活点定义:利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起,形成人与物、物与物相联,实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。物联网是互联网的延伸,它包括互联网及互联网上所有的资源,兼容互联网所有的应用,但物联网中所有的元素(所有的设备、资源及通信等)都是个性化和私有化。
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物联网正以前所未有的速度肆虐。在我们向您介绍物联网(IoT)开源开发工具之前,您还应该先了解其他一些内容。随着IT部门对Gartner和思科等公司的预测所产生的炒作进行了大肆宣传,声称到2020年底,物联网将连接超过500亿台设备,突然间每个人都想成为物联网的一部分。嗯,难怪你也期待成为一个价值19万亿美元的行业的一部分。
物联网开源开发工具普及的原因是用户社区。该社区希望拥有利用消费者技术设备的开放市场,而不是由单一供应商主导。开源的另一个原因是提供一个生态系统,其中开发的 物联网设备和应用程序 可以无需麻烦和许多努力进行集成。最后开源意味着您的设备或应用程序可以支持众多供应商,因为您不会为任何特定供应商开发代码。
物联网(IoT)开源开发工具大多是由早期在物联网领域开发的开源社区开发的。您可以比以前更快地部署使用这些工具的 IoT应用程序 。如果您 开始构建您的第一个物联网应用程序, 那么这个开源工具指南专门为您服务。
在这里,我们列出了100个最广泛使用和可靠的 开源工具,用于开发物联网应用程序 。我已尽力包括物联网硬件平台,开发工具,软件,集成工具, *** 作系统和监控工具。
现在所有上面列出的开发工具都非常用户友好,但在您选择这些工具之前,我们建议您在此处查看完整的配置文件
开发任何物联网应用程序最重要的部分是选择合适的硬件平台。开始使用像Arduino Yun这样的简单平台来升级到UDOO,这完全取决于应用程序的资源需求。以下是可供选择的 最佳物联网硬件平台
我们建议您在从以下列出的任何软件中做出选择之前, 如何选择家庭自动化系统。
43 Eclipse SmartHome
44 Home Gateway Initiative (HGI)( Home Automation)
45 Ninja Blocks
46 openHAB
47 PrivateEyePi
48 RaZberry
49 The Thing System
许多首次使用 物联网的应用程序开发人员都 低估了选择正确的中间件的重要性。中间件是一种能够在所有不同组件之间实现顺畅通信的机制。
简单来说,“中间件”便于“互联网”和“物联网”之间的通信。
根据您的需要从以下选择正确的中间件:
选择合适的硬件平台后,就可以为您的应用选择合适的物联网 *** 作系统了。选择应基于应用程序级别,API要求和硬件需求。以下是可供选择的 顶级物联网 *** 作系统 。
物联网开源工具列表中的下一个是将有兴趣选择的集成平台。下面列出了一些目前可用的最佳物联网集成工具。
最后,您正处于为物联网应用选择正确的通信平台的阶段。以下是建议:
物联网开源资源
最后,如果您需要任何专门资源的参考,您可能想看看下面列出的那些。
我已尽最大努力找到这100个物联网开源工具和资源列表。如有更好的,请随时在下面留下您的评论。
TencentOS tiny 提供业界最精简的RTOS内核,最少资源占用为RAM 06 KB,ROM 18 KB。对于复杂的任务管理、实时调度、时间管理、中断管理、内存管理、异常处理等功能,TencentOS tiny都可支持。
腾讯 科技 讯 9月18日消息,腾讯宣布将开源自主研发的轻量级物联网实时 *** 作系统TencentOS tiny。相比市场上其它系统,腾讯TencentOS tiny在资源占用、设备成本、功耗管理以及安全稳定等层面极具竞争力。该系统的开源可大幅降低物联网应用开发成本,提升开发效率,同时支持一键上云,对接云端海量资源。
据权威资料显示,全球物联网市场规模发展迅猛,2018年,仅国内物联网市场容量已经超过1万亿,预计2020年国内物联网市场容量可望超过15万亿。作为物联网整个产业链重要一环,终端侧物联网 *** 作系统由于直接对接底层物联网设备,已经成为构建整个物联网生态的关键。
腾讯物联网团队表示:“将腾讯自主研发的物联网 *** 作系统TencentOS Tiny开源,不仅可以将腾讯在物联网领域的技术和经验和全球开发者分享,还能够汲取全球物联网领域的优秀成果和创新理念,最终推动整体物联网生态的繁荣以及万物智联时代的到来。”
腾讯云构筑起全链条IoT云开发能力
在全面上云的背景下,物联网设备也不例外。借助TencentOS tiny提供的更简单的软件接口,亿级物联网设备上云的门槛降降进一步降低,从而帮助物联网开发者能够更便捷的使用云端海量的计算、存储资源,以及先进的AI和大数据算法模型,有效支撑众多前沿物联网技术在智慧城市、智能家居、智能穿戴、车联网等行业的加速落地。
同时,随着TencentOS tiny的开源,结合腾讯云物联网开发平台IoT Explorer,加上之前已经建设完成的国内最大规模LoRa网络,腾讯云物联网已经彻底打通从芯片通讯开发、网络支撑服务,物理设备定义管理,数据分析和多场景应用开发等一站式、全链条IoT云开发服务能力,物联网开发将变得更为简单、高效。
近年来,腾讯在开源上的步伐不断加快,截至9月,腾讯自主开源项目已达84个,Star数超过24万。在物联网领域,腾讯不仅通过开源和开放持续构建良性的物联网生态体系,在产品易用性和开发效率上,腾讯物联网团队也都做了许多针对性优化。
体积
最小仅18KB
、功耗
最低2微安
TencentOS tiny 提供业界最精简的RTOS内核,最少资源占用为RAM 06 KB,ROM 18 KB。在类似烟感和红外等实际场景下,TencentOS tiny 的资源占用仅为:RAM 269 KB、ROM 1238 KB,极大地降低硬件资源占用。同时,看似“麻雀虽小”,却“五脏俱全”。对于复杂的任务管理、实时调度、时间管理、中断管理、内存管理、异常处理等功能,TencentOS tiny都可支持。
在功耗上,TencentOS tiny还应用了高效功耗管理框架,可以针对不同场景降低功耗。比如TencentOS tiny内部的定时机制在发现业务没有运行的时候,会自动启动休眠状态,有效降低功耗。根据实测的数据显示,TencentOS tiny最低的休眠功耗仅有2微安。开发者也可以根据业务场景选择可参考的低功耗方案,降低设备耗电,延长设备寿命。
独具创意的调试功能,助力开发者快速排障
由于很多物联网的终端设备在实际场景下,位于荒郊野外或者很远的地方,出现问题的时候非常难定位。为了能够减少这个问题,当终端出现问题的时候,TencentOS tiny会把一些故障信息记录下来,当它再重启的时候首先把错误数据上报云端,这个功能极大的方便了开发者查找故障原因。从而远在千里之外,就可以快速排除故障。
另外,TencentOS tiny的内核以及其上层的物联网组件框架,都做了高度解耦,保证和其它模块之间连接的适配。同时,TencentOS tiny 还提供多种编译器快速移植指南和移植工具,帮助开发者向新硬件开发板的一键移植,省时省力,有效提升开发效率。
目前,TencentOS tiny已支持意法半导体、恩智浦、华大半导体、瑞兴恒方、国民技术等主流厂商多种芯片和模组。
「只要有人的地方,就有物联网技术。」我不清楚这句话的出处,我只知道有人的地方就有江湖~哈哈。我想说的是,「物联网技术」这个名词是一个很大很泛的概念,我可以说不存在这种技术,我也可以说这技术实际上就是当今电子、通信、计算机三大领域的基础技术。
我在这问题下的回答「物联网和互联网的区别和联系?」简单阐明了物联网和互联网之间的关系。请问,1994年中国接入互联网以来,我们作为互联网原著居民的90后,认为互联网技术又是一种怎样的技术呢?
我就奇了怪了,当初教育局怎么不开一个互联网技术专业?实际上现在也没必要开设互联网专业了,当今大学的计算机系本科所学的大部分内容,就是互联网会用到的技术。其中之一是Web建站技术。
Web 建站技术中,HTML、HTML5、XHTML、CSS、SQL、JavaScript、PHP、ASPNET、Web Services 是什么? - 张秋怡的回答
什么?你们计算机系不是学这些?来来来,我电脑坏了,过来帮我修一下电脑吧~
总之,互联网是一个时代,物联网,也是一个时代。物联网技术是当今电子、通信、计算机、IT行业技术的大融合。如图,物联网技术的技术组成(简单版)。
# 物联网技术之一:单片机/嵌入式开发
智能硬件,哎,不就是单片机吗?说到底就是一个微控制器,现在出现的智能手表,调光LED灯,蓝牙开锁,WiFi插座等等,说到底不就是单片机开发嘛?单片机,电子和通信专业一般都会教51或AVR、计算机系接触不到。现在流行的Arduino也是单片机开发的一种。
但是要做一款智能硬件,技术上只会单片机编程还是不行的。哎呀嘛什么智能硬件,本质上就是一个电子产品!。所以你要开发一款能拿得出手的智能硬件,电子系统设计必须要会的!
电子系统设计(电子系统设计与实践 (豆瓣)),我不是指《电子系统设计》这本书里的内容,而是一个动手实验过程。要做智能硬件,广看书没用,只会单片机编程也不够的!真正有用的是一个实打实的课程设计,或者一个项目经历。一个电子系统设计流程一般是这样的:
硬件设计阶段:
MCU选择
电路设计(电路图)
验证电路(面包板、万用板)
电路板设计(PCB图)
送工厂打板或自己做板
元器件、物料管理(采购等)
拿到电路板后
焊接芯片和元器件
上电测试
烧写最后版本的代码到芯片里
如果你熟悉以上硬件设计阶段,并知道要做什么事情,已经是一个合格的单片机硬件工程师了哈~接下来就是单片机软件工程师的事情了,单片机软件一般都不会太复杂,有的还是不用上 *** 作系统的裸机开发,做过单片机课程设计的学生都懂。
软件设计流程:
确定软件架构(主循环?状态机轮询?)
编写软件
调试代码(开发板或自己搭建好的电路)
烧写最终版本的代码到电路里
这些都不算复杂了,如果你用的芯片高级一点,不是微控制器而是微处理器的话,那么就是嵌入式开发了。
如图是ARM芯片架构系列。
一般网上STM32开发板的芯片是STM32F103,也就是Cortex-M3核,还算是单片机开发,如果外设没有太多功能,单片机想用更小巧一点的,可以选用M0核的芯片,名副其实的微控制器了。如果使用Cortex-A9开发,你这是要开发手机还是机顶盒(黑人问号)?
Cortex-A系列芯片的开发,或者说这类产品,一般一个人不可能独立完成所有工作,这种嵌入式开发的技术最少分为四个层次:硬件层、驱动层、系统层和应用层。每一层次都需要有人去设计。驱动和系统可以移植,硬件电路板肯定要专门的硬件工程师去做的,应用层可以交给应用工程师,只要上了Linux系统,不也就是Linux应用开发嘛?如果去网上买回来的嵌入式开发板,能拿得出手的项目只能应用层开发,比如什么「数码相框系统」、「视频点播系统」。别告诉我学会移植uboot或Linux就可以找工作了。
# 物联网技术之二:网络通信协议
智能硬件与传统的电子产品最大的差别,就是智能硬件连上了网络。要连上网络,就需要用到网络通信模块及学习网络通信协议——TCP/IP。
TCP/IP是一个技术的总称,里面包含两种协议TCP、UDP,位于网络通信分层模型的传输层,同时也是由 *** 作系统管理。而>
为了让电子产品有联网的能力,只要在电路设计上给主控芯片连接一个通信模块,写好收发网络指令的代码,剩下的就是电子产品设计了。
到这里,基本是一个物联网产品的雏形了,以上也是物联网中基本会用到的电子和通信技术。
# 物联网技术之三:服务端开发框架
Client/Server架构,即客户端/服务器架构。智能硬件连上后台服务器后,其就是一个客户端,一个终端。由于单片机中资源受限,实际上是不太可能用>
服务端开发就比较复杂了。单片机/嵌入式软件开发还好,只要学习好C语言即可打遍天下无敌手,而服务端开发,用Java呢还是Python还是PHP?反正Java和Python选一个就好了,嵌入式出身的工程师,一般都会学Python。
Python服务器端的开发框架种类繁多,Web开发的有Django、Flask、Tornado Web Server,TCP服务器可以用Twisted,等等。MQTT有已经做好的服务器,像这样的服务器不用自己开发,直接部署即可。
如图,这是我开发一个智能硬件的服务器端的框架图。使用Redis作为>
在这个项目开发中,最少需要开发用户端的>
到了这里,服务端开发和前面两个技术可以作为一个分层,前面的单片机/嵌入式和网络通信的开发可以算作是一个电子设备的开发,后台工程师只要拿到了这个电子设备,知道这个设备提供了哪些接口(API),就可以进行后台开发了——把设备连上网络,分配给它一个IP或者什么的,配置好接口及相关 *** 作,剩下的事情就交给前端了。
## 关于前端技术
关于前端技术,我这里不好单独写一个主题,其一,我对前端技术没有那么熟悉,还处于前端技术=HTML+JavaScript+CCS的概念,以及手机端的APP开发;其二,前端技术与电子硬件技术间隔相差太远,前端更多的是和美工沟通,和后台协调,和设计师交流,甚至可能还需要有一定的美感;其三,大部分项目的最重要的是实现设备的稳定性、联网、数据的获取和控制。如果设备不稳定,数据出现差错,没法控制,再漂亮的前端页面也没用。其四,如果是做智能家居,做消费电子领域的项目,针对广大普通消费者,比如WiFi插座,一个漂亮的界面是很重要,但是大多数的物联网项目,只需要一个后台管理界面就行了。
所以,没有前端的设计,界面都是很丑咯!
# 物联网技术之四:无线自组网
无线自组网,或称无线传感网络,这肯定是物联网专业的学生要学的一门学科,属于通信领域,电子、计算机出身的人对这没有太多的概念。无线自组网最典型的技术之一是,ZigBee。
什么是自组网?做个对比,比如我们的WiFi,我们要用手机去连一个SSID,输入密码才能连上WiFi,而且你的手机,一般来说也不可能再发射Wifi出去让其他手机连接,WiFi网络拓扑成星型网。
而自组网不一样,不需要用户输入用户名和密码,直接连到最近的一个自组网设备,最后自组网设备也可以作为一个中间节点,让下一级的设备连接进来,网络拓扑可以成星型网、簇型网和网型网。那么无线自组网的数据怎么流动呢?流去哪?无线自组网一般都会有一个数据汇聚的地方,这个地方就是网关。
但是ZigBee并没有连上互联网啊,它最多只是一个局域网!——这还不简单?这是就是网关要处理的事情了。而且,ZigBee协议栈Z-Stack是有Linux网关版本的。
Z-Stack - ZigBee 协议栈
不过呢,由于各种原因,ZigBee开始走下坡路了,最新的6LoWPAN会逐渐替代。6LoWPAN,是一种低功耗的无线网状网络,其中每个节点都有自己的 IPv6 地址,允许其使用开放标准直接连接到互联网。Zigbee使用网内专用地址,互联网主机无法访问。集成 Ipv6/6LoWPAN 堆栈的开源 *** 作系统Contiki也会逐步取代Z-Stack。
如果大学开设了无线自组网的课程,不是学习ZigBee的Z-Stack就是Contiki。使用无线自组网也并不是一个单独的开发过程,其技术需要结合单片机/嵌入式开发。
## 电源问题
是的,如果要用无线自组网,电池续航的能力是一个问题。如果是类似与WiFi插座、智能饮水机、智能风扇等等,接上市电就能用,这些电源都不是问题。而对于无线自组网,往大的方向说就是所有的便携式智能设备,都受限于电池续航能力,比如智能手表,运动手环。不过呢,突破电池技术并不是物联网开发者所需要做的工作,我们能做的,只能是挑选更低功耗的芯片,设计电路功耗更低一点,让单片机休眠并使用中断唤醒机制。
图,用水果电池供电的某430单片机系统。
# 物联网技术之五:RFID
仔细观察上面那张无线技术的图,最右边,NFC/RFID。嗯,对,RFID,非接触射频识别,也是物联网技术重中之重的技术,很多物联网书籍都会介绍RFID,搞得很多人以为RFID就是物联网。
介绍RFID前先简单说一下条形码。去超市购物的时候,收银员把扫描q对准上面的条形码扫一扫,商品信息和价格就录入到电脑里了。条形码替代了收银员手动输入数据,工作效率提高了几倍。
可是,进入21世纪后,条形码已经不能满足人们的需求,存储能力小、工作距离近、穿透能力弱、不能写 *** 作等等都是条形码的缺点。这个时候就出现了RFID技术。典型应用如下图:
(。。。好像没有什么奇怪的啊?)
一二线城市早已实现了的公交卡,以及校园一卡通,用的就是RFID技术。RFID可读可写,所以公交卡、校园卡的钱能存在卡里面。
NFC,也是RFID的技术一种,目前大部分手机都支持的NFC功能,手机取代公交卡真的是迟早的事。要是手机没有NFC功能,也可以这么装逼:
我看他用手机刷卡出入站挺方便,就问他怎么弄的,是不是要下载什么软件。
他告诉我:“这个很简单,只要把公交卡藏在手机套里就行了。”
同样,RFID开发也是离不开单片机开发,网上也有相关的RFID开发套件出售。
# 结语
当然,物联网技术绝对不止以上五种,物联网本身就是所有技术的大融合,做电子产品的还要考虑产品外壳,不过这是结构工程师的事情;做服务器后台的还要考虑用户帐号数据库读写等,前端也要考虑如何把设备数据和 *** 作方式优雅的展现给用户看,这些是IT程序员的事情;电池技术也需要单方面突破,超小体积、超大容量,这个还得等待多时。
与其说物联网是一种技术吧,不如说它是一个时代,物联网通过对相关技术进行整合,形成一个时代的概念,是一个建立在技术基础之上的时代。
AIoT(人工智能物联网)未来发展前景十分广阔。它将使用AI技术实现对设备、数据和应用的连接,从而为企业带来新的发展机遇。AIoT可以帮助企业实现效率的大幅度提升,同时也可以帮助企业减少成本开销。此外,AIoT还能够帮助企业针对不断变化的需要快速作出决定和行动。IoT Studio 是支持 LiteOS 嵌入式系统软件开发的工具,提供了代码编辑、编译、烧录 及调试等一站式开发体验,支持 C、C++、汇编等多种开发语言,让您快速,高效地进 行物联网开发。IoT Studio 目前支持 Cortex-M0,Cortex-M4,Cortex-M7,Cortex-A7,ARM926EJ-S,RISC-V 等芯片架构。
IoT Studio 目前已经适配了多种开发板,主流支持小熊派IoT开发条件,另外还包括 GD、ST、HiSilicon、FudanMicroelectronics 等主流厂商的开发板。
IoT Studio 支持新增 MCU 列表,以满足用户其他开发板的业务需求。
IoT Studio下载地址如下:
下载会得到一份压缩包,其中包含一份安装指南,详细的安装教程可以参考该文档。
使用一键安装方式,无须再手动安装其他工具,安装步骤如下:
双击运行IoT-Studio_035exe文件开始安装。
选择我同意此协议:
选择安装路径,可以改动,不要有中文和空格,这里我保持默认:
确认设置,开始安装:
安装完成,选择是否安装ST-Link和Jlink驱动和工具,推荐全选:
IoT Studio安装成功之后会自动运行,在首次运行时检测到没有开发工具包,选择“是”,软件会调用浏览器开始下载,下载好之后双击运行developToolsexe。
软件会自动将需要用到的开发工具解压到C:UsersAdministratoropenSourceTools目录:
之后软件会自动开始安装ST-Link和J-link,根据提示安装即可。
打开工具目录,里面有两个路径需要我们在IoT Studio中配置:
安装完develop Tools之后,再次启动IoT Studio,无提示说明开发工具安装成功,IoT Studio的主界面如下:
在IoT Studio启动页面,选择用户指导文档,即可打开 IoT Studio 完整的使用指南,在以后使用的过程中遇到任何问题,都可以在此文档中找到答案:
小熊派开源社区,专注于前沿技术分享,关注“小熊派开源社区”微信公众号,获取更多资料教程。 物联网的英文名称为"The Internet of Things” 。由该名称可见,物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础之上的延伸和扩展的一种网络;第二,扩展到了任其用户端延伸和何物品与物品之间,进行信息交换和通信。因此,物联网的定义是通过射频识别(RFID)装置、红外感应器、 全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,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。
物联网的整个结构可分为射频识别系统和信息网络系统两部分。射频识别系统主要由标签和读写器组成,两者通过RFID空中接口通信。读写器获取产品标识后,通过internet或其他通讯方式将产品标识上传至信息网络系统的中间件,然后通过ONS解析获取产品的对象名称,继而通过EPC信息服务的各种接口获得产品信息的各种相关服务。整个信息系统的运行都会借助internet的网络系统,利用在internet基础上的发展出的通信协议和描述语言。因此我们可以说物联网是架构在internet基础上的关于各种物理产品信息服务的总和。从应用角度来看,物联网中三个层次值得关注,也即是说,物联网由三部分组成:一是传感网络,即以二维码、RFID、传感器为主,实现对“物”的识别。二是传输网络,即通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输与计算。三是应用网络,即输入输出控制终端。
EPC系统是一个非常先进的、综合性的和复杂的系统。其最终目标是为每一单品建立全球的、开放的标识标准。它主要由全球产品电子代码(EPC)体系、射频识别系统及信息网络系统三大部分组成。
(1)EPC编码标准
EPC编码是EPC系统的重要组成部分,它是对实体及实体的相关信息进行代码化,通过统一并规范化的编码建立全球通用的信息交换语言。
(2)EPC标签
EPC标签是装载了产品电子代码的射频标签,通常EPC标签是安装在被识别对象上,存储被识别对象相关信息。标签存储器中的信息可由读写器进行非接触读/写。
32 EPC系统特点
(1)开放的体系结构
EPC系统采用全球最大的公用的刀又TERNET网络系统。这就避免了系统的复杂性,同时也大大降低了系统的成本,并且还有利于系统的增值。梅特卡夫(Metcalfe)定律表明,一个网络大的价值是用户本系统是应该开放的结构体系远比复杂的多重结构更有价值。
(2)独立的平台和高度的互动性
EPC系统识别的对象是一个十分广泛的实体对象,因此,不可能有那一种技术适用所有的识别对象。同时,不同地区,不同国家的射频识别技术标准也不相同。所以开放的结构体系必须具有独立的平台和高度的交互 *** 作性。EPC系统网络建立在INTERNET网络系统上可以与INTERNET网络所有可能的组成部分协同工作
(3)灵活的可持续发展的体系
EPC系统是一个灵活的开放的可持续发展的体系,可在不替换原有体系的情况下就可以做到系统升级。整体的EPC网络 *** 作依赖于RFID系统和网络应用系统的介入,使产品信息有效的传播。安装在不同需求链环境的解读器可以读取标签中储存的产品数据。因此供应链数据可以通过网络及时地检查、更新或者交换信息。
33 EPC编码编码标准
EPC码是新一代与EAN/UPC码兼容的编码标准,在EPC系统中EPC编码与现行GTIN相结合,因而EPC并不是取代现行的条码标准,而是由现行的条码标准逐渐过渡到EPC标准或者是在未来的供应链中EPC和EAN.UCC系统共存。EPC中码段的分配是由EAN.UCC来管理的。在我国,EAN.UCC系统中GTIN编码是由中国物品编码中心负责分配和管理。同样,ANCC也即将启动EPC服务来满足国内企业使用EPC的需求。
EPC码是由一个版本号加上另外三段数据(依次为域名管理者、对象分类、序列号)组成的一组数字。其中版本号标识EPC的版本号,它使得EPC随后的码段可以有不同的长度;域名管理是描述与此EPC相关的生产厂商的信息。
第四章 物联网在家庭中应用
随着时代的发展,中国已经逐步进入了老龄化社会,以后我们社会面临的现状将是一对年轻的夫妻,在照看自己小孩的同时,还要照看2~6对老人,这就为全社会出了一个难题。每家都雇保姆,显然不现实;那么,只能通过科技的手段来解决这个问题了,靠提高家庭的生活品质、方便家庭与外界的信息交互、用传感节点感知家里发生的情况等,这就为家庭物联网的实现奠定了社会基础。
物联网的概念正大行其道,也使人们看到了社会未来的发展趋势,然而物联网大部分却停留在概念阶段,真正规模应用还有待时日。家庭区域相对狭小、需求比较明确,最有可能优先实现物联网的应用。它不只是现代家庭现实的需要(照看老人、孩童),更是人们日益增强的家庭安全
41家庭物联网应用领域
寒冷的冬季,供暖系统使北方城市家庭充满温暖,而当白天大部分人离家上班的时候,空空的房间仍温暖如春。我们需要一个智能化的供暖控制系统。在生产安全领域,在食品卫生领域,在工程控制领域,在城市管理领域,在人们日常生活的各个方面,甚至在人们的娱乐活动中,都需要建立随时能与物体沟通的智能系统。通过装置在各类物体上的电子标签(RFID),传感器、二维码等经过接口与无线网络相连,从而给物体赋予智能,可以实现人与物体的沟通和对话也可以实现物体与物体相互间的沟通和对话。在电度表上装上传感器,供电部门随时都可知道用户的用电情况,实现用电检查、电能质量监测、负荷管理、线损管理、需求侧管理等高效一体化管理,一年来降低电损。在电梯装上传感器,当电梯发生故障时,无需乘客报警、电梯管理部门会借助网络在第一时间得信息,以最快的速度去现场处理故障。
42发展历程
1999年,物联网的概念就已被提出,10年间,世界各国都在加紧研究。物联网的发展共分为四个阶段:第一个阶段是大型机、主机的联网,第二个阶段是台式机、笔记本与互联网相联,第三个阶段是手机等一些移动设备的互联,第四阶段是嵌入式互联网兴起阶段,更多与人们日常生活紧密相关的应用设备,包括洗衣机、冰箱、电视、微波炉等都将加入互联互通的行列,最终形成全球统一的“物联网”。
对于互联网来说,20世纪80年代是黄金时代,这段时间出了一个知名的人物——鲍勃•卡恩(BobKahn),他被人们称为互联网之父(被赋予同样称呼的人还有好几个)。在为互联网做出卓越贡献的同时,他也非常有远见的为另一个始于上世纪80年代的项目——分布式传感网(DistributedSensorNet,简称DSN)——做了奠基。在那个年代,传感器远比我手上的这个大得多,要用一辆卡车来拉。这么大的传感器作为一个个节点组织在一起,通过微波彼此相连,就组成了传感网。
庞大的传感器在体积方面跟不上人们对其功用上的期望,于是研究者们就开始思考能不能把它做得小一点、再小一点。于是,在上世纪90年代,“智能微尘”(SmartDust)这个很有意思的概念出现了,提出者是KrisPister,他是加州大学伯克利分校的教授。这一概念认为可以将计算和通讯集成在约1~2平方毫米的超微型传感器中,用以对周围环境的参数进行探测。其核心的成分是微电机系统(Micro-Electro-MechanicalSystem,简称MEMS;这个概念在当时引起非常大的轰动),该系统中可以集成很多和机械有关的传感器。
当时KrisPister这批人有一个幻想——在蒲公英上面悬挂一个传感芯片,蒲公英飞到哪里就探测哪里的信号,再把信号传递回来。虽然只是一个假想,但当时真有科学家信心百倍地投入其中,并且还把所需的数据算出来了。比如有空气动力学专家计算出了芯片应有的重量等等。在2001年,加州大学伯克利分校的实验室真做出了这种理想中的芯片雏形,比米粒还小,可谓“细如发丝,薄如蝉翼”。他们送给了我一个,当时我还精心包装了一下。可惜最近找不到了,特别遗憾。倘若芯片里面还有电留存的话,说不定我就能通过网络定位到它的“安身之所”了。
在这一时期,有三所高校和研究机构在传感器领域处于领军地位,一是加州大学伯克利分校(以KrisPister为代表,他们提出了“智能微尘”理论),另外两个是加州大学洛杉矶分校(他们提出了“微无线技术”)和施乐帕克研究中心(XeroxPARC)。施乐帕克研究中心的团队主要由我带领,我们做的是传感信息处理和“智能物质”(SmartMatter),希望能把计算、微电机系统放到物理世界中,与“智能微尘”也有非常紧密的联系。
自本世纪初以来,对于传感的研究越来越受到人们的重视,有很多学校和大公司的研发机构开始进行了类似的研究,并有许多新兴公司借此东风异军突起。将传感器连接成“网”或“系统”,就成了传感网。除了传感网以外,类似的概念也相继提出,比如“CyberPhysicalSystem”和“InternetofThings”(简称IOT)。相较而言,IOT的概念在提出的初期更接近于日常生活,比如常见的RFID(RadioFrequencyIdentification,射频识别)技术就是它的一部分。
关于传感网和物联网的历史,若从大的传感器开始算起,传感网诞生至今应有30年了;而若从微传感网(MicroWirelessSensorNetwork)来说,应该仅有15至20年:微传感网始于上世纪90年代,那个时期的人们刚刚提出“微电机系统”的概念,试图把传感器和计算机处理和通讯全部都集成在一个芯片上,即“智慧微尘”。
其实传感器的历史,归结起来就八个字——从大到小,以点到面。这八个字看似简单,但做起来却是困难重重——要想让传感器真正“飞入寻常世界中”,它必需在体积、造价、能耗等方面进行“瘦身”,这样它才真正能够进入到物理世界。
然而,造型的缩小并不是传感进入生活的唯一条件,还需要互联网技术的配合以实现从点到面的网际联系。就IP地址而言,物联网应采用IPv6(IPv4必然不够),它有128位两进制的IP网址数,这相当于给世界上的每个沙粒都赋予了一个 IP地址。唯有当所有的物体都有一个属于自己的IP的时候,物联网才能真正实现。总而言之,物联网的实现需要这两方面的相辅相成:一是利用微处理技术(micro-fabrication),提高集成度;其二是运用IP技术,以提供足够丰富的网址。
43面临的问题
国内智能家居市场存在很多问题。1、进入门槛较高,一般一次性投入要1、2万元,这就大大限制了中等收入以下人群的购买需求。2、功能华而不实,很多都是遥控个灯光、音响,需求跟投入不成比例。3、生搬硬套,将原来很多工业上使用的东西直接照搬到家庭里,缺少人性化,不能完全适合家居生活需要。4、很多智能家居企业缺少核心技术,东拼西凑,组成个系统就推广,导致成本增高、企业竞争力下降。
RFID超高频技术在我国的应用尚处于起步阶段,一些项目的应用只是试点,还没有得到广泛应用,也没有在供链上应用。比如,只在某一个仓库里应用,或只在生产线上应用。应该说,这些试点项目全
都属于闭环状态的应用,在供应链上串起来应用的案例国内还没有出现。
物联网发展潜力无限,但物联网的实现并不仅仅是技术方面的问题,建设物联网过程将涉及到许多规划、管理、协调、合作等方面的问题,还涉及标准和安全保护等方面的问题,这就需要有一系列相应的配套政策和规范的制订和完善。
首先是技术标准问题。标准是一种交流规则,关系着物联网物品间的沟通。各国存在不同的标准,因此需要加强国家之间的合作,以寻求一个能被普遍接受的标准。
其次是安全的问题。物联网中的物品间联系更紧密,物品和人也连接起来,使得信息采集和交换设备大量使用,数据泄密也成为了越来越严重的问题。如何实现大量的数据及用户隐私的保护,成为待解决的问题。
第三,协议问题。物联网是互联网的延伸,在物联网核心层面是基于TCP/IP,但在接入层面,协议类别五花八门,CPRS、短信、传感器、TD-SCDMA、有线等多种通道,物联网需要一个统一的协议基础。
第四,终端问题。物联网终端除具有本身功能外还拥有传感器和网络接入等功能,且不同行业需求各异议,如何满足终端产品的多样化需求,对运营商来说的一大挑战。
第五,地址问题。每个物品都需要在物联网中被寻址,就需要一个地址。物联网需要更多的IP地址,IPv4资源即将耗尽,那就需要IPv6来支撑。IPv4 向IPv6过渡是一个漫长的过程,因此物联网一旦使用IPv6地址,就必然会存在与IPv4兼容性问题。
第六,费用问题。目前物联网所需的芯片等组件的费用较高,若把所有物品都植入识别芯片花费自然不少,如何有效解决这一问题仍需考虑。
第七,规模化问题。规模化是运营商业绩的重要指标,终端的价格、产品多样性、行业应用的深度和广度都会地用户规模产生影响,如何实现规模化是具有待商讨的问题。
第八,商业模式问题。物联网在商业应用方面的业务模式还不是很明朗,商业模式问题值得更进一步探讨。
第九,产业链问题。物联网所需要的自动控制、信息传感、射频识别等上游技术和产业已成熟或基本成熟,而下游的应用也单体形式存在。物联网的发展需要产业链的共同努力,实现上下游产业的联动,跨专业的联动,从而带动整个产业链,共同推动物联网发展。
要建立一个有效的物联网,有两大难点必须解决:一是规模性,只有具备了规模,才能使物品的智能发挥作用;二是流动性,物品通常都不是静止的,而是处于运动的状态,必须保持物品在运动状态,甚至高速运动状态下都能随时实现对物品的监控和追踪。
实现物联网,首先必须在所有物品中嵌入电子标签等存储体,并需安装众多读取设备和庞大的信息处理系统,这必然导致大量的资金投入。因此,在成本尚未降至能普及的前提下,物联网的发展将受到限制。已有的事实均证明,在现阶段,物联网的技术效率并没有转化为规模的经济效率,目前的所谓物联网应用也没有一个在商业上获得了较大成功。例如,智能抄表系统能将电表的读数通过商用无线系统(如GSM短消息)传递到电力系统的数据中心,但电力系统仍没有规模使用这类技术,原因在于这类技术没有经济效率。
物联网的关键在于RFID、传感器、嵌入式软件及传输数据计算等领域,包括“云计算”、无线网络的扩容和优化等均是物联网普及需解决的问题。只有通过“云计算”技术的运用,才能使数以亿计的种类物品的实时动态管理变得可能。从目前国内产业发展水平而言,传感器产业人水平较低,高端产品为国外厂商垄断。平台层:物联网架构中连接设备和应用场景的桥梁,承上启下,提供数据处理及分析服务。
平台层主要以PaaS平台为主,向下通过网络层和感知层,对终端收集到的信息进行处理、分析和优化等,向上服务于应用层,为应用服务商提供应用开发的基础平台。
按照厂商类型区分:运营商、ICT企业、互联网、工业制造厂商和第三方物联网平台;
按照平台功能区分:设备管理平台(DMP)、应用使能平台(AEP)、连接管理平台(CMP)、业务分析平台(BAP)
涉及企业
中国电信:中国电信全面整合了自身的云、网和生态等优势资源,打造了智能物联网开放平台(CTWing)。CTWing 由连接管理、应用使能和垂直服务三大板块构成,全球化、安全可信的端到端服务贯穿始终。
华为云:华为云是华为的云服务品牌,将华为 30 多年在 ICT 领域的技术积累和产品解决方案开放给客户,致力于提供稳定可靠、安全可信、可持续创新的云服务,赋能应用、使能数据、做智能世界的“黑土地”,推进实现“用得起、用得好、用得放心”的普惠 AI。
中国联通:网络通信能力开放业务,旨在将智能化终端、运营商定制化网络资源、移动互联网、物联网等业务进行整合,为用户带来云化部署、一点受理、服务全国、灵活定义的网络能力服务。依托中国联通匠心网络,基于通信服务、网络策略、安全认证、大数据分析、5G 和物联网六大核心能力,其将围绕“物联网平台+”生态战略,打造以物联网平台为核心的业务体系,构建一个覆盖物联网产业链“云管端芯”的生态系统。主要产品包括平台能力、连接服务、物联网解决方案。
诺基亚: IMPACT 提供了一个安全、基于标准的简化 IoT 平台,可在此基础上构建和扩展新的 IoT。IMPACT 平台定位于水平化的物联网基础通用平台,具有连接管理、设备管理、数据采集和分析、应用开放使能以及基于感知的安全保障等功能。诺基亚 IMPACT 物联网平台是全球首个与芯片级深度合作并开放源码的物联网硬件平台,目前诺基亚 IMPACT 平台共管理着全球超过 15 亿部终端。
中国移动:ONEnet 中移物联网有限公司基于物联网技术和产业特点打造的开放平台和生态环境。中国移动物联网开放平台始终秉承开放合作的态度,为智能硬件创客和创业企业提供硬件社区服务,为中小企业客户物联网应用需求提供数据展现、数据分析和应用生成服务,为重点行业领域/大客户提供行业 PaaS 服务和定制化开发服务。
阿里云link平台:阿里云 link 物联网平台为阿里云 IoT 提供的云服务平台。物联网平台提供安全可靠的设备连接通信能力,支持设备数据采集上云,规则引擎流转数据和云端数据下发设备端。此外,也提供方便快捷的设备管理能力,支持物模型定义,数据结构化存储,和远程调试、监控、运维。
百度智能天工:百度智能云天工物联网平台是百度打造的物联网生态环境。百度天工提供通用的物联网设备连接、设备管理、IoT 边缘及数据流转能力,赋能产业应用。以云-边-端及时空数据管理能力为核心优势,提供完善易用的物联网基础设施,为重点行业提供端到端物联网解决方案。京东小京鱼:京东小京鱼面向智能行业全面开放,全面覆盖智能生活场景,赋能智能硬件、智能家居、智能车载等领域,提供“技术+服务+渠道”的一站式智能解决方案。可以通过集成小京鱼让智能产品获得听觉、视觉、学习能力以及音乐、新闻、购物等海量服务,并获得千万级设备控制能力。用户可以通过创新化的交互方式,随时随地获取服务。
小米 IoT 平台:小米面向消费类智能硬件领域的开放合作平台,面向智能家居、智能家电、健康可穿戴、出行车载等领域,开发者借助小米 IoT 平台开放的资源、能力和产品智能化解决方案,能够以极低的成本快速提升产品的智能化水平,满足不同用户对智能产品的使用需求和体验要求,与加入小米 IoT 的其他开发者共同打造极致的智能生活体验。
IBM Watson Iot:全球领先的物联网平台供应商。IBM Watson Iot 提供全面管理的云托管服务,旨在简化并从 IoT 设备中获得价值。其提供对 IoT 设备和数据的强大应用程序访问;执行强大的设备管理 *** 作,同时存储和访问设备数据,连接各种设备和网关设备;使应用程序与已连接的设备、传感器和网关进行通信并收集数据。ThingWorx 平台是专为工业物联网(IIoT)设计的完整端到端技术平台。ThingWorx 平台是通过平台以及基于平台的解决方案,帮助企业实现以研发工艺和产品生命周期管理为主的工业互联和应用。同时,它提供工具和技术,使企业能够快速开发和部署强大的应用程序和增强现实(AR)体验。
浪潮云洲工业互联网平台基于自身在智能制造及 ICT 融合能力的基础上,构建以产业互联为核心,以标识解析为抓手,以云计算、大数据、区块链、5G 等新兴技术为支撑的工业大数据服务体系。浪潮云洲是中国最有客户价值的工业互联网平台,其面向企业、政府、园区三大主体,提供工业云、QID、工业 PaaS、工业大数据、应用服务五层架构服务,实现对设备、产品、业务系统,以及开发者、供应商、客户、员工的七类连接,形成“云、QID、云 ERP”全堆栈能力,致力于工业互联网基础设施建设,打造数字基建下的工业新大陆。
新华三物联网拥有感知层、网络层、平台层、应用层端到端全栈式架构。其中,平台层的新华三绿洲物联网平台,定位为应用使能平台 AEP(Application Enablement Platform),采用基于容器技术的微服务架构,具备大规模数据处理和分析能力,能够提供物联网泛在连接技术、多协议定位服务、边缘计算和 SDK(软件开发工具包)等模块。
中国通服是中国信息化领域的领先服务提供商,提供电信基础设施服务、业务流程外包服务、通用设施管等服务。2006 年 12 月 8 日,公司发行的 H 股在香港联交所主板成功上市。通服物联是由中国通信服务股份有限公司倾力打造的集团级产品,定位“新一代数字世界基础设施服务商”,聚焦 IoT 服务,使能 IoT 创新。产品包含开发服务平台、设备运营服务平台、服务云和维护云。通服物联提供在智慧城市、工业互联网、智慧家庭、智慧园区等众多领域一系优质产品及解决方案。
海尔卡奥斯物联生态科技有限司立于 2017 年 4 月,主要运营和工业互联平台,其业务涵盖工业互网平建设和营,工业智能技术究和应用,智能厂建设及软件集成服务(精密模、智能装备和智能控制)、能源理业务板块,助力中企业实大规模制造大规模定制开级快速型,始终秉承国家工业互联平的命,为用户、企业和资源创造和分享价值,创引全球工业互联网态品牌。
树根互联股份有限公司是国家级跨行业跨领域工业互联网平台企业,也是连续两年、唯一入选 Gartner IIoT 魔力象限的中国工业互联网平台企业。树根互联旗下的根云平台可以面向机器制造商、设备使用者、政府监管部门等社会组织,在智能制造透明工厂管理,机器在线管理(服务、智造、研发、能源)、产业链平台、工业 AI、设备融资等方面提供数字化转型服务。
xIn3Plat(宝信软件):2020 年 12 月 22 日,中国宝武及宝信软件推出中国宝武工业互联网平台 xIn3Plat。xIn3Plat 由宝信软件自主研发,依托于宝信软件 40 余年的发展积淀,从钢铁起步腾飞,并持续赋能非钢行业,在促进中国制造企业发展方式转变等方面作出突出贡献。xIn3Plat 包含面向工业领域的工业互联平台 iPlat 和面向产业领域的产业生态平台 ePlat。
航天云网是中国航天科工集团有限公司联合所属单位共同出资成立的高科技互联网企业,成立于 2015 年 6 月 15 日。基于 INDICS 平台面向航天科工打造了专有云,面向国内市场打造了航天云网,面向国际市场打造了国际云,为政府、行业组织、企业等用户提供基于“互联网+智能制造”的二十类服务。
Predix(GE 通用电气):工业互联网 *** 作系统 Predix 正在为数字工业企业提供强大助力,进而推动全球经济的发展。通过连接工业设备、分析数据和提供实时见解,Predix 在工业应用的构建、部署与运营方面向客户提供所需项目。基于 Predix 的应用程序,GE 和非 GE 资产的性能正在不断提升至全新的水平。
MindSphere 是西门子推出的一种基于云的开放式物联网 *** 作系统,它可将产品、工厂、系统和机器设备连接在一起,使您能够通过高级分析功能来驾驭物联网(IoT)产生的海量数据。
研华科技:创立于 1983 年,是全球领先、值得信赖的创新型嵌入式、自动化产品解决方案提供商,提供包括完整的系统集成、硬件、软件、以客户为中心的设计服务和全球物流支持等。研华 WISE-PaaS 工业物联网云平台,是一个集成的物联网服务平台,旨在从边缘到云端提供可 *** 作的洞察力。用户能够轻松安全地连接,管理和吸收大规模的物联网数据,实时处理和分析/可视化数据。
小匠物联平台是智能家居品牌提供智能化解决方案的服务商。小匠物联可助力传统企业快速接入物联网,提供全球化基于云端的设备远程控制和管理,可靠安全地将您的产品连接到物联网。致力于为智能家电企业和企业健身器材厂商提供完整的产品智能化物联网整体解决方案。小匠物联的模式,主要分为两个部分,一个是 SAAS,另一个是其自主研发的 QUMIOS。
云智易智慧物联作为全国领先的智慧空间物联网科技企业,属于物联网平台层的平台服务提供商,为泛不动产行业提供智慧家居、智慧社区和产业园区/商业、智慧办公、智慧公寓等多场景的智慧物联解决方案,包括物联网平台、应用中台、物联网 SaaS 服务、X-Brain AI盒子和物联网咨询服务等。
广云物联是一家专业物联网解决方案商,致力于为企业提供物联网软硬件开发服务。 包括行业主流物联网平台接入服务,企业私有物联网平台开发服务,物联网硬件二次开发、技术支持、销售供应等服务。产品包含消费物联网、商业物联网、工业互联网的平台和解决方案以及物联网硬件。机智云是国内领先物联网厂商,公司 2005 年创立,主营业务为物联网开发和云服务平台服务。聚焦物联网、云计算、大数据和人工智能产业,采用微服务架构,为需要 IoT 需求的企业提供 IoT 产品全生命周期管理运营系统,涵盖设备管理、连接管理、应用开发、数据分析、BI 系统、智能决策、金融计费与第三方系统互联等功能,同时平台开放 API 接口,帮助企业打通内外部经营管理系统(CRM、ERP 等),已服务交通物流、新能源、工业互联、医疗健康、消费电子等众多行业,并在多个行业实现市场覆盖率领先。主要有两条产品服务线,分别为终端产品智能化服务和行业解决方案服务。
Walle物联网平台(深圳宏电)
KySCADA(东土科技)
HanClounds工业互联网平台(瀚云科技)
H-IIP(忽米网)
寄云科技
科远智慧
蘑菇物联
浙江蓝卓
Tn工业互联网平台(中之杰)
达闼科技(全球首家云端机器人运营商)
第四范式(人工平台与技术服务提供商)
旷视科技(深度学习,全球领先的人工智能产品和解决方案公司)
明略科技(全球企业级数据分析和组织智能服务平台)
深兰科技(快速成长的人工智能领先企业)
思必驰(对话式人工智能平台公司)
搜狗
腾讯优图(腾讯旗下顶级的机器学习研发团队)
依图科技(人工智能创新型研究)
云从科技(更高效的人机协同解决方案提供商)
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