什么是物联网 (IoT)?

物联网 (IoT)是指由物理设备(“事物”,例如配备传感器和软件的车辆、可穿戴设备和家用电器)以及使这些“事物”能够收集、存储和分析数据以实现任务和流程自动化的技术平台和协议组成的众多网络。

物联网如何运作?

物联网系统通过物联网设备或应用与云端之间的实时数据收集和通信,或物联网设备与应用本身之间的相互通信来工作。

从本质上讲,物联网系统有三个组成部分:

  • 智能设备——收集和传递数据的“事物”
  • 物联网应用——接收和存储数据的服务、软件和平台
  • 用户界面——数据的管理和呈现(例如网站)

物联网平台

商业和开源物联网平台提供了一系列用于构建和管理物联网应用的功能和服务,使企业和开发人员更容易创建物联网系统。

这些平台通常基于云,提供至少可以构建、管理、存储和分析物联网应用数据的工具和服务。 物联网系统的平台选项包括 Amazon Web Services (AWS)、Microsoft Azure、Google Cloud 和 IBM Watson。

物联网的类别和类型

物联网类别基于特定行业内常用的设备和应用。 常见的物联网类别包括:

  • 消费者物联网: 用于日常消费者生活,例如智能家居中心、可定制冰箱以及可穿戴健康和健身追踪器。
  • 工业物联网: 用于自动化和优化制造及其他工业流程。 例如,检测设备故障、加快维修、减轻损害、跟踪库存水平和监控生产线的设备和应用。
  • 商业物联网: 用于改善客户体验并优化零售、酒店和医疗保健行业的业务运营。 例如,通过扫描来追踪购买情况、自动执行餐厅订单或实现远程医疗预约。
  • 医疗保健物联网: 严格用于医疗保健环境中监控患者、改善护理和收集实时医疗设备数据。
  • 农业物联网: 用于农业环境。 例如,监测牲畜活动和健康状况的传感器、跟踪和报告土壤健康状况的设备,以及向连接系统发出天气状况和温度变化警报的应用。
  • 智慧城市物联网: 用于城市环境中的智能照明、交通监控和废物管理。
  • 自主物联网: 用于自主操作以前需要人工干预的机器,例如自动驾驶汽车和无人机。
物联网为何如此重要?

物联网简化了许多过去相对繁琐的日常事务。 想想您上次订购生日、周年纪念日或其他礼物时,无法追踪包裹是否会在活动前到达。 该订单的处理、跟踪和交付现在都由各种物联网设备和应用协调。

上面的类别中概述了许多其他示例——从医疗到农业用例——每个示例都说明了现代世界在多大程度上依赖物联网设备。

物联网的优势

通过实时通信,物联网系统可以改进:

效率

物联网系统可以自动化和优化各种流程,减少人工干预的需要并提高制造业、运输业和农业等行业的效率。

节省成本

物联网系统可以通过提高能源效率、减少浪费和优化资源使用来帮助降低成本。

实时监控

物联网系统可以对设备和环境因素进行实时监控,从而及时响应问题并防止停机。

提高安全性和保障性

物联网系统可以通过实时监控和检测潜在危险或安全威胁来提高安全性。

增强客户体验

从智能家电到可穿戴设备,物联网系统可以为客户提供更加个性化、无缝的体验。

数据收集与分析

物联网系统生成大量数据,这些数据可以被收集、分析并用于指导决策、识别趋势和优化流程。

物联网的缺点

虽然物联网系统可以帮助改善许多行业,但它们也面临着一系列独特的挑战和风险:

生产成本

物联网系统的购买成本可能很高,并且一旦部署就会产生额外费用。 对于小型或中型公司来说,投资物联网可能不具成本效益。

推荐: 在投资之前仔细评估采用物联网的成本和收益,包括开发、维护和保护物联网设备的成本。

安全

物联网系统容易受到安全漏洞的攻击,这可能导致敏感数据被盗或关键系统中断。

推荐: 使用强大的加密协议和身份验证机制保护物联网设备和应用,同时监控可疑活动。

資料保隱

物联网设备和应用收集大量数据,其中可能包括个人和组织的敏感信息。

推荐: 确定提供物联网服务所需收集的最少数据量。 对数据收集行为保持透明,并采取措施保护被收集数据的个人和组织的隐私。

互操作性

物联网设备和应用通常使用不同的技术和协议构建,这使得它们难以与其他系统和设备集成。 物联网系统是不断发展的行业的一部分,如果没有一套普遍接受的标准和协议,设备和系统很快就会变得孤立或分散。 这可能导致兼容性问题以及管理和维护物联网系统的困难。

推荐: 尽可能实施标准协议和数据格式。 业界需要建立标准来提高互操作性。

复杂

物联网系统包含许多设备和数据源,这可能会使快速扩展变得困难。

推荐: 对于负责物联网系统的团队来说,重要的是要清楚了解支持物联网系统所需的架构和基础设施,以及管理和维护它们所需的技能和资源。

物联网设备如何通信?

在讨论物联网设备和用例应使用哪种协议或技术时,连接性需要成为重点考虑的因素。 物联网设备通常使用基于云的物联网平台,该平台提供一系列服务,包括设备管理、数据存储和分析。

为了与设备通信,物联网平台通常使用API和协议,例如 HTTP、消息队列遥测传输 (MQTT)和受限application协议 (CoAP)。 其他一些沟通方法包括:

  • Wi-Fi ——通常用于所有设备都位于 Wi-Fi 接入点范围内的情况(例如,智能家居或医院中监测健康统计数据的患者可穿戴设备)。 Wi-Fi 通常提供不错的覆盖范围,有利于高速数据传输和低延迟。
  • 蓝牙——作为一种日常通信方式,蓝牙非常适合需要在物联网设备之间短距离共享的信息(例如,使用无线耳机在智能手机上听音乐)。
  • Zigbee——这种低功耗无线通信协议通常用于工业环境,仅使用所需的最低消耗。 因此,Zigbee 非常适合需要长时间运行而无需充电的设备。 Zigbee 还可以在单个网络中同时支持多个设备。
  • LoRaWAN——一种低功耗、广域 (LPWA)、长距离无线通信协议,常用于农业、智慧城市和其他长距离通信至关重要的情况。 LoRaWAN 是基于专有无线电通信技术 LoRa 的云层。
  • 蜂窝网络——由于其通过基于云的系统覆盖范围广泛,因此是长距离使用案例的可行选择。 话虽如此,由于税费和定期维护的原因,蜂窝网络的成本可能会很高。
物联网软件开发涉及哪些内容?

物联网软件开发可能涉及各种任务,例如开发物联网设备的固件和驱动程序、设计和实施设备和后端系统之间的通信协议、构建基于云的平台来管理和分析来自物联网设备的数据,以及开发移动或 Web应用来与物联网平台交互。

负责物联网软件或设备开发的开发人员必须考虑安全和隐私问题。 物联网设备通常连接到敏感系统和网络 - 通常受制于多层身份验证、限制访问和其他旨在防止网络攻击和数据泄露的强大安全措施。

物联网开发人员所需的技能因行业和公司而异。 例如,自动驾驶汽车公司的开发人员需要有使用云系统的经验,因为信息共享来自车辆传感器。

物联网开发工作所需的其他技能包括:

  • 机器学习和人工智能
  • 编程语言(包括但不限于 JavaScript、Python 和 C)
  • Node.js 开发
  • 云计算
  • 信息安全
  • UI 和 UX 设计
  • 大数据分析
采用物联网技术前应考虑的事项

有兴趣采用物联网的软件开发人员需要首先建立一个用例。 问问自己: 物联网技术如何应用于这一特定的业务问题或机会? 这可以是任何事情,从优化现有的外部流程到简化内部工作流程。 确定用例后,开始制定实施物联网技术来解决问题的策略。

接下来,研究物联网平台。 牢记您已确定的用例,根据您的解决方案所需的特定特性和能力来评估平台选项。 然后,对决赛选手进行测试。 与任何软件开发项目一样,测试和迭代您的物联网应用以确保它们按预期运行非常重要。 这可能涉及进行用户测试、对物联网设备和网络进行负载测试以及在实际环境中监控应用的性能。

最后,进行安全检查。 物联网设备和网络可能容易受到安全漏洞的攻击,因此采取措施保护您的物联网应用和数据非常重要。 这可能涉及实施强加密协议,使用安全身份验证机制

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