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大家平時(shí)接觸的都是消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)，而在專業(yè)領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)接觸比較少。本文作者分享了物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)知識(shí)，從發(fā)展到現(xiàn)狀，供大家參考。

2015-2019年，物聯(lián)網(wǎng)賽道異?；鸨?，圍繞物聯(lián)網(wǎng)展開的創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目層出不窮，吸引了大量資本的關(guān)注，創(chuàng)造了無數(shù)財(cái)富神話，共享自行車便是一個(gè)典型案例。然而，2023年阿里云大規(guī)模裁撤物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目組，這一事件標(biāo)志著物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的榮光逐漸轉(zhuǎn)向衰退?！把劭此鹬鞓牵劭此缳e客，眼看他樓塌了?！蔽锫?lián)網(wǎng)行業(yè)從門庭若市到門可羅雀，轉(zhuǎn)瞬之間。

一、什么是物聯(lián)網(wǎng)

聊工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)就不得不說一下物聯(lián)網(wǎng)，相較于互聯(lián)網(wǎng)中各種各樣的定義，我更加喜歡百度百科的定義。這個(gè)定義相對(duì)更加準(zhǔn)確，更加嚴(yán)謹(jǐn)。從業(yè)以來，我見過許多關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的定義，每種定義都存在特定行業(yè)視角，也都有一定視角盲區(qū)。記得之前百度百科對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的定義與現(xiàn)在的描述也有所不同。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，主要是由于物聯(lián)網(wǎng)在不同的行業(yè)環(huán)境中，其業(yè)務(wù)應(yīng)用方式和表現(xiàn)形式存在顯著差異。當(dāng)然或許在不久的未來，業(yè)界對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的定義也會(huì)再次發(fā)生變化。

物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能夠被獨(dú)立尋址的普通物理對(duì)象實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。它具有普通對(duì)象設(shè)備化、自治終端互聯(lián)化和普適服務(wù)智能化3個(gè)重要特征。

— 來源于：百度百科

物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)概念火爆、新穎，主要是來源于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用能夠讓傳統(tǒng)的硬件設(shè)備具備更多的應(yīng)用場(chǎng)景，讓更多不受重視的硬件設(shè)備具備更多的價(jià)值可能性。相較于傳統(tǒng)的智能硬件，具備物聯(lián)網(wǎng)的智能硬件多了一些聯(lián)網(wǎng)能力。

1. 聯(lián)網(wǎng)能力

聯(lián)網(wǎng)能力是指硬件設(shè)備連接互聯(lián)網(wǎng)的能力，并不單指硬件設(shè)備連接的通訊能力。當(dāng)前大多數(shù)的設(shè)備都具備Eth或WiFi通訊模塊，具備這些通訊模塊是設(shè)備具備聯(lián)網(wǎng)能力的前置條件，并不是后置條件。聯(lián)網(wǎng)能力是在通訊能力的基礎(chǔ)上更加強(qiáng)調(diào)硬件設(shè)備的與外部數(shù)據(jù)的交互能力。

互聯(lián)網(wǎng)承載著人類活動(dòng)的半壁江山、是人類擺脫物理邊界暢想世界的技術(shù)載體，只有具備連接互聯(lián)網(wǎng)能力的硬件設(shè)備才可以在當(dāng)前時(shí)代背景下具備更多的價(jià)值可能性，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就是在這一時(shí)代背景下誕生的應(yīng)用技術(shù)。相較于人類歷史上的技術(shù)變更，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展實(shí)在是沒有太多的技術(shù)突破性，更多的是技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的創(chuàng)新。

為了滿足智能硬件設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)能力，物聯(lián)網(wǎng)智能硬件大多都會(huì)依賴于物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)存在，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是連接智能硬件設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)的撮合中心，接入物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的智能硬件設(shè)備就是接入了互聯(lián)網(wǎng)。

2. 聯(lián)網(wǎng)協(xié)議

提到物聯(lián)網(wǎng)，就必不可少的聊到物聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)議。對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的宣傳，大多企業(yè)在面向市場(chǎng)時(shí)多采用“蹭熱點(diǎn)、追政策”的態(tài)度，并沒有說清楚各個(gè)協(xié)議的應(yīng)用方式。下面我將結(jié)合我個(gè)人的理解，向大家介紹我對(duì)物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的理解。

我不是一個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的科班人士，既不懂硬件的開發(fā)，也不懂軟件開發(fā)，只是一個(gè)專注該領(lǐng)域應(yīng)用的軟件產(chǎn)品經(jīng)理。如果在專業(yè)領(lǐng)域的表述詞不達(dá)意，敬請(qǐng)理解。

參考ISO七層模型的標(biāo)識(shí)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的特性，我將所有的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議都分為3個(gè)類型。

相較于應(yīng)用協(xié)議和硬件協(xié)議，組網(wǎng)協(xié)議是我們?cè)谖锫?lián)網(wǎng)宣傳中聽到的最多、聊到最多的協(xié)議種類。組網(wǎng)協(xié)議之所以受到的關(guān)注度高，主要是因?yàn)榻M網(wǎng)協(xié)議在實(shí)際的應(yīng)用中是最多的。

3. 物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)主要是負(fù)責(zé)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的接入，管理接入物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)各個(gè)客戶端。根據(jù)各個(gè)企業(yè)基于不同的產(chǎn)品定位，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的建設(shè)的思路和側(cè)重點(diǎn)也存在一些差異性。原則上物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是不會(huì)承載太多的業(yè)務(wù)屬性，主要的功能基本上是圍繞物模型、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、設(shè)備維護(hù)等業(yè)務(wù)場(chǎng)景展開。

物模型是用于還原智能硬件設(shè)備的屬性、能力、行為特性，將智能硬件設(shè)備的特性數(shù)字化、虛擬化。

二、什么是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的一個(gè)分支，與普通的“泛在物聯(lián)網(wǎng)”不同，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)更加突出物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，重點(diǎn)解決工業(yè)場(chǎng)景下特殊的通訊要求。在解釋工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)之前，我先介紹一下物聯(lián)網(wǎng)到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)演變的內(nèi)因。

1. 發(fā)展與演變

隨著物聯(lián)網(wǎng)在國內(nèi)的快速發(fā)展和延伸，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也面臨應(yīng)用方向的十字路口。一類是以研發(fā)新的物聯(lián)網(wǎng)智能硬件設(shè)備為主，另一類是以研發(fā)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)為主。

• 研發(fā)新的物聯(lián)網(wǎng)終端：例如智能門鎖、智能洗衣機(jī)、智能空調(diào)和智能電表等智能家居硬件。這些智能設(shè)備通常是在硬件PCB設(shè)計(jì)時(shí)直接增加了聯(lián)網(wǎng)芯片模組，使其具備聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)的功能，從而提升設(shè)備在聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下的價(jià)值。
• 研發(fā)硬件聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)：例如DTU、RTU和邊緣網(wǎng)關(guān)等聯(lián)網(wǎng)硬件。這些設(shè)備定位是輔助設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，賦能傳統(tǒng)硬件，讓不能聯(lián)網(wǎng)的大型設(shè)備具備聯(lián)網(wǎng)能力，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備物聯(lián)的目的。

在建筑家居和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域，普遍選擇研發(fā)新的物聯(lián)網(wǎng)終端。而在工業(yè)生產(chǎn)、電力控制和農(nóng)業(yè)器械等領(lǐng)域，則更傾向于研發(fā)特定行業(yè)屬性的聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。導(dǎo)致這種發(fā)展方向上的變化，其原因還是在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用時(shí)所處環(huán)境差異導(dǎo)致的，這兩種路徑的選擇背后主要是基于市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的考量。

例如，在工業(yè)生產(chǎn)線上，單個(gè)設(shè)備的采購成本往往高達(dá)百萬或千萬級(jí)，為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)，全面更新整個(gè)產(chǎn)線的設(shè)備成本過于龐大，因此加裝一個(gè)聯(lián)網(wǎng)硬件網(wǎng)關(guān)成為了最佳解決方案。相對(duì)而言，智能單品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)主要集中在外觀、體積和質(zhì)量等方面，價(jià)格因素的影響較小，因此大多數(shù)智能單品選擇開發(fā)新設(shè)備，而非外掛聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。

由于這兩條發(fā)展路徑存在顯著差異，物聯(lián)網(wǎng)在這兩個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用呈現(xiàn)出截然不同的發(fā)展方向。因此，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)也走出了一條獨(dú)有的道路。

2. 邊緣網(wǎng)關(guān)

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)在于設(shè)備聯(lián)網(wǎng)方式的差異，工業(yè)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)需要借助于聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)才能實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)，在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，我們將具備聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的設(shè)備通常稱為“邊緣網(wǎng)關(guān)”。當(dāng)前，邊緣網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用場(chǎng)景也并不僅限于工業(yè)領(lǐng)域，在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域、城市智能化領(lǐng)域也具備一定的應(yīng)用場(chǎng)景。

如圖所示，邊緣網(wǎng)關(guān)在整個(gè)設(shè)備物聯(lián)過程中主要是起著承上啟下的作用。邊緣網(wǎng)關(guān)通過硬件協(xié)議與現(xiàn)場(chǎng)的工業(yè)設(shè)備進(jìn)行通訊，然后將獲得的設(shè)備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)；同樣的，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)發(fā)下的控制指令也會(huì)通過邊緣網(wǎng)關(guān)向工業(yè)設(shè)備發(fā)送控制指令代碼。在整個(gè)數(shù)據(jù)交互的鏈路中，邊緣網(wǎng)關(guān)主要承擔(dān)著采集、處理、轉(zhuǎn)發(fā)這3個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)。

【采集】

在采集環(huán)節(jié)中，用戶需要在邊緣網(wǎng)關(guān)中設(shè)置工業(yè)設(shè)備的通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)邊緣網(wǎng)關(guān)與工業(yè)設(shè)備本地正常通訊。由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備種類繁多、協(xié)議各異，因此邊緣網(wǎng)關(guān)需要具備多種硬件通訊協(xié)議的連接能力，以適應(yīng)工業(yè)設(shè)備多元化的需求。

【處理】

邊緣網(wǎng)關(guān)在實(shí)現(xiàn)與工業(yè)設(shè)備通訊之后，需要將獲取到的數(shù)據(jù)內(nèi)容轉(zhuǎn)換為物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)便于處理的報(bào)文格式，因此在數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)需要將工業(yè)設(shè)備通訊信息與物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)創(chuàng)建的設(shè)備物模型形成數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系，以便邊緣網(wǎng)關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的高效轉(zhuǎn)換。

【轉(zhuǎn)發(fā)】

工業(yè)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)最終是需要為業(yè)務(wù)服務(wù)，邊緣網(wǎng)關(guān)采集的數(shù)據(jù)也終究要轉(zhuǎn)發(fā)到業(yè)務(wù)端。在此環(huán)節(jié)中，邊緣網(wǎng)關(guān)可以配置各個(gè)場(chǎng)景下的轉(zhuǎn)發(fā)鏈路，實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)的高效分發(fā)。

以上就是邊緣網(wǎng)關(guān)具備的三個(gè)核心業(yè)務(wù)功能，在當(dāng)前市場(chǎng)中邊緣網(wǎng)關(guān)具備的業(yè)務(wù)功能不僅僅只是如此簡(jiǎn)單，還會(huì)具備很多的特色功能和高階功能。

3. 集群部署

在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，工業(yè)制品的生產(chǎn)節(jié)拍都是以秒為單位，工業(yè)設(shè)備之間的協(xié)作都是以毫秒為單位，工業(yè)設(shè)備數(shù)據(jù)交互時(shí)效性非常強(qiáng)。同時(shí)由于工業(yè)設(shè)備的控制邏輯大多都采用“梯形圖”編程指令，對(duì)高頻時(shí)序交互具備良好的包容能力，但在處理異常情況時(shí)的兼容能力普遍不足?；诠I(yè)設(shè)備這種“強(qiáng)通訊、弱交互”的特點(diǎn)，邊緣網(wǎng)關(guān)的高性能、低時(shí)延、高可靠就變得非常重要，也是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)施的基礎(chǔ)。為了應(yīng)對(duì)高并發(fā)、低時(shí)延的場(chǎng)景，滿足高可靠、高穩(wěn)定的要求，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的邊緣網(wǎng)關(guān)也逐步由“單體算力”走向“集群算力”的發(fā)展方向。

關(guān)于集群控制的部署和實(shí)施，這是技術(shù)的范疇，本文不做具體的描述。本文之所提出集群部署的概念主要是為了表達(dá)“邊緣網(wǎng)關(guān)”并非一定要以傳統(tǒng)網(wǎng)關(guān)的硬件形式存在。以高度抽象的視角來看網(wǎng)關(guān)硬件，實(shí)質(zhì)上是一套“邊緣網(wǎng)關(guān)”程序部署在一個(gè)“硬件盒子”中，“硬件盒子”為“邊緣網(wǎng)關(guān)”程序提供了算力支持。同樣的，“邊緣網(wǎng)關(guān)”程序也可以利用高性能服務(wù)的算力資源，部署在服務(wù)器上，兩者之間并沒有本質(zhì)區(qū)別。相反，部署在服務(wù)器上的“邊緣網(wǎng)關(guān)”程序比那些“硬件盒子”的邊緣網(wǎng)關(guān)可以極大減少工業(yè)企業(yè)在日常維護(hù)保養(yǎng)上的投入，在設(shè)備運(yùn)維上更具優(yōu)勢(shì)。

集群部署固然優(yōu)勢(shì)很多，“硬件盒子”也并非一無是處，在一些硬件接口上的豐富性，“硬件盒子”還是具備很好的適用性。

4. 邊緣計(jì)算

邊緣計(jì)算這個(gè)詞語是伴隨工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展而來的，邊緣計(jì)算最好的適用場(chǎng)景也是在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。當(dāng)然邊緣計(jì)算這種處理問題的理念可以適用各行各業(yè)，這里不做討論。下面我就解釋一下我個(gè)人觀點(diǎn)的由來。

1. 邊緣側(cè)分擔(dān)業(yè)務(wù)側(cè)的壓力。工業(yè)設(shè)備通訊都是毫秒級(jí)的，工業(yè)設(shè)備只要開機(jī)基本上不會(huì)關(guān)機(jī)，那么工業(yè)設(shè)備將無時(shí)不刻都在產(chǎn)生設(shè)備聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)。如果這些數(shù)據(jù)不經(jīng)過清洗和篩選，一股腦的全部轉(zhuǎn)發(fā)到業(yè)務(wù)側(cè)，那么業(yè)務(wù)側(cè)將會(huì)承接巨大的并發(fā)，且隨著接入的工業(yè)設(shè)備數(shù)量增加，業(yè)務(wù)側(cè)接收到的數(shù)量將會(huì)呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)的增長。因此在邊緣網(wǎng)關(guān)中通常會(huì)加入一定的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則和數(shù)據(jù)清洗、擬合、篩選策略。
2. 設(shè)備屬性信息的預(yù)處理。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)存在大量的傳感器設(shè)備，這些設(shè)備職責(zé)就是檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境參數(shù)，將環(huán)境變化的數(shù)值實(shí)時(shí)的傳輸?shù)狡渌麡I(yè)務(wù)系統(tǒng)中。為了避免同一數(shù)據(jù)在多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中多次、重復(fù)運(yùn)算處理，一般會(huì)在邊緣網(wǎng)關(guān)內(nèi)對(duì)這類數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，最后將處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
3. 特殊功能的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域攝像頭一類的傳感器接入不在少數(shù)，各類圖像識(shí)別需求也異常旺盛。如果將攝像頭的實(shí)時(shí)畫面不間斷的拉取用做圖像識(shí)別，那么整個(gè)網(wǎng)路鏈路中視頻流將會(huì)占據(jù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)帶寬。這對(duì)任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境都是一個(gè)重大壓力，特別是連接互聯(lián)網(wǎng)時(shí)將產(chǎn)生非常巨大的成本壓力，因此大多數(shù)都會(huì)考慮在邊緣網(wǎng)關(guān)側(cè)增加圖像識(shí)別的能力，然后將圖像識(shí)別的結(jié)果以報(bào)文的方式進(jìn)行傳輸。

加強(qiáng)邊緣側(cè)的計(jì)算能力、提高邊緣側(cè)數(shù)據(jù)處理能力現(xiàn)已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展共識(shí)，這是應(yīng)用的創(chuàng)新，雖然比不上技術(shù)創(chuàng)新的新穎，但是其業(yè)務(wù)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值不能小覷。