破解物联网落地困境-阿里云硬件接入最佳实践
《剑指物联》第五期中，阿里云IoT事业部总经理库伟曾提到物联网实施过程当中的困境。好比在设备厂家层面：智能设备链接不稳定，网络安全差；在ISV层面：标准不统一，集成各厂商的智能设备成本高，时间长，数据打通困难；在用户层面：与产品捆绑紧密，提供的服务割裂，致使用户体验不佳。编程
库老是从整个物联网全网链路来看物联网实施困境的，而个人着眼点仅是其中一个环节，就是硬件接入层这个环节，因为涉及到软硬结合，对很多人来时是一个难点。此外咱们基于设备接入这层，也概括出以下三条物联网落地难点：安全
（1） 须要接入的传感器及智能仪表种类繁多，物理通讯链路多样，通讯协议也各有不一样微信
（2） 施工现场条件各异，有线和无线部署差别大，设备安装、调试难网络
（3） 设备安装量大，又缺乏专门的维护队伍，长期稳定性、可靠性难保证架构
在这里我先讲讲物联网硬件层须要接入的一些传感器、设备、通讯链路及通讯协议，向不太了解硬件的网友扫扫盲，而后再介绍一下咱们的方案是如何实现“一分钟设备快速接入网关，一分钟网关快速上云”的。编程语言
1 物联网领域常见智能硬件
1.1 传感器
如图所列仅是众多传感器中的沧海一粟。而且一样是温湿度传感器，接口能够是多种多样，好比能够I2C接口，也能够是单总线，还能够是RS232或RS485。接口不一样，协议也各异。工具
1.2 智能设备
一样和传感器同样，上图所列的智能设备也是众多智能设备中的九牛一毛。而且好比智能水表，接口也依然多种多样，好比是Mbus或RS485接口，协议有多是Modbus或118协议。性能
1.3 控制设备/智能网关
控制设备和智能网关虽然没有传感器和智能仪表那么海量，但仍是很是众多，其通讯接口，编程语言，操做系统等等都有所差别。测试
2 物联网领域常见通讯类型
2.1有线通讯
l RS485：两线制，差分信号传输，半双工通讯，最大通讯距离公里以上。阿里云
l RS232：三线制，全双工通讯，通常通讯距离小于 10 米。
l 以太网：4 线或 8 线，多主通讯，高性能。普通网线通讯距离 100 米之内。
l CAN：两线制，多主通讯，高性能，高可靠性，每次最多传输 8 个字节的数据。通讯距离公里以上。
l M-Bus：两线制，半双工，专为远程抄表系统专门设计的总线，传送速度为 300 至 9600 Baud。
l 单总线：单线制，主设备口能够直接驱动200米范围的从设备，传输速率通常为16．3Kbit/s，最大可达142 Kbit/s。
l 电力载波：利用现有电力线，经过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。
2.2无线通讯
l Wifi：2.4G/5G射频频段，民用最经常使用无线通讯方式，通讯距离100米内。
l 蓝牙：2.4G短距离无线通讯，常见的通讯距离为10米左右。
l Zigbee：低功耗无线通讯协议，低功率通常传输距离 100 米之内，高功率的 1000 米左右。
l LoRa：基于扩频技术的超远距离无线传输方案。低功耗，多节点。通讯距离 1公里~8公里。
l GPRS：通用分组无线服务技术，广域网通讯。
l NB-IoT：IoT 领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据链接，亦称低功耗广域网(LPWA)。
l 433M/470M无线通讯：小功率经济型无线数传通讯，通讯距离通常1000米左右。
l 数字无线电台：借助DSP技术和无线电技术实现的高性能专业数据传输电台，免申请频段为2.4G，通讯波特率为9600~19200Bps，根据功率不一样，通常通讯距离1公里~15公里
2.3芯片级通讯
l TTL串口：三线制，和RS232或RS485同样，都属于串行通讯，只是为TTL电平，大部分是芯片对芯片，近距离通讯。
l SPI：四线制，高速全双工，同步的通讯总线。
l I2C：两线制，由Philips公司开发的一种简单、双向同步串行总线。
l SDIO：主要为SD卡模块定义的外设接口，有些wifi模块也采用了SDIO接口和MCU通讯。
2.4其余通讯方式
l 模拟量信号输入：0~20mA/0~5V/0~20V
l 开关量信号输入：0~24V
l 继电器信号输出： 通断，干接点
3 物联网领域常见通讯协议
l Modbus RTU：施耐德公司制定的基于 RS485/RS232 的串行通讯总线协议。
l Modbus TCP： 施耐德公司制定的基于以太网的通讯总线协议。
l CJ/T188-2004：中国城镇建设行业标准，主要在抄表系统中经常使用。
l DL/T645-2007：国家电力行业电测量标准化技术委员会颁布的多功能电能表通讯协议。
l TCP/IP：网络通信协议，是Internet最基本的协议，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成（TCP是有链接的协议，UDP是无链接的协议）。
l Http：超文本传输协议，全部的WWW文件都必须遵照这个标准。协议构建在TCP之上。
l MQTT：消息队列遥测传输，IBM开发的一个即时通信协议。目前已经成为主流物联网平台默认使用的通讯协议。
l CoAP：能够理解为精简的Http协议，主要在资源受限的物联网设备上使用。
l PPI：西门子公司专为 S7-200 系列 PLC 开发的通信协议。
l Profibus：是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准。
l CANopen：是一种架构在 CAN 上的高层通讯协协议，包括通讯子协议及设备子协议。
l KNX ：是被正式批准的住宅和楼宇控制领域的开放式国际标准。
l Alink：阿里巴巴推出的一种物联网通讯协议。
4 困境破解之物联网设备端平台
以上咱们能够知道，传感器、智能仪表和控制设备众多，而且接口各异，通讯协议也不同，若是分别开发接入，那工做量将是巨大的，而且因为涉及到代码开发，因为没有通过测试，其稳定可靠性也是很难保证的。
咱们的思路是借鉴工控领域的作法，引入了“组态软件”的概念，只是咱们把组态软件作小，作成了芯片级的组态。能够以最小的代价，最方便的方式，仅经过配置的方式就能够轻松接入各类传感器和设备。
4.1 平台构成
下能够对接各类接口和协议的传感器和设备（经过各类驱动程序实现），上能够经过各类策略，对接各类公有和私有的云平台，而且还能够写各类控制逻辑（经过各类策略实现）。而且具有远程升级和远程调试的能力。
4.2 深度硬件整合能力
考虑到物联网垂直行业的特色，咱们还能够作到各类产品的深度整合，这样不只硬件成本大大下降，实施部署的成本也同时下降了。
针对养殖行业作的九合一智能设备。
针对水处理行业作的水质综合检测仪
4.3 物联网数据组态（YFIOs）
轻量级组态软件，能够在一个单芯片中运行。支持远程升级，远程调试。支持驱动、策略用户二次开发
咱们已经实现经常使用设备的驱动。
4.4 设备快速接入
4.5 平台优点
l 最轻量级组态软件
n 单芯片运行支持，免编程或少编程就能够实现大部分物联网应用场景构建，同时支持远程升级，远程调试。
l 组态粒度最小
n 可基于I2C、SPI和单总线等芯片级接口进行项目组态构建
l 相似产品功耗最低
n 基于ARM Cortex-M芯片构建物联网组态系统，在保证强大功能基础上，功耗能够作到最低。
l 直接入云
n 目前网关已经过微软Azure认证，也支持阿里云、百度云等物联网云平台的直接接入
l 十多年技术积淀
n 2004起开始构建工控组态相关项目，历经WinCE版，Windows版，.NET Micro Framework版和Html5版。
5 困境破解之物联网云端平台
5.1 物联网云平台的优点
l 传统物联网类项目最容易费时间的地方在于通讯环节 -- 通用IoT平台专业开发支持、项目多、迭代快，更容易作到稳定可靠。
l 传统物联网类项目最容易费时间的地方在于多方对接 -- 通用IoT平台标准统一，接口统一，有专门的工具对通讯过程评测，减小对接内耗。
l 传统物联网类项目最容易费时间的地方在于通讯方式多样 -- 通用IoT平台涵盖通讯方式多，而且阿里云IoT面向智慧城市构建，更专业，更多样，更接地气，适合更多的接入场景。
5.2 阿里云物联网平台
l 物联网开发套件
u 基础版
u 高级版
u 边缘计算版
l 物联网一站式开发平台
u 通用版
u 地方版（飞凤平台）
l 阿里云嵌入式OS
u AliOS-Things
5.3 阿里云一站式开发平台
l   设备开发、接入、调试、固件升级 -- 一站式
l   Web、移动开发、市场服务 -- 一站式
5.4 Alink协议简介
Alink是阿里云物联网平台一个端到云的基于Json格式的通讯协议（MQTT & HTTPS）
5.5 云端设备建立&调试
云端能够对设备进行建模，添加各类属性或件。
若是对接成功，还能够很直观的看到相关的实时数据、历史数据和曲线。
5.6 网关快速上云
填写对应的网关和设备三元组，勾选要上传的数据，便可实现网关数据到云。
6 已对接阿里云的项目
l   物联网消防系统监控（基础版）
l   新但愿猪场水表监控（高级版）
l   公寓房物联网远程监控（高级版）
附：《剑指物联》第五期：对话这家中国巨头物联网掌舵人，物联网时代进入倒计时。连接：
附：微信号：yefanqiu （加入请注明：物联网交流）
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每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。
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