物联网系统开发的流程是什么?

物联网系统开发的流程是什么?,第1张

物联网系统开发涉及的环节、人员及内容非常多,把物联网系统开发分成四大阶段,主要是需求阶段、研发阶段、测试阶段、发布阶段等,实现循序渐进,完成物联网系统项目开发。
1、需求阶段
企业在开发前就需要清楚想要什么类型的系统,产品经理与客户进行沟通讨论时,就包括开发类型、开发平台、功能需求、页面设计、开发周期、开发预算等问题反复讨论,之后还将这些需求梳理、需求分类,整理出大致的物联网系统功能框架原型图,只到确认原型图符合要求。
2、研发阶段
在需求阶段梳理完成后,进入物联网系统项目研发时,UI设计师会根据互联网系统原型图进行界面设计,在经过过多次与项目经理沟通修改后,形成初步的互联网系统的页面设计效果图。页面设计完成后,项目开发的前后端工程师根据需求文档进行需求评审,需要程序编写人员根据计划表,按计划和模块进行编写;在编码阶段择合适的程序设计语言、制定编码规范、建立数据库系统、进行程序编码。
3、测试阶段
测试是项目中较为重要的环节,其保证软件系统最后的质量。在物联网系统开发的测试中大致环节包含:测试用例设计、单元测试、集成测试、系统测试、编写《测试分析报告》。在此过程中,测试人员会将出现bug的部分,按计划反馈给前后端的相关负责人或工程师,然后相应工程师进行修改,直至项目在测试环节无bug问题,与客户进行沟通开始验收。
4、发布交付
软件系统开发公司根据合同向企业交付相关程序和文档,

开发之间的重要问题

这些问题对物联网应用开发人员很重要。哪一种才是最好的方法,来构建一个“物联网应用”,它可以做很多事情,从远程控制家庭应用到对引擎改动机制造商发送通知,而这一需要维护服务的引擎有个能在世界任何一个地方?开发人员要具备怎样的技能?要从哪里先开始?

物联网应用开发的始占在于它本身。这些边缘设备通常没有屏幕(尽管并非总是如此)、处理器功耗低,搭载的是某种嵌入式 *** 作系统,使用一个或多个通信协议进行交流(通常是无线)。这些东西可能直接与网络、相邻事物和网络网关相连,一般外形就是一个盒子带一些闪闪发光的灯。

系统的下一层即集成层是软件和基础设施,运行在企业数据中心或云中,来从各种事物中接收和管理数据流。运行在集成层的软件通常也负责管理这些事物,必要时更新固件。

接下来就分析层,用于管理并处理数据。最后,还有一个终端用户层,这一层上应用程序用于用户之间交流。这些可能是企业应用、可能是网络应用,也可能是移动应用。

如果你正在想办法构建物联网应用,最后两层将会是你接触最多的。作为开发人员,你可能没有工具处理这些边缘设备或网关,或者没有适应集成层的能力。

这也就是为什么说构建应用程序要从已经就绪的“物联网平台”开始是有道理的了。这些平台通常包含集成层,这一层承载着以时间为序列输入的数据,以及分析层、自动精简配置,激活和管理功能,实时消息总线和建立其上的平台和应用之间的通信API。

现在市场上有许多公司都在提供这类平台。这有Xively、Mnubo、BugLabs和ThingWorx,他们都有能力与不同的制造商产生的大量“事物”进行沟通。

还有些比较有名的公司,如微软的智能系统服务,和企业软件厂商如SAP的物联网解决方案,这些厂商都在他们的产品中增加了物联网功能。

物联网三大困境:规模局限、功能局限、互通局限。物联网平台“没有商业模式”背后,是连接规模、平台功能、互联互通等三方面的局限综合导致的。
虽然各大市场研究机构都给出了十分乐观的物联网设备连接数量和增长速度,但受制于物联网自身的碎片化,设备种类多且杂乱,对接平台的标准和协议缺乏高效统一;同时,因平台定义太过宽泛,数量巨大,因此对于一家平台而言,很难轻易享受到如此巨量的终端红利。
根据不断更新的物联网平台定义,它所具备的功能包括: ICP(基础设施云服务平台)、CMP(连接管理)、DMP(设备管理平台)、AEP(应用使能平台)、BAP(业务分析平台)等。其中,越往后其入门槛越高,对技术和运营也提出更高要求,也更偏向于垂直行业的深入,在产业链中价值也相应拔高。但是,目前全球超过 400 多家的平台商中,真正具备 AEP 和 BAP 能力,给软硬件开发带来技术福利、给企业业务优化升级带来实质洞见者,或许不到一成。大量只具备连接管理和设备管理的平台都被冠以“物联网平台”之名,如果没有规模支撑,它们正是平台这一轮大浪淘沙中最先被淘汰的一批。
此外,物联网设备与平台的互联互通(实质平台之间互通)问题,也是制约其规模爆发的大难题。对于大多数通用型物联网平台而言,虽然所提供功能和价值趋同,但接入协议和方式并不相通(当然,除技术问题外,更多的是基于商业利益考量)。这就导致物联网设备商/软件服务商只能将其业务“绑定”在单一云平台上,与上下游的合作减少了选择,增大风险。若要再接入其他平台则又需投入一次开发成本,对于“简化”企业数字化转型而言,实为南辕北辙。

随着区块链技术的出现,尽管我们已经朝着这个未来主义的愿景迈近了很多步,但还远远无法达到理想的目标。以下简单地列出了一些关键的局限性:
1、缺少专门为物联网设备开发的主流区块链网络(注意:截至本文撰稿时间,还没有任何区块链系统称得上是「主流的」);
2、设备制造商尚未将加密密钥嵌入到所有硬件中,也没有把与区块链的兼容性确立为一个通用标准;
3、用于保证隐私保护算法的软件加密方法效率极低且不切实际 [1],而硬件解决方案则需要建立在对制造商和整个制造供应链完全信任的基础上。因此止数据盗版很难被防止;
4、人工智能还不够精密,无法在设备中实现这种高度自主的决策行为;
5、为了进一步消除链上交易风险,还需要确立相应的法律手段,但是只有有限的国家和地区 [2] 才承认链上智能合约具有和链下合约同等的法律约束力。
但即使存在这些局限性,区块链依旧具有提供广泛增值应用的潜力,能够解决物联网面临的许多技术。首先,让我们更深入地了解区块链技术当前的进展,以及我们可以做些什么来改善现有技术水平。
为物联网设备开发的区块链网络
考虑到区块链和物联网之间的所有协同作用,一个能够完美适配物联网需求的区块链网络会具备哪些特征?尽管许多区块链技术在本质上都是基础性的,并不会明显侧重于特定应用,但在公共分类帐层面,有许多设计和优化选择能够反映设计者在开发过程中考虑到的应用堆栈。
物联网设备的特征及其对区块链网络设计的影响
在谈及物联网,特别是将其与现有区块链网络上运行的节点做对比时,我们需要明确一点:目前所有的区块链网络,都依赖于功能强大且始终联网的服务器来执行所有记录保存和共识任务。当下显而易见的是,我们所认为的大多数「物联网」设备,或者更小的,有时是移动的联网设备,其受限且独有的特征并不适合上述情况。
「IoT」一词基本上被用于指代任何连入互联网的设备,我们可以对这些设备的特征做一些总结性的陈述:
大规模:[3] 据一些统计显示,物联网设备的数量已经超过了世界人口,并将继续以更快的速度增长;
有限的算力:[4] 即使是与普通笔记本电脑的处理能力相比,物联网设备的算力在量级上往往也排不上号;
有限的存储空间:大多数物联网设备的初衷并不是在本地存储信息,而是单纯的信息中继(例如上传到云端),因此其存储空间非常有限;
有限的带宽和网络连接性:许多物联网设备在没有可靠网络连接的野外环境运行,联网成本高昂(例如,树林深处的卫星网络);
能耗限制:许多物联网设备使用电池或通过能量采集机制运行,这严重限制了其能耗。
那么想要设计最适合物联网设备的区块链网络,需要满足哪些关键指标?
1、网络需具备可扩展性:考虑到可能有数十亿个设备连接到任何特定的区块链网络,该网络必须能够扩展其处理交易和请求的能力。
2、网络需支持通用资产的发现和交易:物联网设备上有许多可交易的数字资产和资源(例如数据),其中不仅仅是货币。因此还需要发现这些资产的途径。
3、网络需支持选择性存储:考虑到物联网设备的所有局限性,它们将只能参与网络的一个小的子集,并且必须仔细甄选每个设备所存储和处理的内容。
4、网络不能仅仅依靠「工作」来维持安全性:网络安全不能单纯基于解决复杂的密码难题,这会使物联网设备难以执行区块链事务。
5、网络需支持去信任的轻节点:目前的物联网设备并不足以支持全节点的 *** 作,但仍需要保持其在区块链网络上的独立性,因此在物联网设备上运行的「轻」节点不能太过天真(即盲目地信任另一个全节点),并且应该具备某种方法能够验证网络状态和状态转换。
6、网络需支持点对点交易:IoT 设备之间的许多事务都是高度本地化的,即设备彼此相邻,不可能每次都去等待全网验证造成的延时。
综上,即便目前区块链与物联网的结合还存在许多局限性,在满足上述关键指标的基础上,就能够设计出最适合物联网设备的区块链网络,从更好地赋能物联网生态。

未来微型智能芯片将嵌入数以万亿级的终端设备,通过传输网络协议实现异构网络互联,同时基于海量数据的实时分析处理,以实现上层应用服务。
核心技术:
1 传感器技术:RFID远不是重点,可以关注Auto-ID实验室的技术成果
2 无线传输技术:低功耗的自适应网络,zigbee/80213协议
3 海量数据分析处理技术:分布式存储,数据挖掘,海量数据实时处理,真得靠云计算。
4 上层业务解决方案:5 安全技术,这个不证自明

物联网就是通过信息传感设备,按照约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
通俗地讲,物联网就是“物物相连的互联网”,它包含两层含义:
第一,物联网是互联网的延伸和扩展,其核心和基础仍然是互联网;
第二,物联网的用户端不仅包括人,还包括物品,物联网实现了人与物品及物品之间信息的交换和通信。
物联网作为新一代信息技术的高度集成和综合运用,具有渗透性强、带动作用大、综合效益好的特点,是继计算机、互联网、移动通信网之后信息产业发展的又一推动者。

说起物联网(Internet of Things, IoT),估计很多人都耳熟能详,因为我们早就在各种各样的媒体中看到过好多次这个名词了。

按照中国传统观点,万物实际上是有着天然的联系的,那么人类为何又要画蛇添足般地再把他们连接起来呢?原因很简单, 万物的天然联系是依靠的自然规律,而人类并不能控制他们,而物联网让万物以人类的意愿进行连接,从而让人类可以控制他们 。物联网,无非是又一个人类征服和控制自然的尝试而已。只要万物能够互联并且通过有效的手段在需要的时候知道他们的状态,从而采用有效的手段进行干预,那么人类就有了对万物的相当程度的控制权。

这给了人们很大的想象空间,因此,也吸引了大量的淘金者,试图分享这样一块看起来巨大无比的蛋糕。 但这么多年来,现实并不乐观。

根据我的了解——可能并不准确——我感觉物联网现在处于一个比较尴尬的阶段。 一方面,物联网的呼声很大,人们寄予很大的期望;但另一方面,市场的反响并不热烈,本来应该跟人们的生活息息相关的物联网,似乎在现实中并没有被人们所感知。我观察到的现实就不很乐观。 算得上物联网的智能家居曲高和寡,国内力推的NB-IoT雷声大雨点小,LoRa使用的主流频段在国内被事实上禁用, Zigbee等覆盖范围过小……

在这里,我想梳理一下物联网在国内发展的现状,以便于更好地定位和找出问题所在。

物联网可以看做是互联网的升级版本,传统的互联网连接的是人;物联网不光连接人,还要连接物,除了人类的互动外,还需要让人能够更好地把控物。 人是自带智能的,所以传统的互联网的重点在于连接,只要有连接,人们就会互动,产生内容等,对网络的智能要求就不高;但物联网连接的是物,物本身不具备智能, 需要通过人来控制或者智能系统来自动控制。

物联网也是近十年来出现频率很高的智慧某某(例如智慧城市,智慧楼宇,智慧园区,智慧安防等)的基础设施。 什么是智慧?我认为就是能够根据某个特定的需求和目标,自主动态调节现有状态的能力 。这需要至少有两个部分构成,一是要有数据分析和处理的“大脑”部分,二是要有数据收集和指令执行的“躯体”部分。 我们往往把狭义的躯体部分作为狭义的物联网, 也可以称为物联网10, 实现了物体的初步连接和数据收集和反馈能力,但这套系统要想实用,实际上离不开人,因为数据的分析和控制指令的下达还是需要人来做;而大脑+躯体才是真正智慧的物联网,在我看来这才是能够给人类带来很大便利的物联网,才具备大范围应用的技术基础, 可以把这称为物联网20。

现阶段的物联网还是停留在由人控制的阶段,也就是10时代,这个阶段对数据的处理存在瓶颈,因此,并不适合复杂的应用,也不适合大范围使用。因此我们可以看到,应用比较广泛的应用也就是那少数的简单应用,如抄表、环境监测、家电控制等。云计算、大数据、机器学习、人工智能等技术是近几年的IT领域的热点,进展也非常迅速,他们的发展为物联网向20阶段进化提供了坚实的基础。

我们日常生活,现有的已经足够很好地满足人们的需求了;物联网,只是人们对更高生活水平的追求的产物,并且不是必需的;对于非必需品来说,要想普及需要足够的性价比或者就索性走高端路线。但从目前的物联网市场看,由于缺少比较成熟的家用物联网方案,因此并不能大规模使用,这导致物联网应用起来成本比较高,在家居中只有高端住宅才可能会使用,占比很少,家居物联网在这种初级阶段必须得要走高端路线,当然这也符合很多新事物的初始状况特征。

物联网在工商业中也有一些应用,例如RFID领域,我们已经可以在一些商店中看到。其他还有很多物联网项目,多数隐藏在智慧某某的名头之下,现阶段,只要是冠以智慧的项目,其造价一般会令人咂舌。 因此,在性价比不高的情况下,人们使用他的积极性自然不高了。

中国运营商去年决定要大力推广NB-IoT,他们试图提升性价比,因此希望设备和解决方案提供商们能够以较低的价格提供相关产品,由于其体量,确实有部分供应商愿意以接近成本价的价格向其提供产品;但即使是这样,愿意使用的用户也不多,这让供应商的积极性大大降低,因为根本就无利可图。也因为此,NB-IoT的这一波推广活动实际上到目前看来是比较失败的。

从连接介质来看,物联网分为有线和无线两种,考虑到实际部署的难度,无线方式显然更有机会会成为主流的连接方式。

从终端和因特网连接关系来看,物联网也可以划分为两种方式:一种是直接和因特网连接,例如NB-IoT、2/3/4G蜂窝网络、eMTC等; 另一种是通过网关间接和因特网连接,例如LoRa、SigFox、ZigBee、BLE、WiFi等。不同的协议都是针对不同的应用场景设计的,因此在实际使用中都有其优缺点。例如我们常用的WiFi,要保证速率和可靠性,因此覆盖距离不够长,连接不可靠; NB-IoT主要用于低速率物联网应用,能够直接联网,但速率低, 用户连接数少; LoRa的覆盖比较广,但速率低,用户连接数也有限制……

因此,实际部署时需要根据不同的应用场景选择不同的技术、标准以及相应的设备,而在现场实施的时候又会有很多意想不到的困难。无线部署也需要做网优等工作,对实施人员的要求比较高。 这些都增大了物联网的部署难度。

由于物联网一般使用无线技术,那么频谱资源就是物联网的一个非常核心的资源。频谱资源时稀缺的,因为有太多的地方需要这类资源。例如我们的移动电话、微波通信、卫星通信、应急通信、无线WiFi等等。这些资源由于其稀缺性,需要统一的规划。而这在不同的国家也面临着不同的状况。

例如现在比较火热的LoRa,阿里巴巴、腾讯等互联网企业刚刚加入该标准联盟,结果国家的新的频谱规划就给予他们致命一击,LoRa所使用的sub-1G的频谱资源实际上是不开放的。

目前在全球,唯一明确的民用频段就是24GHz,也就是WiFi、蓝牙等使用的频段。但这个频段的问题是与低频段的无线电波相比,越障能力比较差,因此覆盖能力不强。而又由于太多的民用无线设备都是用这个频段,导致这个频段的信号比较“脏”,收到的干扰比较大。 现有的使用这个频段的蓝牙、WiFi协议本身也是为了IP宽带连接而设计的,专注于速率,所以也导致覆盖范围一般不超过100米,并且连接数量有着很大的限制。 因此,要想避免频谱资源的政策风险,就只能使用24GHz这个频段 ,那么如何在这样的情况下增加无线覆盖的范围,提升覆盖距离,就是物联网公司需要解决的一个大问题。

比较有实际应用意义的物联网的规模需要达到一定的程度,也就是终端要足够多,很多地方并不具备电源接入的条件,那么就需要终端的功耗要足够低或者索性无源。

无源当然是最佳的方式,目前的解决方案是要加储能电路,但这种电量非常微小,在现有的技术条件下,覆盖范围和传输能力都受到严重的制约,只能适应很少的一部分场景。因此,大多数情况还是需要有源的终端,这就需要功耗尽可能地低了。 功耗问题可能是目前物联网面临的主要问题之一。

例如在智慧停车之类的项目中,有部分方案是用NB-IoT实现的。这个标准由于使用了蜂窝技术,只有运营商具备掌控的能力,所以电信运营商和设备商都非常有热情去推广,也号称一块电池可以用十年,看起来功耗似乎很低,但那是有前提条件的,就是它平时处于睡眠状态,每天主动醒来一次上传一次数据,在这样的情况下才可能坚持十年。 但用于停车就得频频被唤醒,因此在这个场景中使用就非常耗电。根据实际使用的经验,差不多5个月左右就得去更换电池了。这带来极大的维护工作量,而且电池的成本本身也非常高。因此,至少在停车这种方案中,NB-IoT并不是一个好的选择。如果用LoRa呢?在停车中也有应用,表现好一点,能够达到一年多的使用时间而不用换电池。而一般里面模块和芯片的寿命在5年以上,也就是说,在终端设备的生命周期里,需要更换多次电池,每一次更换电池实际上跟新开工一个项目工作量差不多多少。因此,我们不能说这种状况是令人满意的。

所以,如果能够解决有源终端的功耗难题,不光可以大大减轻日后的维护工作量,还可以大大降低终端的成本,这是因为在实际应用中,电池是物联网终端的主要成本之一。

技术本身是没有国界的,但遗憾的是我们并不生存在一个理想的世界里,我们的现实世界依然存在着各种各样的利益群体,有的时候出于自身利益的考虑,作为体现现代竞争力的物联网技术就要受到一些因素的制约。国家就是一个典型的利益群体,而国家安全往往是这个群体的最高利益之一。信息安全是国家安全的一个重要方面,物联网搜集各种各样的信息,这些信息有的时候就是非常机密的情报,不方便被其他利益团体所获知,因此,在物联网标准方面,在一开始就要注意这个方面。

LoRa是美国公司Semtech所提出的一个物联网标准,也是目前比较主流的标准。这个标准对标的是SigFox——一个欧洲的私人公司封闭的物联网标准,但SigFox用自己的标准建了一个覆盖很广的网络,对外运营物联网业务,可以叫做物联网供应商;而LoRa是半开放的标准,允许用户使用这种技术进行模块和终端产品的开发,并用这些产品组建自己的LoRa物联网,虽然相比于市场上主流的其他方案,看起来价格并不贵,但标准、芯片等核心部分过分集中于美国的供应商Semtech上,在特定的时候这就是一个很大的风险。

因此,无论是物联网方案提供商、物联网产品开发商,还是用户,在选择物联网标准的时候要考虑到这个问题。当然,对于小规模的民用应用,采用什么标准问题不大,但对于军用、大规模应用来说,不考虑这个因素将可能让投资全部打水漂。 最近的无线电频谱的一个征求意见的文件就让某国外标准被判了死刑,即使我们最大的两个互联网公司刚刚加入了这个阵营也是无可奈何。

NB-IoT是中国特别是运营商和设备提供商力推的标准,但它的问题在于功耗较高、用户容量有限,所以,在很多场景里并不适合。因此,中国还需要更多的物联网标准,来补充NB-IoT的不足。


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