鄭州中鐵安全公司

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                        我眼中的“物聯網”
                        來源: | 作者:佚名 | 發布時間: 273天前 | 86 次瀏覽 | 分享到:

                        一、物聯網的定義:

                        物聯網是新一代信息技術的重要組成部分,也是“信息化”時代的重要發展階段。其英文名稱是:“Internet of things(IoT)”。顧名思義,物聯網就是物物相連的互聯網。

                        1995年比爾蓋茨在《未來之路》一書中也曾提及物聯網,并且使用了“Internet of things”這個詞匯,但未引起廣泛重視。

                        這有兩層意思:

                        其一,物聯網的核心和基礎仍然是互聯網,是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡,互聯網是把人和信息聯系在了一起;例如我在中國就可以登陸美國的網站,可以去查閱地球背面的圖書館的信息。物聯網,是把人、信息、物體都聯系在了一起,我們可以操控地球背面的機器人,3D打印機。

                        其二,其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間,進行信息交換和通信,也就是物物相息。物物相連,可以讓大家想到工業4.0的概念,未來工廠:機器與機器對話,從需求出發,智慧制造。


                        物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算等通信感知技術,廣泛應用于網絡的融合中,也因此被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。物聯網是互聯網的應用拓展,與其說物聯網是網絡,不如說物聯網是業務和應用。因此,應用創新是物聯網發展的核心,以用戶體驗為核心的創新是物聯網發展的靈魂。


                        如果有人問我,什么是物聯網

                        我一般會本能的指著旁邊的桌椅板凳、花草樹木,說:“桌椅板凳、花草樹木”都可以連入網絡。

                        這樣解釋,雖然很容易讓人理解。但是,這真的是物聯網么?這些桌椅真的需要聯網么?聯網的意義在哪里?

                        海量接入,聽起來,感覺物聯網很美。他們為什么要聯網,如何聯網、聯網之后要干什么。

                        泛物聯網的定義,容易理解,但是沒有意義。

                        所以泛泛的去說,萬物互聯,確實沒有意義。


                        有些搞嵌入式的朋友,會說“物聯網嘛,不就是嵌入式通過無線方式接入網絡嘛,我們一直在干嘛?!?

                        以前我也會這么描述。但是,我覺得這個說法不夠準確:雖然我們可以通過自己方法,把一些數據通過網絡傳輸到遠端。但是這里說的“物聯網”的概念,應該是“internet”這個級別的概念,就是統一標準和協議,全世界組成一張統一的網絡,可以按照我們的需求進行路由和傳輸。

                         物聯網的關鍵,在于“網”,這張網:統一標準、統一協議、全球互聯。當海量接入、電池供電、移動通信、低功耗設計、

                        “智能硬件”與“物聯網”其至今沒有成為現實是因為二者基礎定義都有極大缺陷。這種基礎定義的極大缺陷坑了數不清的人。前者缺乏意義,后者定義寬泛到無意義。


                        二、物聯網的分類:

                                如果有人問我是做什么的,我回答“物聯網”;對方就會覺得,我根本沒有回答這個問題,會說一句:“物聯網概念很寬泛,具體是干什么的?”

                                我一般都會反問:“那你說說,物聯網如何分類,怎么細化?”

                                對方往往就會陷入沉思。

                                有的朋友會按照行業分類:農業物聯網、工業物聯網、倉儲物聯網、智能家居、車聯網、智能電網……

                                有的朋友會按照無線通信協議分:LoRa、NB-IoT、藍牙、wifi……

                                有的朋友會按照場景分:智慧城市、智慧校園、智能家居、車聯網、智能電網……

                                做技術的朋友會問:你組物聯網,是做 硬件、嵌入式軟件、網頁、服務器軟件、APP?

                                

                                首先從技術人員關注的角度,答復一下上面的分類。首先,我們說的物聯網是整個解決方案。無線通信協議的選擇,由于模塊化的發展,其實選擇哪種無線通信協議,沒有絕對的好,也沒有絕對的不好。同時,在相同的應用場景里面,可能多種無線通信方式都可以選擇。我們項目做多了,各種無線通信方式都用過,所以我們設計的iBox也是兼容各種無線通信方式,希望能夠應對各種場景的需求,也方便大家做對比測試,原型開發時方便做驗證你需要無線通信方式。

                                具體通過技術的知識域進行劃分,也有點過時了。目前來說,由于類似阿里IoT的物聯網平臺的建設、開源硬件的發展、手機端軟件的開發平臺的發展,使得一個開發人員能夠完成的信號路徑越來越長。以前,做網站的,即會前段、又會后臺的工程師叫全棧工程師?,F在,物聯網的開發需求,導致每個環節實際都不會太復雜,但是每個環節都需要有人員儲備。

                                如果按照傳統開發模式,一個物聯網的開發應該需要一個:嵌入式開發團隊+網站開發團隊。

                                但是,整體來說,物聯網項目因為包含硬件屬于”硬件項目“,由于硬件人員工資比較低、軟件人員工資相對高(這是社會現實)。軟件項目相對收益高,硬件項目相對底。所以對于物聯網企業來說,要承擔軟件行業的高投入,和硬件行業的低回報(軟件行業:成本低、稅率低、無邊際成本;硬件行業:開發周期長、要備貨壓庫存、物料成本、試錯成本高、)。所以,特別是初創公司,很難按照上圖中的綠色部分進行人員配置,因為這樣無法完成商業閉環。所以,我們的實踐,是按照橘黃色的方式進行人員配置和培養。   

                                當然,由于 人與人的精力、智力、時間的差異不大。如果需要用更少的人去完成更多的事情,就需要有很多客觀條件。

                                我們是不得已這么做,同時,經過我們的實踐,發現這樣不是不可能,是可以實踐成功的。當然,這也是基于:開源化、模塊化、平臺化、標準化,四點的發展。

                                后面我們也會有專門的章節,去講解:”接口標準化“、”云端平臺化“、”硬件模塊化、開源化“。

                                隨著物聯網時代的到來,物聯網工程師能夠實現數據流的打通,知識域的廣度,成為了一個重要的評判標準。而不是簡單傳統的說,我會畫個電路板,就可以成為硬件工程師。

                                由于大量的模塊廠家涌現,讓物聯網的硬件設計,規避了射頻設計。甚至有網友調侃,做物聯網硬件的關鍵技能是“淘寶”。


                                再來看看,有的朋友從場景和行業進行分類。雖然從產品定義的技能和技巧上,需要長期的行業積累,不同行業有差異性。但是從技術實現的角度來看,其實差異不大。

                                由于物聯網架構分割,與早期的ICT強調的”端管云”基本一致。所以在各個網絡層次上,不同行業之間是可以復用的。

                                目前我們所說的物聯網,狹義的來看就是傳感網,主要傳輸低頻、低帶寬的傳感器信號和控制信號。所以硬件通道、軟件協議都可以做成標準化,行業之間的差異不大。

                        云端服務器功能模塊 


                        網絡結構一:GPRS、NB-IOT、3G、4G等直接接入公網

                        網絡結構二、wifi、以太網直接接入局域網,通過路由器接入網絡

                        網絡結構三、通過網關,把設備數據流匯聚之后再傳輸接入公網

                        網絡結構四、通過手機接入網絡

                        網絡結構五、在自組網的過程中,實現多跳:Zigbee、LoRa、藍牙5.0


                        網絡結構固化、云端軟件功能固化、通信協議歸一化,這就導致巨頭會出現做平臺,為大家構建需要巨大資金才能做好的事情。

                        例如阿里IoT平臺,通過構建平臺,幫助大家把一些通用功能完成了:1、安全接入、安全通信;

                        2、未來業務量上來之后,大并發的擴容問題、數據庫優化的問題;

                        3、數據分析;

                        4、與大數據、人工智能等云資源對接的問題;

                        5、設備管理、權限管理、數據管理。

                        由于通過平臺,解決了安全、擴容等問題,大大的解放了生產力。同時,對于中小企業來說,不需要儲備很多高端的人才,例如:軟件架構師;數據庫工程師DBA;大數據工程師。至少在業務的早期和中期的階段不需要。

                        我們這一章節是,分類。最后也沒有答案,其實我想說的是:分類不重要。

                        以前互聯網沒有這么發達的時候,下載到一部好電影,都要在硬盤里面收藏,收藏多了就喜歡分類:王老師的電影、李老師的電影、波多老師的電影、吉澤老師的電影,后來發現還有兩個老師同時演的電影,沒法分類。

                        隨著履歷的提升,后來發現“定義”和“分類”其實都不重要。做出好的產品和作品才是最重要的。電影是這樣,物聯網其實也一樣。


                        三、物聯網的商業案例和現狀:

                        案例1、迄今為止發貨量最大的物聯網產品

                        這是一個最好的時代,這是一個最壞的時代

                        物聯網的概念被吵的如火如荼。NB-IoT好像賊NB,但是看不出其具體NB的點。智能家居、車聯網、智能穿戴這些概念,還沒火起來,就已經過氣了。

                        物聯網的概念如此寬泛,誰要是說他專注“物聯網”,自然就說明此人很不專注。


                        以及大數據等不斷在消費領域推陳出新,甚至日常生活用品都戴上了芯片,配上APP在云端為我們提供大數據服務,愿望總是美好的,

                        大部分的智能消費品仍停留在感測、記錄、上傳的階段,而APP里面除了簡單的數據及圖形化的顯示之外也沒特別的功用,既稱不上大數據也談不來云端的服務,這些產品可以稱得上是聯網產品,但不代表物聯網。

                        但是有一個物聯網產品,其報廢數量可能比其他物聯網產品的發貨量還大。














                        廣州天河

                        廈門同安

                        南京江寧


                        共享單車簡直就是物聯網的一次完美實踐。


                        由于資本的推動,導致其帶來了物聯網第一次浪潮,也加速了這個市場的快速毀滅。當然第二波共享助力車在吸取經驗教訓之后,應該目前來看共享電動助力車實踐的還不錯。


                        共享單車的硬件設計系統的典型框圖,系統的核心是CPU+GSM/GPRS/GPS模塊,還包括了如下幾個功能模塊:

                                從系統結構和硬件結構上來看,共享單車是典型的物聯網應用。有定位、有電池、有太陽能、有通信、海量接入、平臺管理、市場需求量大。


                        只可惜,這是一個兇險得畸形的社會:實際上,在創業初期OFO創始團隊在高校范圍內小規模的做,當時就是盈利的。

                        但走出校園后,猛然發現,市面上居然冒出這么多單車,多到紅橙黃綠青藍紫各種顏色都不夠用了。一通亂戰,猛然發現,用戶獲取成本翻了三四倍了,而且,激烈競爭下,你也不能收費,不然用戶就被別人搶走了。沒有競爭,我們都能活,可一旦開打,誰也活不了,囚徒困境注定雙輸的結局。


                                和共享單車一樣,更多的共享產品也在相似的技術、服務環境中醞釀和推廣。在新的智能產品運營中、在新的商業合作中,系統和系統間、物與物間的關聯增加了,交互的數據流變寬了,相互之間服務的自動化程度和智能化程度都提高了,社會對信息價值的進一步粹取使得一個更加(連接)廣泛、(感知)敏銳、(計算)聰慧的世界正在漸漸地構成。共享似乎是物聯網的一片沃土。


                        案例2、LoRa的用武之地:智能抄表

                        基于目前智慧抄表的發展和趨勢,自動化遠傳抄表是LoRa無線遠傳技術的用武之地,即只部署1個基站抄收整個小區內的LoRa水表,再通過運營商的2G/4G網絡,水司/水務公司在辦公室就能遠程抄收水表數據,全自動遠傳抄表?;蛘呃肔oRaWAN網關,直接實現接入。


                        水氣電表無線抄表主要是以下3點核心需求:可抄到(傳輸距離遠、穿透力強。)、功耗(使電池長時間待機)、雙向交互暢通。


                        一、可抄到(傳輸距離遠、穿透力強。)

                        LoRa利用擴頻技術在傳輸距離和穿透力比傳統的FSK、GFSK更加優良。小區環境復雜,墻體多,障礙物不可控。所以LoRa迅速替代了傳統433通信。

                        二、功耗:電池容量是一定的,要想省電而保證模塊常年的正常運行,降低LoRa的功耗成為智能水表對LoRa技術的又一要求。LoRa呼吸/心跳工作方式,即在休眠一段時間后接收打開搜索喚醒信號,如有喚醒信號則正常收發進行抄表或發現無喚醒信號則進入休眠的工作方式。在整個工作方式里,抄表狀態下的功耗是不能夠節省的,而呼吸狀態只產生休眠和接收功耗,顯而易見,控制接收功耗是關鍵,要做到模塊省電最好的辦法就是盡量縮短接收時間,然而,如果把LoRa擴頻因子調到最高,速率最低,傳輸相同數據的情況下喚醒時間(接收時間)必將被成倍拉長(SF=7, 18.23Kbps;SF=12, 0.3Kbps; 兩相對比可見差異之大),速率太高,距離短,速率太低,太耗電,所以,水表無線抄表中擴頻因子的選擇,即速率的選擇與接收時間必需取得一定意義上的平衡。


                        三、雙向交互:無線水表抄表如果要做成雙向交互的LoRa遠傳抄表系統,無疑只能在功耗、距離上取得平衡,在整個結構中加入中繼器,使用LoRa 做成MESH組網設計才能實現,即LoRa MESH,但是LoRa通過協議做成MESH網絡看上去很美,但很多問題需要協議解決,沖突機制如何設計,中繼與路徑選擇,喚醒方式等等。


                                自然,物聯網還有很多很好的案例,也有很多失敗的案例,我這里就不一一列舉了?,F階段,正府監管是一個非常好的市場,特別是一些AI+IoT的項目逐步出現在市場。


                               我們在城管應用方面做了很多物聯網的應用:共享單車管理、廁所革命、智能垃圾管理、街道門禁管理。 但是一旦市場巨大,在資本的推動下,又會殺的你死我不活。


                        四、物聯網的發展困境:

                        上海冪方科技的藍河博士這句話,確實刺傷了我們這些奮斗在物聯網研發一線的兄弟們,不過我們也確實感受到了貧瘠。

                                困境自然需要良方去解決,且聽下回分解《IoT時代的新開發模式

                        ——接口標準化、云端平臺化、終端開源化》


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