运行曲线采用无功补偿技术,防止空调启动时大电流的冲击,延长空调的使用寿命,同时延长了压缩机的启动时间,优化了压缩机的运行曲线。充分利用室内制冷或制热的余量空调的使用是在一个相对密闭的空间里,当空调压缩机停止运转之后,室内各个地方的温度已经达到了相同及平衡的水平,压缩机停止运转之后,风机仍以小功率继续工作,促进室内空气的轻微流动,从而使室内的冷/热空气得到充分的利用,达到制冷/热的效果。规避不良使用空调习惯造成的浪费空调物联网智能控制系统的智能识别和调控功能能够把周围的环境控制在对人体适宜的范围内,从而避免了人们对空调使用的不良习惯造成的浪费,避免过度制冷或制热及空载现象的发生。充分利用不同环境、生活习惯智能调节压缩机的运行状态人体在不同的状态需要不同的环境温度。据调查,人体在工作状态下的最适温度是26°C,而在睡眠的状态下最适温度是28°C,空调物联网智能控制系统可以根据人体所处的状态进行智能化调控,不但有益于人体的健康,同时也达到节能环保的效果。
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