从零开始设计环保监测物联网系统(二)

从零开始设计环保监测物联网系统(二),第1张

IOT网关,接收sensor数据的总入口,主要是日志,安全防护,流控,协议转换等功能,

图1 IOT网关

之前有提到IOT网关是基于python的twisted框架实现的,初期的时候该IOT网关主要实现的功能是 数据接收和转换功能 安全防护

数据接收和转换功能 ,这里很简单,拟定好数据交互格式后,IOT网关按照约定好的格式进行解析,然后转发给后端服务进行进一步的处理

安全防护 ,设备的区分主要是依靠烧录到硬件的SN号来实现,SN号包含的信息比较多,如生产批次,设备型号等,受制于厂商我安全防护不能做的非常完善,同时sensor与IOT网关的交互不能非常复杂。安全防护这一块理论上是设备接入要一型一密或者一机一密,协议上还应该启用tls/ssl安全通信协议。

图2 鉴权

安全防护要做ssl这类的安全通信协议的话,要考虑设备厂商实现通信模块能力,设备功耗,设备性能(低端设备cpu性能可能比较差,可考虑对称加密形式),IOT网关也需要引入相应模块。

另外认证从性能方面考虑,后期在设备比较多的情况下,可以加入redis等内存型key-value数据库,缓存设备信息,提高鉴权模块性能。

实践中,我们的sensor基本都是依靠电池供电,因此我们的IOT网关基本是面向短链接(后期我们有监测设备,依靠外部电源直接供电,为长连接),因此在每次发起连接我们都要进行一次鉴权,鉴权通过后,设备方可上传传感器监测数据和设备自身状态。

图3 数据交互流程

这一块的调试工作长达半年左右,才基本稳定下来,主要集中在设备商处除了硬件稳定性,还有在调试中发现传输的字符串乱码(c语言处理问题),沾包(厂商开发人员tcp协议不熟),优化传输效率,关闭cork或者 Nagle 算法(传输包很小)。

因为IOT网关不能主动断连接,理论 *** 作中,IOT网关应该和sensor有心跳协议,保证连接的有效性。设备商在数据流程交互完成后,竟然没有close 连接,直接休眠,导致网关所在服务器的连接的文件描述符一直没有正常释放,后面为了预防这种现象,我开启了 *** 作系统层面的keepalve定时器,回收失效连接(系统默认时间是2小时左右,我缩短了失效时间),理论上来说应该是应用层面去实现心跳协议。

整个IOT网关的设计,是无状态,可伸缩的,单网关在普通型ecs上可轻松达到数百tps。

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。

基于人工智能这个大风口,2018年智能音箱市场呈井喷式爆发。天猫精灵、小米、小度等品牌相继推出新一代智能音箱产品,华为、三星、苹果等 科技 大佬也纷纷宣布进军智能音箱领域,先后发布旗下“处女作”。

据美国研究公司Strategy Analytics发布的《2018年第三季度全球智能音箱市场报告》显示,全球智能音箱出货量第三季度达到2270万,同比增长197%,创 历史 新高。

为此,我们对2018年发布的智能音箱新品做了一个简单的汇总,并总结出几条智能音箱的未来发展趋势。

智能音箱未来发展趋势一:可视化智能音箱或成时代主流

在《2018年智能家居市场热点 都写在了这27个关键词里》一文中,《智能家居》杂志指出附屏音箱可以打通语音控与视觉联动,实现非常好的有机整合。

在屏幕方面,可视化智能音箱对比普通智能音箱,犹如电视机异于收音机一般,加入视觉元素后,不但更贴近用户的使用习惯,还会以一种全新的方式为用户带来更多可能性及趣味性。

如今,可视化智能音箱并不罕见。细数2018年可视化智能音箱新品,百度、Facebook、腾讯、谷歌等多家 科技 公司都已涉足其中——

1月谷歌与LG索尼联想等公司合作,推出“智能显示屏”新品;

3月26日,百度发布具备视觉能力的“小度在家”;

10月8日,Facebook正式推出智能音箱“Portal”,支持观看视频、智能拍照和视频通话;

10月9日,谷歌发布一款带屏智能音箱——Google Home Hub,该款产品是新一代家庭中心,拥有七英寸屏幕和扬声器,支持触屏功能和音量摇杆以及音频Mic的物理开关。

12月18日,腾讯也发布旗下第二款智能音箱产品——腾讯叮当,自带屏幕,搭载多款腾讯系应用。

此外,还有消息称,阿里、小米正在研发带屏幕智能音箱产品,未来苹果也有很大可能推出可视化智能音箱产品。随着越来越多巨头厂商的加入,可视化智能音箱市场或在未来一段时间迎来爆发式增长,显示技术的成熟也将无限拔高可视化智能音箱的商业化空间。

智能音箱未来发展趋势二:智能音箱或成物联网最佳入口

“IoT物联网”一词近年来被人们广泛熟知,物联网“入口”随之成为各大智能家居品牌争夺的重要战场。智能电视、智能手表、智能手机、智能门锁等都曾被视为作物联网的入口,但它们似乎都只是在“入口”徘徊,直到智能音箱的出现。

得益于语音交互和内容服务优势,智能音箱仅凭用户一句话就可以完成新闻播报、声控购物、收听电台、预报天气等日常任务。随着人工智能技术的成熟和IOT生态的完善,现在智能音箱已经可以控制众多其他智能设备,成为不同品牌、不同产品之间最佳的沟通桥梁。

虽说目前也有包括智能电视在内的多种终端设备具备智能家居控制等功能,但它们始终无法摆脱外部控制源,又或者受制于体积、位置等客观因素,无法实现真正的互联互通。此外,智能音箱在价格方面,相较于其他智能终端设备,也基本处于优势地位。

眼下随着智能家居生态体系进一步完善,智能音箱已经逐渐融入众多场景之中,其肩负着“物联网入口”的使命也有望早日实现。

智能音箱未来发展趋势三:从真正意义上解放人类的双手

智能音箱自诞生起,其核心价值就是解放人类双手,让人们的生活变得简单便捷,彰显自由与随性。

纵观市面上已成型的智能音箱产品,不管是太平洋彼岸的亚马逊、谷歌、苹果,还是国内BAT、小米、华为,所推出的智能音箱产品均支持远场语音识别、多轮自然对话、自动查询天气等日常功能,或多或少都免除了人们多余的手动 *** 作。

拿天猫精灵来说,不但支持上述所有简单指令,得益于阿里巴巴强大的生态资源,用户还可以通过它完成点外卖、声纹购物等一系列复杂任务。而这些简单又繁琐的日常事务,在智能音箱还没有出现之前,人们只能按部就班,打开手机APP,选择,下单,付款,确认收货。显然,智能音箱正朝着越来越好的方向演进,“开口即得”早已不是天方夜谭。

随着科学技术的不断提高,智能音箱的潜力被充分挖掘,听音乐、看视频、打电话、百科查询、英文翻译、视频通话、控制家居、在线购物等诸多功能已经实现,从某种意义上来说,智能音箱离真正解放人类的双手的目标越来越近。

回顾2018年,人工智能不论是从核心技术,还是典型应用上都出现了爆发式进展。越来越多的智能音箱厂商,纷纷借助“人工智能”这个 科技 名词扩展旗下生态产品链,力求以更多样化、更智能的产品服务千万家。

物联网卡 以其上网、短信的功能为企业智能产品赋能,对企业的硬件设备实现升级转型提供重要的物质基础。未来,智能设备将成为服务人们日生活、企业运转的主要方式,因此企业采购物联网卡是势在必行的趋势。对此,我整理有关企业办理物联网卡的注意事项,为企业采购物联网卡指明方向。



1物联网卡办理渠道
众所周知,物联网卡是由三大运营商针对企业硬件设备联网提供的一种流量卡,其主要具有上网、短信的功能,以其自身功能赋能行业硬件设备,实现智能化运转。因此三大运营商是办理物联网卡渠道之一。经物联网哪个市场迅速扩张,市面上不断出现大大小小的物联卡代理平台,协助企业办理物联网卡。


2物联网卡稳定性前期测试
了解过物联网卡定义的都知道,物联网卡起着数据传输的纽带作用,因此物联网卡的稳定性至关重要,在一定程度上决定着智能设备是否能智能化运转。

企业在采购办理物联网卡前,可现申请一批测试卡,用来测试当地哪个运营商网络更加稳定,其次用来检测无物联网卡和设备的兼容性,这样以来可以避免一些在使用过程中经常出现的问题。


3物联网卡充值入口有哪些?

物联网卡充值入口一般是办理物联卡地方指定的公众号,但随着 社会 进步、 科技 发展,企业对物联网卡的需求与日俱增,对此一些物联卡代理平台为提供优质的服务,自主研发了物联卡管理平台,方便企业客户批量管、充值、实时查看物联网卡。物联网卡管理平台研发所需要一定的资金和技术支撑,因此物联卡代理平台需要有一定的经济实力、技术团队。


4如何筛选靠谱的物联网卡代理平台?
面对市面上参差不齐的物联卡代理平台,如何筛选出有实力的物联卡代理平台才能重中之重。一家靠谱、权威的物联卡代理平台,一定具有一定的规模,有核心技术人员支撑、有完整体系的售后服务团队,有丰富的物联网卡解决方案,能为企业提供一站式服务。


综上所述,我整理了 企业采购物联网卡的4大注意事项 ,每一点都有着重要作用,尤其是第四点,在一定程度上决定着企业未来多少年的物联网卡供应商以及智能设备的功能性。在不久的将来,智能硬件设备将成为不可替代的选择,企业面对现有市场,如何在同行业中脱颖而出,关键就取决于智能设备的质量,作为影响智能设备功能及用户体验感的关键因素,物联网卡的采购千万不可大意。-ry


物联网网关功能,协议转换能力,协议从不同的感知网络到接入网的转换,以较低层为标准对数据进行统一封装,好确保不同感知网络的协议可以形成统一的数据和信令;把上层发送的数据包解析为感知层可以识别到信令和控制命令。必须对网关进行统一管理,例如注册管理,权限管理,状态监视等。网关可以实现子网中节点的管理,像获得节点的身份,状态,属性,能源等,与此同时还能够远程实现唤醒,控制,诊断,升级和维护的功能。因为子网的不同技术标准和协议的不同具有的复杂性,所以也让网关的管理具有不同的方式。物联网网关功能,广泛的访问能力,就目前而言,有许多用在了短距离通信的技术标准。国内外也纷纷实行了3GPP,传感器工作组等物联网网关的标准化工作,达到了各种通信技术标准互联互通的效果。总而言之,言而总之,物联网网关作为一个新词汇,物联网网关功能更是与我们的生活息息相关。相信不管是现在还是未来,在物联网的时代它都有自己举足轻重的位子,成为了感知网络和传统通信网络的枢纽,相信它的应用场景也会随之变得更加绚丽多彩。

物联网管理系统

与传统的嵌入式设备相比,物联网感知层的设备更小、功耗更低,还需要安全性及组网能力,物联网通信层需要支持各种通信协议核协议之间的转换,应用层则需要具备云计算能力。在软件方面,支撑物联网设备的软件比传统的嵌入式设备软件更加复杂,这也对嵌入式 *** 作系统提出了更高的要求。为了应对这种要求,一种面向物联网设备和应用的软件系统——物联网 *** 作系统。

物联网中的 *** 作系统涉及到芯片层、终端层、边缘层、云端层等多个层面单一层次的物联网 *** 作系统与安卓在移动互联网领域的地位和作用类似,实现了应用软件与智能终端硬件的解耦。就像在安卓的生态环境中,开发者基本不用考虑智能终端的物理硬件配置,只需根据安卓的编程接口编写应用程序,就可以运行在所有基于安卓的智能终端上一样,物联网 *** 作系统的作用也是如此。

关联

作为互联网的延伸,物联网利用通信技术把传感器、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,而它对于信息端的云计算和实体段的相关传感设备的需求,使得产业内的联合成为未来必然趋势,也为实际应用的领域打开无限可能。

简单地说,物联网是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网,通过各种有线和无线网络与互联网融合,将物体的信息实时准确地传递出去。

互联网是指将两台计算机或者是两台以上的计算机终端、客户端、服务端通过计算机信息技术的手段互相联系起来的结果,人们可以与远在千里之外的朋友相互发送邮件、共同完成一项工作、共同娱乐。

其内在联系:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间,进行信息交换和通信。

以 Hightopo 的炼铁厂数据可视化为例,就可以结合文字理解其含义:

Hightopo 是由公司独立自主研发,基于HTML5标准技术的Web前端2D和3D图形界面开发框架。非常适用于实时监控系统的界面呈现,广泛应用于电信网络拓扑和设备管理,以及电力、燃气等工业自动化 (HMI/SCADA) 领域。

多年来数百个工业互联网可视化项目实施经验形成了一整套实践证明的高效开发流程和生态体系,可快速实现现代化的、高性能的、跨平台桌面Mouse/移动Touch/虚拟现实VR图形展示效果及交互体验。

参考资料:

   官网——Web组态  

                  百度百科——图扑软件

在物联网中,因为物体的使用和状态都在变化,甚至网络中的每一个节点,每一个产品,需要同时承担交易对象和交易发起者的角色,将会产生非常庞大的基础数据和交易数据。还有数据的隐私也是一个要解决的问题。而区块链恰好能够解决物联网这些核心困难,它能成为构建新一代的万物互联的关键技术。


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