一、物聯(lián)網(wǎng)的定義:
物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分,也是“信息化”時(shí)代的重要發(fā)展階段。其英文名稱是:“Internet of things(IoT)”。顧名思義,物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。
1995年比爾蓋茨在《未來之路》一書中也曾提及物聯(lián)網(wǎng),并且使用了“Internet of things”這個(gè)詞匯,但未引起廣泛重視。
這有兩層意思:
其一,物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng),是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò),互聯(lián)網(wǎng)是把人和信息聯(lián)系在了一起;例如我在中國就可以登陸美國的網(wǎng)站,可以去查閱地球背面的圖書館的信息。物聯(lián)網(wǎng),是把人、信息、物體都聯(lián)系在了一起,我們可以操控地球背面的機(jī)器人,3D打印機(jī)。
其二,其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間,進(jìn)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(yè)4.0的概念,未來工廠:機(jī)器與機(jī)器對話,從需求出發(fā),智慧制造。
物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、識別技術(shù)與普適計(jì)算等通信感知技術(shù),廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)的融合中,也因此被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展,與其說物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò),不如說物聯(lián)網(wǎng)是業(yè)務(wù)和應(yīng)用。因此,應(yīng)用創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心,以用戶體驗(yàn)為核心的創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的靈魂。
如果有人問我,什么是物聯(lián)網(wǎng)
我一般會(huì)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(wǎng)絡(luò)。
這樣解釋,雖然很容易讓人理解。但是,這真的是物聯(lián)網(wǎng)么?這些桌椅真的需要聯(lián)網(wǎng)么?聯(lián)網(wǎng)的意義在哪里?
海量接入,聽起來,感覺物聯(lián)網(wǎng)很美。他們?yōu)槭裁匆?lián)網(wǎng),如何聯(lián)網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)之后要干什么。
泛物聯(lián)網(wǎng)的定義,容易理解,但是沒有意義。
所以泛泛的去說,萬物互聯(lián),確實(shí)沒有意義。
有些搞嵌入式的朋友,會(huì)說“物聯(lián)網(wǎng)嘛,不就是嵌入式通過無線方式接入網(wǎng)絡(luò)嘛,我們一直在干嘛?!?/p>
以前我也會(huì)這么描述。但是,我覺得這個(gè)說法不夠準(zhǔn)確:雖然我們可以通過自己方法,把一些數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端。但是這里說的“物聯(lián)網(wǎng)”的概念,應(yīng)該是“internet”這個(gè)級別的概念,就是統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議,全世界組成一張統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò),可以按照我們的需求進(jìn)行路由和傳輸。
物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵,在于“網(wǎng)”,這張網(wǎng):統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一協(xié)議、全球互聯(lián)。當(dāng)海量接入、電池供電、移動(dòng)通信、低功耗設(shè)計(jì)、
“智能硬件”與“物聯(lián)網(wǎng)”其至今沒有成為現(xiàn)實(shí)是因?yàn)槎呋A(chǔ)定義都有極大缺陷。這種基礎(chǔ)定義的極大缺陷坑了數(shù)不清的人。前者缺乏意義,后者定義寬泛到無意義。
二、物聯(lián)網(wǎng)的分類:
如果有人問我是做什么的,我回答“物聯(lián)網(wǎng)”;對方就會(huì)覺得,我根本沒有回答這個(gè)問題,會(huì)說一句:“物聯(lián)網(wǎng)概念很寬泛,具體是干什么的?”
我一般都會(huì)反問:“那你說說,物聯(lián)網(wǎng)如何分類,怎么細(xì)化?”
對方往往就會(huì)陷入沉思。
有的朋友會(huì)按照行業(yè)分類:農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、倉儲物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、車聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)……
有的朋友會(huì)按照無線通信協(xié)議分:LoRa、NB-IoT、藍(lán)牙、wifi……
有的朋友會(huì)按照場景分:智慧城市、智慧校園、智能家居、車聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)……
做技術(shù)的朋友會(huì)問:你組物聯(lián)網(wǎng),是做 硬件、嵌入式軟件、網(wǎng)頁、服務(wù)器軟件、APP?
首先從技術(shù)人員關(guān)注的角度,答復(fù)一下上面的分類。首先,我們說的物聯(lián)網(wǎng)是整個(gè)解決方案。無線通信協(xié)議的選擇,由于模塊化的發(fā)展,其實(shí)選擇哪種無線通信協(xié)議,沒有絕對的好,也沒有絕對的不好。同時(shí),在相同的應(yīng)用場景里面,可能多種無線通信方式都可以選擇。我們項(xiàng)目做多了,各種無線通信方式都用過,所以我們設(shè)計(jì)的iBox也是兼容各種無線通信方式,希望能夠應(yīng)對各種場景的需求,也方便大家做對比測試,原型開發(fā)時(shí)方便做驗(yàn)證你需要無線通信方式。
具體通過技術(shù)的知識域進(jìn)行劃分,也有點(diǎn)過時(shí)了。目前來說,由于類似阿里IoT的物聯(lián)網(wǎng)平臺的建設(shè)、開源硬件的發(fā)展、手機(jī)端軟件的開發(fā)平臺的發(fā)展,使得一個(gè)開發(fā)人員能夠完成的信號路徑越來越長。以前,做網(wǎng)站的,即會(huì)前段、又會(huì)后臺的工程師叫全棧工程師?,F(xiàn)在,物聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)需求,導(dǎo)致每個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)際都不會(huì)太復(fù)雜,但是每個(gè)環(huán)節(jié)都需要有人員儲備。
如果按照傳統(tǒng)開發(fā)模式,一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)應(yīng)該需要一個(gè):嵌入式開發(fā)團(tuán)隊(duì)+網(wǎng)站開發(fā)團(tuán)隊(duì)。
但是,整體來說,物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目因?yàn)榘布儆凇庇布?xiàng)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(huì)現(xiàn)實(shí))。軟件項(xiàng)目相對收益高,硬件項(xiàng)目相對底。所以對于物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)來說,要承擔(dān)軟件行業(yè)的高投入,和硬件行業(yè)的低回報(bào)(軟件行業(yè):成本低、稅率低、無邊際成本;硬件行業(yè):開發(fā)周期長、要備貨壓庫存、物料成本、試錯(cuò)成本高、)。所以,特別是初創(chuàng)公司,很難按照上圖中的綠色部分進(jìn)行人員配置,因?yàn)檫@樣無法完成商業(yè)閉環(huán)。所以,我們的實(shí)踐,是按照橘黃色的方式進(jìn)行人員配置和培養(yǎng)。
當(dāng)然,由于 人與人的精力、智力、時(shí)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(shí),經(jīng)過我們的實(shí)踐,發(fā)現(xiàn)這樣不是不可能,是可以實(shí)踐成功的。當(dāng)然,這也是基于:開源化、模塊化、平臺化、標(biāo)準(zhǔn)化,四點(diǎn)的發(fā)展。
后面我們也會(huì)有專門的章節(jié),去講解:”接口標(biāo)準(zhǔn)化“、”云端平臺化“、”硬件模塊化、開源化“。
隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來,物聯(lián)網(wǎng)工程師能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)流的打通,知識域的廣度,成為了一個(gè)重要的評判標(biāo)準(zhǔn)。而不是簡單傳統(tǒng)的說,我會(huì)畫個(gè)電路板,就可以成為硬件工程師。
由于大量的模塊廠家涌現(xiàn),讓物聯(lián)網(wǎng)的硬件設(shè)計(jì),規(guī)避了射頻設(shè)計(jì)。甚至有網(wǎng)友調(diào)侃,做物聯(lián)網(wǎng)硬件的關(guān)鍵技能是“淘寶”。
再來看看,有的朋友從場景和行業(yè)進(jìn)行分類。雖然從產(chǎn)品定義的技能和技巧上,需要長期的行業(yè)積累,不同行業(yè)有差異性。但是從技術(shù)實(shí)現(xiàn)的角度來看,其實(shí)差異不大。
由于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)分割,與早期的ICT強(qiáng)調(diào)的”端管云”基本一致。所以在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)層次上,不同行業(yè)之間是可以復(fù)用的。
目前我們所說的物聯(lián)網(wǎng),狹義的來看就是傳感網(wǎng),主要傳輸?shù)皖l、低帶寬的傳感器信號和控制信號。所以硬件通道、軟件協(xié)議都可以做成標(biāo)準(zhǔn)化,行業(yè)之間的差異不大。
云端服務(wù)器功能模塊
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一:GPRS、NB-IOT、3G、4G等直接接入公網(wǎng)
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)二、wifi、以太網(wǎng)直接接入局域網(wǎng),通過路由器接入網(wǎng)絡(luò)
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)三、通過網(wǎng)關(guān),把設(shè)備數(shù)據(jù)流匯聚之后再傳輸接入公網(wǎng)
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)四、通過手機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)五、在自組網(wǎng)的過程中,實(shí)現(xiàn)多跳:Zigbee、LoRa、藍(lán)牙5.0
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)固化、云端軟件功能固化、通信協(xié)議歸一化,這就導(dǎo)致巨頭會(huì)出現(xiàn)做平臺,為大家構(gòu)建需要巨大資金才能做好的事情。
例如阿里IoT平臺,通過構(gòu)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(yè)務(wù)量上來之后,大并發(fā)的擴(kuò)容問題、數(shù)據(jù)庫優(yōu)化的問題;
3、數(shù)據(jù)分析;
4、與大數(shù)據(jù)、人工智能等云資源對接的問題;
5、設(shè)備管理、權(quán)限管理、數(shù)據(jù)管理。
由于通過平臺,解決了安全、擴(kuò)容等問題,大大的解放了生產(chǎn)力。同時(shí),對于中小企業(yè)來說,不需要儲備很多高端的人才,例如:軟件架構(gòu)師;數(shù)據(jù)庫工程師DBA;大數(shù)據(jù)工程師。至少在業(yè)務(wù)的早期和中期的階段不需要。
我們這一章節(jié)是,分類。最后也沒有答案,其實(shí)我想說的是:分類不重要。
以前互聯(lián)網(wǎng)沒有這么發(fā)達(dá)的時(shí)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(fā)現(xiàn)還有兩個(gè)老師同時(shí)演的電影,沒法分類。
隨著履歷的提升,后來發(fā)現(xiàn)“定義”和“分類”其實(shí)都不重要。做出好的產(chǎn)品和作品才是最重要的。電影是這樣,物聯(lián)網(wǎng)其實(shí)也一樣。
三、物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)案例和現(xiàn)狀:
案例1、迄今為止發(fā)貨量最大的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品
這是一個(gè)最好的時(shí)代,這是一個(gè)最壞的時(shí)代
物聯(lián)網(wǎng)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(diǎn)。智能家居、車聯(lián)網(wǎng)、智能穿戴這些概念,還沒火起來,就已經(jīng)過氣了。
物聯(lián)網(wǎng)的概念如此寬泛,誰要是說他專注“物聯(lián)網(wǎng)”,自然就說明此人很不專注。
以及大數(shù)據(jù)等不斷在消費(fèi)領(lǐng)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(shù)據(jù)服務(wù),愿望總是美好的,
大部分的智能消費(fèi)品仍停留在感測、記錄、上傳的階段,而APP里面除了簡單的數(shù)據(jù)及圖形化的顯示之外也沒特別的功用,既稱不上大數(shù)據(jù)也談不來云端的服務(wù),這些產(chǎn)品可以稱得上是聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品,但不代表物聯(lián)網(wǎng)。
但是有一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品,其報(bào)廢數(shù)量可能比其他物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的發(fā)貨量還大。
上海浦東
廣州天河
廈門同安
南京江寧
共享單車簡直就是物聯(lián)網(wǎng)的一次完美實(shí)踐。
由于資本的推動(dòng),導(dǎo)致其帶來了物聯(lián)網(wǎng)第一次浪潮,也加速了這個(gè)市場的快速毀滅。當(dāng)然第二波共享助力車在吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)之后,應(yīng)該目前來看共享電動(dòng)助力車實(shí)踐的還不錯(cuò)。
共享單車的硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的典型框圖,系統(tǒng)的核心是CPU+GSM/GPRS/GPS模塊,還包括了如下幾個(gè)功能模塊:
從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和硬件結(jié)構(gòu)上來看,共享單車是典型的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(gè)兇險(xiǎn)得畸形的社會(huì):實(shí)際上,在創(chuàng)業(yè)初期OFO創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)在高校范圍內(nèi)小規(guī)模的做,當(dāng)時(shí)就是盈利的。
但走出校園后,猛然發(fā)現(xiàn),市面上居然冒出這么多單車,多到紅橙黃綠青藍(lán)紫各種顏色都不夠用了。一通亂戰(zhàn),猛然發(fā)現(xiàn),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(fèi),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?shù)慕Y(jié)局。
和共享單車一樣,更多的共享產(chǎn)品也在相似的技術(shù)、服務(wù)環(huán)境中醞釀和推廣。在新的智能產(chǎn)品運(yùn)營中、在新的商業(yè)合作中,系統(tǒng)和系統(tǒng)間、物與物間的關(guān)聯(lián)增加了,交互的數(shù)據(jù)流變寬了,相互之間服務(wù)的自動(dòng)化程度和智能化程度都提高了,社會(huì)對信息價(jià)值的進(jìn)一步粹取使得一個(gè)更加(連接)廣泛、(感知)敏銳、(計(jì)算)聰慧的世界正在漸漸地構(gòu)成。共享似乎是物聯(lián)網(wǎng)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(fā)展和趨勢,自動(dòng)化遠(yuǎn)傳抄表是LoRa無線遠(yuǎn)傳技術(shù)的用武之地,即只部署1個(gè)基站抄收整個(gè)小區(qū)內(nèi)的LoRa水表,再通過運(yùn)營商的2G/4G網(wǎng)絡(luò),水司/水務(wù)公司在辦公室就能遠(yuǎn)程抄收水表數(shù)據(jù),全自動(dòng)遠(yuǎn)傳抄表。或者利用LoRaWAN網(wǎng)關(guān),直接實(shí)現(xiàn)接入。
水氣電表無線抄表主要是以下3點(diǎn)核心需求:可抄到(傳輸距離遠(yuǎn)、穿透力強(qiáng)。)、功耗(使電池長時(shí)間待機(jī))、雙向交互暢通。
一、可抄到(傳輸距離遠(yuǎn)、穿透力強(qiáng)。)
LoRa利用擴(kuò)頻技術(shù)在傳輸距離和穿透力比傳統(tǒng)的FSK、GFSK更加優(yōu)良。小區(qū)環(huán)境復(fù)雜,墻體多,障礙物不可控。所以LoRa迅速替代了傳統(tǒng)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(yùn)行,降低LoRa的功耗成為智能水表對LoRa技術(shù)的又一要求。LoRa呼吸/心跳工作方式,即在休眠一段時(shí)間后接收打開搜索喚醒信號,如有喚醒信號則正常收發(fā)進(jìn)行抄表或發(fā)現(xiàn)無喚醒信號則進(jìn)入休眠的工作方式。在整個(gè)工作方式里,抄表狀態(tài)下的功耗是不能夠節(jié)省的,而呼吸狀態(tài)只產(chǎn)生休眠和接收功耗,顯而易見,控制接收功耗是關(guān)鍵,要做到模塊省電最好的辦法就是盡量縮短接收時(shí)間,然而,如果把LoRa擴(kuò)頻因子調(diào)到最高,速率最低,傳輸相同數(shù)據(jù)的情況下喚醒時(shí)間(接收時(shí)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(kuò)頻因子的選擇,即速率的選擇與接收時(shí)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(yuǎn)傳抄表系統(tǒng),無疑只能在功耗、距離上取得平衡,在整個(gè)結(jié)構(gòu)中加入中繼器,使用LoRa 做成MESH組網(wǎng)設(shè)計(jì)才能實(shí)現(xiàn),即LoRa MESH,但是LoRa通過協(xié)議做成MESH網(wǎng)絡(luò)看上去很美,但很多問題需要協(xié)議解決,沖突機(jī)制如何設(shè)計(jì),中繼與路徑選擇,喚醒方式等等。
自然,物聯(lián)網(wǎng)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(xiàn)階段,正府監(jiān)管是一個(gè)非常好的市場,特別是一些AI+IoT的項(xiàng)目逐步出現(xiàn)在市場。
我們在城管應(yīng)用方面做了很多物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)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(dòng)下,又會(huì)殺的你死我不活。
四、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展困境:
上海冪方科技的藍(lán)河博士這句話,確實(shí)刺傷了我們這些奮斗在物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)一線的兄弟們,不過我們也確實(shí)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(shí)代的新開發(fā)模式
——接口標(biāo)準(zhǔn)化、云端平臺化、終端開源化》
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