企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項目實施參考

隨著技術(shù)的普及，越來越多的企業(yè)在籌劃、推進物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的建設(shè)項目，另一方面越來越多的 IT 企業(yè)進入到物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)領(lǐng)域。相較于其他項目，物聯(lián)網(wǎng)項目有其特殊性，本文旨在建立起一種實施參考，以有助于項目規(guī)劃的思考、項目提案的分析、項目建設(shè)實施的有序推進等工作。

理解物聯(lián)網(wǎng)

技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展有兩個特點：第一是，一批批技術(shù)人員前赴后繼地推進，每個進展都是在既有技術(shù)總和的基礎(chǔ)上增加了一層；第二是，偉大的進展是大時間尺度的回望，而每個當下的進步都微乎其微。

企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項目實施參考

物聯(lián)網(wǎng)也是類似的發(fā)展歷程，很難清晰界定物聯(lián)網(wǎng)從何而來、從何時而來，但回望過去三十年國內(nèi)技術(shù)發(fā)展，其階段性特點會很清晰。所以遙不可及或新瓶裝舊酒的感覺都很常見。

物聯(lián)網(wǎng)的含義如其字面意思，即物物之間相互聯(lián)接，組成網(wǎng)絡(luò)。怎么理解它呢？

物聯(lián)網(wǎng)的提出是相較于互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)而言的。互聯(lián)網(wǎng)誕生與普及實現(xiàn)了電腦與電腦的相連，進而實現(xiàn)了組織、崗位之間的互聯(lián)互通。移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用與普及則在前者基礎(chǔ)上，增加了以手機為重要代表的移動設(shè)備的互聯(lián)互通，其更深刻的影響是手機背后的人被拉入到這個網(wǎng)絡(luò)中，手機成為人外置的連接器，人成為這個網(wǎng)絡(luò)中重要的節(jié)點。物聯(lián)網(wǎng)則是在這二者的基礎(chǔ)上，旨在將萬事萬物都接入到這個網(wǎng)絡(luò)中，每個節(jié)點可以是計算機、手機、人、路燈、汽車等等。

企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項目實施參考

物聯(lián)網(wǎng)的意義是什么？回望當互聯(lián)網(wǎng)被發(fā)明的時候，我們無法準確說明和預(yù)言互聯(lián)網(wǎng)的價值和對社會的影響，但它深刻的促進了社會的發(fā)展，移動互聯(lián)網(wǎng)也是類似的情況。梅特卡夫定律表述為：網(wǎng)絡(luò)價值隨著用戶數(shù)平方的增長而增長，即與用戶數(shù)平方成正比。物聯(lián)網(wǎng)的接入數(shù)將會遠超既有接入終端的數(shù)量。

物聯(lián)網(wǎng)的愿景是偉大的，而前進的腳步卻是細無聲的。抬頭看看我們的工廠，不知不覺間被物聯(lián)網(wǎng)所包圍。廠門口的停車管理系統(tǒng)、員工的打卡簽到系統(tǒng)、訪客的授權(quán)控制系統(tǒng)、圍墻上的邊界監(jiān)控系統(tǒng)，生產(chǎn)流水線上的傳感器、控制器、電子看板，倉儲與物流系統(tǒng)等等。

物聯(lián)網(wǎng)就是如此嗎？物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展還在加速階段，比如我們所津津樂道的數(shù)字孿生也只是在有限的場景應(yīng)用，絕大部分設(shè)備、材料、廠房、車輛、訂單、作業(yè)人員等之間的連接還很有限，彼此之間協(xié)作還很低效。這些都是未來物聯(lián)網(wǎng)要進一步發(fā)展的方向。

在物聯(lián)網(wǎng)概念流行之前，工業(yè)領(lǐng)域已有類似的網(wǎng)絡(luò)，比如廠房內(nèi)部的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，比如汽車內(nèi)部的控制網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)較它們而言，接入的范圍更廣，同時它們也是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。

企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項目實施參考

物聯(lián)網(wǎng)較互聯(lián)網(wǎng)有其特殊性：

網(wǎng)絡(luò)連接穩(wěn)定性、速率不穩(wěn)定。

終端設(shè)備多樣性，算力、電力、感知力、復雜度極度層次不齊。

終端維護性可能很差，可能處在人煙罕至的地方，也可能過于分散導致巡檢頻率極低。

終端數(shù)據(jù)大部分與時間，即為時序數(shù)據(jù)，其處理業(yè)務(wù)邏輯也有很強的時間屬性。

終端并發(fā)模型不再與人作息有強相關(guān)性，比如設(shè)備的定時檢測就沒有明顯的波峰波谷。

物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)最核心的元素有3 個：感知、傳輸、處理。

感知：利用傳感器、攝像頭等獲取物體、環(huán)境等信息。

傳輸：基于互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、電信網(wǎng)絡(luò)等，將感知的信息傳遞給需要的節(jié)點，同時也會將控制、處理指令傳遞給各類各樣的終端。

處理：對收集到的信息進行加工、分析、存儲等。

一般的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)分為四層：云、管、邊、端。

端包括主要包括三類能力：感知、控制、交互。感知包括溫感、煙感、壓感、光感、流量計、紅外傳感、RFID標簽等，控制包括伺服電機、步進電機、控制開關(guān)、PLC 等，交互包括音視頻、觸控、鍵盤、旋鈕等。

邊是處理效率和算力的折中，常見的工控機就是一種邊緣計算節(jié)點，將現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集傳到后臺服務(wù)最快也需要幾十毫秒，有時還會出現(xiàn)斷網(wǎng)的極端情況，這對于很多現(xiàn)場操作是無法接受，它們需要需要現(xiàn)場處理反饋；同時把所有數(shù)據(jù)都傳輸?shù)椒?wù)中心需要的帶寬可能非常大，但有效的信息其實并不多，需要在現(xiàn)場進行信息的過濾。邊和端的區(qū)分是邏輯概念，在具體情況時，有些設(shè)備是邊端一體，比如將邊緣計算能力集成到攝像設(shè)備上，一個區(qū)域部署一臺這樣的設(shè)備，其他設(shè)備則僅擁有攝像能力。這樣即擁有了邊緣計算節(jié)點的計算能力，又降低了方案的造價。

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管是連接通道，將終端、邊緣節(jié)點、云服務(wù)連接成一個整體。管包括傳統(tǒng)的工控總線技術(shù)，也包括互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、電信技術(shù)，還包括 NB-IoT、LoRa、Bluetooth 等技術(shù)。一些終端節(jié)點缺少聯(lián)網(wǎng)能力，需要物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)協(xié)助其接入。

云主要指物聯(lián)網(wǎng)平臺，可以自建的服務(wù)平臺，可以是基于第三方廠商搭建的平臺，主要完成復雜計算、大數(shù)據(jù)存儲、應(yīng)用支持等。

企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項目實施參考

物聯(lián)網(wǎng)項目的實施過程

物聯(lián)網(wǎng)項目都涉及到與應(yīng)用現(xiàn)場相結(jié)合的環(huán)節(jié)，同時涉及到軟硬件一體化研發(fā)，其實施過程更復雜。下面是常規(guī)項目中會涉及到的環(huán)節(jié)，供項目設(shè)計參考。

業(yè)務(wù)分析與可行性研究，包括了解既有設(shè)備、環(huán)境的摸底

完成提案涉及與溝通確認

根據(jù)擬建物聯(lián)網(wǎng)工程的性質(zhì)，確定所使用的周期模型

需求分析，確定設(shè)計目標、性能參數(shù)

根據(jù)具體情況，對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進行分析

邏輯網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(有時稱為總體設(shè)計)

物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(有時稱為詳細設(shè)計)

施工方案設(shè)計(工期計劃、施工流程、現(xiàn)場管理方案、施工人員安排、工程質(zhì)量保證措施等;應(yīng)用軟件開發(fā)、采購方案)

設(shè)計測試方案

設(shè)計運行、維護方案

系統(tǒng)開發(fā)

系統(tǒng)試驗測試

現(xiàn)場改造升級

設(shè)備分發(fā)與安裝調(diào)試

試運行

驗收

正式運行與維護

物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)選型

關(guān)于終端的技術(shù)選型受作業(yè)環(huán)境影響很大，比如高溫作業(yè)導致很多對于加工件的數(shù)據(jù)采集需要間接采集，比如作業(yè)人員的操作模式也決定了終端的技術(shù)形態(tài)。

一些終端設(shè)備算力充裕，且業(yè)務(wù)復雜，可引入操作系統(tǒng)，通常使用的安卓系統(tǒng)，當然標準的嵌入式操作系統(tǒng)也可以使用，華為、阿里等也有可裁剪的嵌入系統(tǒng)可以使用。鴻蒙系統(tǒng)也值得關(guān)注。

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物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的通訊協(xié)議很多，既要關(guān)注其技術(shù)參數(shù)，也要關(guān)注其合規(guī)性要求，比如 NB-IoT 則需要一些接入認證。

關(guān)于數(shù)據(jù)存儲，使用文件系統(tǒng)直接存儲，還是使用 MySQL 等存儲均可，同時也要關(guān)注有很多物聯(lián)網(wǎng)專用的方案供選擇，端側(cè)的 SQLlite 很簡潔，服務(wù)側(cè)的時序數(shù)據(jù)庫（如 InfluxDB）則對于時序數(shù)據(jù)插入、更新、計算都很好的優(yōu)化。

關(guān)于是否使用第三方物聯(lián)網(wǎng)平臺，都建議先學習了解一些這些平臺，一是幫助了解系統(tǒng)的范圍邊界，二是避免走彎路，三是可能會降低建造成本。

平臺參考

華為云物聯(lián)網(wǎng)平臺

華為云物聯(lián)網(wǎng)平臺

鴻蒙技術(shù)架構(gòu)

鴻蒙技術(shù)架構(gòu)

時序數(shù)據(jù)庫 InfluxDB

InfluxDB是一種穩(wěn)定可靠，可彈性伸縮的時序數(shù)據(jù)庫服務(wù)。廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)資源監(jiān)控，容器監(jiān)控，業(yè)務(wù)運營監(jiān)控分析，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備遠程實時監(jiān)控，工業(yè)安全生產(chǎn)監(jiān)控，生產(chǎn)質(zhì)量評估和故障回溯。提供時序數(shù)據(jù)自動化采集，壓縮存儲，類SQL查詢，多維聚合計算和數(shù)據(jù)可視化分析能力。

時序數(shù)據(jù)庫 InfluxDB

IoT 大數(shù)據(jù)

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