中國移動、阿里雲、百度天工三大物聯網平臺技術架構對比

一、 中移物聯網平臺

1. 官網

https://open.iot.10086.cn/

2. 平臺架構

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3. 術語解釋

術語 解釋 別名 產品 OneNET平臺資源(包括設備,APIKey,觸發器,應用等)的集合,一個產品對應唯一的masterkey、產品ID,設備註冊碼,一個產品下包含多個具備同一特徵的設備,多個設備之間的唯一性由SN來區分 項目 數據流 設備屬性,可為設備單項數據屬性,例如溫度=10;也可為設備數據屬性的組合,例如座標=x:10 y:20 —— 數據流模板 產品下所有設備均具備的採集數據屬性,例如空氣質量檢測儀均可以上報“PH2.5”“甲醛濃度”等數據 —— 數據點 設備每次上傳到數據流中的數據 ——

4. 試用

MQTT協議結合OneNET平臺提供的虛擬設備工具進行操作過程如下:

(1)創建產品

在平臺創建一個公開協議產品(設備接入協議類型選擇MQTT協議),這裡不介紹產品創建過程,請參考平臺文檔中心“接入幫助”部分的相關內容。

(2)新增設備

在新建的產品中添加兩個設備(新增設備的過程同樣參考平臺文檔中心“接入幫助”部分的相關內容),一個作為消息發佈者(設備名稱為”PUB”,鑑權信息為”pub123456”)一個作為消息訂閱者(設備名稱為”SUB”,鑑權信息為”sub123456”),如下圖所示。

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(3)下載虛擬設備調試工具

虛擬設備調試工具下載地址:https://open.iot.10086.cn/doc/art433.html#118 找到Mqtt-device並下載,下載完成解壓文件包,在解壓後的文件夾中點擊運行虛擬設備工具 ,登錄界面如下圖所示。

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(4)消息發佈者設備登錄

打開平臺產品信息管理頁面,找到產品ID,在產品的設備列表中找到設備“PUB”的設備ID及設備鑑權信息,輸入登錄信息,選擇登錄服務器並點擊“確定”進行設備登錄,如下圖所示。

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(5)上傳數據點

設備登錄之後,選擇“上傳數據點”菜單,然後選擇“類型7”,如下圖所示。(注意類型7對應的數據流名稱及數據點的說明) 輸入數據流名稱為111,數據流中輸入兩個數據點值123;456,並點擊“上傳”按鈕,如下圖所示。

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打開平臺的設備管理頁面,查看到數據點上傳成功,如下圖所示。

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(6)下發設備命令

打開平臺設備管理頁面,點擊設備的“下發命令”按鈕,輸入下發的命令內容,然後點擊“發送命令”,如下圖所示

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點擊選擇虛擬設備的“平臺指令接收”菜單,查看到設備已收到平臺下發的控制命令,如下圖所示。

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(7)消息發佈與訂閱

消息發佈者創建TOPIC:點擊虛擬設備的“訂閱”菜單,點擊“創建Topic”按鈕,輸入TOPIC名字pub_topic1(讀者可創建自己的TOPIC名字),點擊提交完成TOPIC創建,如下圖所示。

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消息發佈:發佈者設備選擇“發佈”菜單,輸入TOPIC名稱pub_topic1及內容111222333,(注意QOS選擇為0,TOPIC可重複發佈;當QOS選擇為1,TOPIC重複發佈時,PacketID必須遞增填入)點擊“Submit”按鈕,進行消息發佈,消息訂閱者設備選擇“設備TOPIC接收”菜單,我們看到已成功接收到該消息,如下圖所示(作為發佈者PUB,右為訂閱者SUB)。

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5. 應用場景

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二、 阿里雲物聯網平臺

1. 官網

https://helpcdn.aliyun.com/product/30520.html?spm=a2c4g.11186623.6.540.423d1996fVKJze

2. 平臺架構

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1) 物聯網邊緣計算

邊緣計算產品架構

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視頻介紹: http://tbm-auth.alicdn.com/So5HKKLDhwIzm7ZWtaY/OtEfcT7RQTiBOe3cKpL_220105548048_hd_hq.mp4?auth_key=1571627435-0-0-429eea1f454b77e1d01ce03bc278248f

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物聯網邊緣計算主要涉及設備端、邊緣計算端和雲端三個部分:

  • 設備端 開發者使用設備接入SDK,將非標設備轉換成標準物模型,就近接入網關,從而實現設備的管理和控制。
  • 邊緣計算端 設備連接到網關後,網關可以實現設備數據的採集、流轉、存儲、分析和上報設備數據至雲端,同時網關提供規則引擎、函數計算引擎,方便場景編排和業務擴展。
  • 雲端 設備數據上傳雲端後,可以結合阿里雲功能,如大數據、AI學習等,通過標準API接口,實現更多功能和應用。

應用場景-風力發電

在風力發電機組本地網絡中,部署邊緣計算網關,實時採集機組數據。在本地處理採集的數據後,先將數據上傳至阿里雲MaxCompute,再使用大數據訓練模型後,對發電參數,如風向靈敏度、啟動延時參數等做優化。將模型轉化為算法或者規則導入本地邊緣節點,自動調整風電機組參數,提高機組發電性能。

特點:

  • 數據實時採集:多機組多數據點同時採集。
  • 大數據處理:數據上傳至阿里雲後,使用大數據訓練模型。
  • 即時反饋:算法或規則導入本地邊緣節點後,實時自動調整機組參數,實現最優化生產。

2) 設備影子

物聯網平臺提供設備影子功能,用於緩存設備狀態。設備在線時,可以直接獲取雲端指令;設備離線時,上線後可以主動拉取雲端指令。

設備影子是一個 JSON 文檔,用於存儲設備上報狀態、應用程序期望狀態信息。

每個設備有且只有一個設備影子,設備可以通過MQTT獲取和設置設備影子來同步狀態,該同步可以是影子同步給設備,也可以是設備同步給影子。

應用場景

場景1:網絡不穩定,設備頻繁上下線。

由於網絡不穩定,設備頻繁上下線。應用程序發出需要獲取當前的設備狀態請求時,設備掉線,無法獲取設備狀態,但下一秒設備又連接成功,應用程序無法正確發起請求。
使用設備影子機制存儲設備最新狀態,一旦設備狀態產生變化,設備會將狀態同步到設備影子。應用程序在請求設備當前狀態時,只需要獲取影子中的狀態即可,不需要關心設備是否在線。

場景2:多程序同時請求獲取設備狀態。

如果設備網絡穩定,很多應用程序請求獲取設備狀態,設備需要根據請求響應多次,即使響應的結果是一樣的,設備本身處理能力有限,無法負載被請求多次的情況。


使用設備影子機制,設備只需要主動同步狀態給設備影子一次,多個應用程序請求設備影子獲取設備狀態,即可獲取設備最新狀態,做到應用程序和設備的解耦。

場景3:設備掉線。

設備網絡不穩定,導致設備頻繁上下線,應用程序發送控制指令給設備時,設備掉線,指令無法下達到設備。
通過QoS=1或者2實現,但是該方法對於服務端的壓力比較大,一般不建議使用。
使用設備影子機制,應用程序發送控制指令,指令攜帶時間戳保存在設備影子中。當設備掉線重連時,獲取指令並根據時間戳確定是否執行。
設備真實掉線,指令發送失敗。設備再上線時,設備影子功能通過指令加時間戳的模式,保證設備不會執行過期指令。

3) 規則引擎

數據流轉

使用物聯網平臺規則引擎的數據流轉功能,可將Topic中的數據消息轉發至其他Topic或其他阿里雲產品進行存儲或處理。

場景聯動

當觸發器指定的事件或屬性變化事件發生時,系統通過判斷執行條件是否已滿足,來決定是否執行規則中定義的執行動作。如果滿足執行條件,則直接執行定義的執行動作;反之則不執行。

例如,您每天18:00下班回家。在炎熱的夏天,您希望您到家後,家裡的溫度是涼爽、舒適的。您可以創建一條規則,使空調設備自動化,實現這個需求。

3. 術語解釋

|名詞|描述| |-|-|-| |產品|設備的集合,通常指一組具有相同功能的設備。物聯網平臺為每個產品頒發全局唯一的ProductKey。每個產品下可以有成千上萬的設備| |物模型|是對設備在雲端的功能描述,包括設備的屬性、服務和事件。物聯網平臺通過定義一種物的描述語言來描述物模型,稱之為 TSL(即 Thing Specification Language),採用JSON格式,您可以根據TSL組裝上報設備的數據| |設備影子|是一個 JSON 文檔,用於存儲設備或者應用的當前狀態信息。每個設備都會在雲端有唯一的設備影子對應,無論該設備是否連接到 Internet,您都可以使用設備影子通過 MQTT 協議或 HTTP 協議獲取和設置設備的狀態| |規則引擎|通過創建、配置規則,以實現數據流轉和場景聯動|

1. 官網

https://cloud.baidu.com/solution/iot/index.html?_=1571388570942

2. 平臺架構

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天工平臺的服務主要由物接入、物解析、物管理、規則引擎和時序數據庫組成。

規則引擎

作為百度智能雲天工智能物聯網平臺的重要組件,用於將信息根據預先設置好的規則轉發至百度智能雲的其它服務。用戶可通過規則引擎設定消息處理規則,對規則匹配的消息採取相應的轉發操作,如推送給手機APP等;也可以將設備消息無縫轉發到時序數據庫、百度Kafka和對象存儲中進行存儲。

智能邊緣BIE

智能邊緣本地運行包,以容器化、模塊化的方式,賦能無處不在的邊緣計算節點,讓本地設備、網關、控制器、服務器具備數據通訊、本地計算&AI推斷、雲端配置同步等能力;智能邊緣雲端管理套件,提供海量邊緣管理能力,並且對接不同應用生產生態,提供強大的應用集成、測試、管理和分發的能力。

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