平台工具 | 工程架构和工具[0]平台建设[01]物联网平台

物联网入门概述

Catalogue
  1. 一、物联网（IoT）介绍
    1. 1.1 产品架构
    2. 1.2 核心概念
  2. 二、核心目标
    1. 2.1 核心目标
    2. 2.2 核心价值
  3. 三、技术挑战
    1. 2.1 高并发
      1. 2.1.1 解决方案
    2. 2.2 高可用
      1. 2.2.1 解决方案
    3. 2.3 数智化
      1. 2.3.1 解决方案
  4. 四、核心技术
    1. 2.1 设备接入与协议适配
    2. 2.2 消息通信与数据流转
    3. 2.3 设备管理（最核心能力）
    4. 2.4 规则引擎/业务编排
    5. 2.5 时序数据存储与处理
    6. 2.6 边缘计算
    7. 2.7 安全体系
    8. 2.8 开放平台&API服务
  5. 五、物联网平台架构
  6. 六、演进过程
  7. 七、应用实践

一、物联网（IoT）介绍

IoT(Internet of Things)，即物联网。通过互联网将各种物理设备（如传感器、家电、汽车等）连接起来，实现数据交换、信息共享和自动化控制的系统。

物联网：万物互联 的整个体系、整个生态。 包括所有智能设备、网络、数据传输等等。
物联网平台：中间的“大脑 + 中转站”。 是软件系统/云服务。 专门用来：管理设备、接受设备上报数据、下发控制指令、存储/分析数据、做联动规则。 「支撑物联网运行的核心后台系统」

IoT物联网平台的基本原理是通过传感器、标签、RFID等技术将物理设备与互联网连接起来，使其能够实时收集、传输和分析数据。这些数据可以包括设备的状态、位置、温度、湿度等各种信息，通过云计算和大数据分析，这些数据可以被处理和利用，以实现更高效、智能和自动化的应用。

1.1 产品架构

传统的四层架构：感知层、网络层、平台层、应用层

阿里云产品架构

1.2 核心概念

分类 核心概念 相关概念
设备与硬件 物联网设备 传感器、执行器、智能硬件
传感器 温度传感器、湿度传感器、光传感器、运动传感器
执行器 电机、阀门、马达、灯泡
通信与网络 通信协议 Wi-Fi、蓝牙、Zigbee、LoRa、5G
网络架构 边缘计算、云计算、局域网（LAN）、广域网（WAN）
数据处理与分析 数据采集与存储 数据库、数据仓库、流处理平台
数据分析 大数据分析、机器学习、人工智能、预测分析
安全与隐私 设备安全 身份认证、加密协议、固件更新
数据安全 数据加密、隐私保护、防火墙
平台与管理 物联网平台 AWS IoT、Azure IoT、Google Cloud IoT、IBM Watson IoT
标准化与协议 MQTT、CoAP、HTTP、REST API
应用层 智能家居 智能灯光、智能空调、智能门锁
工业物联网（IIoT） 设备监控、远程诊断、智能工厂

设备与硬件：物联网的核心是硬件设备，这些设备包括传感器（感知信息）和执行器（执行命令）。这些硬件是物联网系统的基础。
通信与网络：设备通过不同的通信协议（如Wi-Fi、蓝牙、5G等）相互连接，并通过网络架构（边缘计算、云计算等）实现数据传输和远程控制。网络是支撑物联网运行的中枢。

数据处理与分析：收集到的数据会被存储、处理和分析，分析结果可以用于决策或自动化控制。数据采集与存储和数据分析（如机器学习、大数据分析等）是物联网运作的智能化核心。

安全与隐私：在数据传输和设备运行过程中，物联网的安全性非常重要，包括设备安全（如认证和固件更新）和数据安全（如加密和隐私保护）来防止恶意攻击。

平台与管理：物联网平台负责设备管理、数据处理、规则引擎等任务。平台通常提供API接口，并采用标准化协议（如MQTT、CoAP等）保证设备与平台之间的互操作性。

应用层：最终，物联网技术会应用到各种领域中，常见的包括智能家居（如智能灯光、空调等）和工业物联网（IIoT）（如设备监控、智能工厂等）。

二、核心目标

物联网平台的目标，和价值是什么呢？

实现智能设备的互联、信息共享、自动化控制。

2.1 核心目标

核心目标：让设备“好用、好管、好值钱”

  1. 统一接入：不管什么设备、什么协议、都能接进来
  2. 统一管理：百万级设备，能监控、能运维、能升级
  3. 数据可用：把设备上报的原始数据编程有用信息
  4. 业务可快速落地： 不用每个项目从头写连接、通讯、存储
  5. 安全可控：设备不被乱连、指令不被篡改、数据不泄漏。

让“万物互联” 从技术难题， 变为开箱即用的能力。

2.2 核心价值

平台化（降本）：不用每个业务场景 从头造一套“设备联网系统”
协议转换、消息转发、存储、告警都通过平台搞定
开发周期从月-> 天

提效: 设备远程运维、远程升级、远程诊断
自动告警、自动联动、批量控制； 人不用跑现场， 平台全搞定。

数据变现(最核心)：设备只是入口，数据才是价值。
设备运行数据 ——> 预测维护； 用户行为数据 ——> 优化产品 ；行业数据 -> 做分析、做服务、做新模式。

开放能力：把物联网能力封装成API/SDK。 让APP、小程序、第三方系统都能调用。IOT能力变成一种公共服务。

省成本、 提效率、挖数据、开放能力。

三、技术挑战

随着大量物联网场景不断涌现，海量设备的管理运维、海量数据的分析处理，以及业务全球化的发展趋势，都给物联网平 台带来了一系列新的要求和新的技术挑战。

2.1 高并发

（物联网设备规模随着行业发展不断增多，设备逐步增多要求平台的系统容量能不停的水平扩展）
什么样的系统架构来支撑不断增多的设备？ 千万级设备的并发建连 怎么解决？
怎么维持百亿级 设备的长连接稳定性、怎么保障百万级/千万级消息通信的实时性是个非常复杂的系统工程。

2.1.1 解决方案

2.2 高可用

（早期主要应用在消费类智能家居场景。最近从文旅、园区、地产、城市、农 业，再到工业、汽车等场景）
高可用能力决定了能够支撑客户 业务持续运行的底线，在应对大量影响民生安全、工业制造、社会稳定的场景时，需要提供极近苛刻的高可用能力。

物联网链路的高可用如何做？

2.2.1 解决方案

2.3 数智化

物联网的数据如何应用？以实现智能化应用， 给企业带来价值。

2.3.1 解决方案

四、核心技术

物联网平台的核心技术，就是围绕： 怎么接进来、怎么管得住、怎么传的稳、怎么存的下、怎么用得好、怎么保安全。

2.1 设备接入与协议适配

2.2 消息通信与数据流转

2.3 设备管理（最核心能力）

2.4 规则引擎/业务编排

2.5 时序数据存储与处理

2.6 边缘计算

2.7 安全体系

2.8 开放平台&API服务

五、物联网平台架构

经典的四层：

补充的： 数据服务（时序数据、流计算、数据分析）、安全（身份认证、加密、权限）、运维（告警、日志、链路追踪）、边缘计算（云边协同）。 这些作为横切层、支撑能力。贯穿整个物联网平台。

六、演进过程

七、应用实践

资料：
物联网核心技术手册
阿里云物联网平台产品架构
百度物联网平台架构设计:模型能力
知乎：企业IoT物联网平台技术架构白皮书
知乎：IOT物联网概述及应用层架构入门篇