什么是物联网平台

 

1、什么是物联网平台

阿里云物联网平台为设备提供安全可靠的连接通信能力,向下连接海量设备,支撑设备数据采集上云;向上提供云端API,服务端通过调用云端API将指令下发至设备端,实现远程控制。

物联网平台消息通信流程图如下。

企业基于物联网平台的业务链路

实现设备消息的完整通信流程,需要您完成设备端的设备开发、云端服务器的开发(云端SDK的配置)、数据库的创建、手机App的开发。

下文介绍物联网平台消息通信链路。

关于设备通信的更多信息,请参见通信方式。

 

上行数据链路

  • 设备通过MQTT协议与物联网平台建立长连接,上报数据(通过Publish发布Topic和Payload)到物联网平台。
  • 您可配置规则引擎,编写SQL对上报数据进行处理,并配置转发规则,将处理后的数据转发到RDS、表格存储、函数计算、TSDB、企业版实例内的时序数据存储、DataHub、消息队列RocketMQ等云产品中,或通过AMQP消费组流转到您的ECS服务器上。
  •  

下行指令链路

  • ECS业务服务器调用基于HTTPS协议的API接口Pub,给Topic发送指令,将数据发送到物联网平台。
  • 物联网平台通过MQTT协议,使用Publish发送数据(指定Topic和Payload)到设备端。

 

2、产品功能

物联网平台主要提供了设备接入、设备管理、规则引擎等能力,为各类IoT场景和行业开发者赋能。

 

设备接入

物联网平台支持海量设备连接上云,设备与云端通过IoT Hub进行稳定可靠地双向通信。

  • 设备开发:提供设备端SDK、驱动等,帮助不同设备、网关轻松接入阿里云。
  • 设备接入引导:提供蜂窝(2G、3G、4G、5G)、NB-IoT、LoRaWAN、Wi-Fi等不同网络设备接入方案,解决企业异构网络管理设备接入的痛点。
  • 提供MQTT、CoAP、HTTP、HTTPS等多种协议的设备端SDK,既满足长连接的实时性需求,也满足短连接的低功耗需求。
  • SDK不同语言或平台功能汇总:开源多种平台设备端代码,提供跨平台移植指导,赋能企业基于多种平台做设备接入。

 

设备管理

物联网平台提供完整的设备生命周期管理功能,支持设备注册、功能定义、数据解析、在线调试、远程配置、OTA升级、实时监控、设备分组、设备删除等功能。

功能特性如下:

  • 提供设备物模型,简化应用开发。
  • 提供设备上下线变更通知服务,方便实时获取设备状态。
  • 提供数据存储能力,方便用户海量设备数据的存储及实时访问。
  • 支持OTA升级,赋能设备远程升级。
  • 提供设备影子缓存机制,将设备与应用解耦,解决不稳定无线网络下的通信不可靠痛点。

 

安全能力

物联网平台提供多重防护,有效保障设备和云端数据的安全。

  • 身份认证
    • 提供芯片级安全存储方案(ID²)及设备密钥安全管理机制,防止设备密钥被破解。安全级别很高。
    • 提供一机一密的设备认证机制,降低设备被攻破的安全风险。适合有能力批量预分配设备证书(ProductKey、DeviceName和DeviceSecret),将设备证书信息烧录到每个设备的芯片。安全级别高。
    • 提供一型一密的设备认证机制。设备预烧产品证书(ProductKey和ProductSecret),认证时动态获取设备证书(包括ProductKey、DeviceName和DeviceSecret)。适合批量生产时无法将设备证书烧录每个设备的情况。安全级别普通。
    • 提供X.509证书的设备认证机制,支持基于MQTT协议直连的设备使用X.509证书进行认证。安全级别很高。
  • 通信安全
    • 支持TLS(MQTT、HTTPS)、DTLS(CoAP)数据传输通道,保证数据的机密性和完整性,适用于硬件资源充足、对功耗不是很敏感的设备。安全级别高。
    • 支持设备权限管理机制,保障设备与云端安全通信。
    • 支持设备级别的通信资源(Topic等)隔离,防止设备越权等问题。

 

规则引擎

物联网平台规则引擎包含以下功能:

  • 服务端订阅:订阅某产品下所有设备的某个或多个类型消息,您的服务端可以通过AMQP客户端或消息服务(MNS)客户端获取订阅的消息。
  • 云产品流转:物联网平台根据您配置的数据流转规则,将指定Topic消息的指定字段流转到目的地,进行存储和计算处理。

    有关数据流转规则的应用场景和优势对比,请参见数据流转方案对比。

    功能项说明
    数据转发到另一Topic实现设备与设备之间的通信。
    数据转发到实例内的时序数据存储实现设备时序数据的高效写入。

    说明 您需购买企业版实例。具体操作,请参见购买企业版实例。

    数据转发到AMQP服务端订阅消费组您的服务端通过AMQP客户端监听消费组获取消息。
    数据转发到消息队列RocketMQ保障应用消费设备数据的稳定可靠性。
    数据转发到消息服务保障应用消费设备数据的稳定可靠性。
    数据转发到表格存储提供设备数据采集和结构化存储的联合方案。
    数据转发到DataHub提供设备数据采集和大数据计算的联合方案。
    数据转发到云数据库RDS提供设备数据采集和关系型数据库存储的联合方案。
    数据转发到时序数据库提供设备数据采集和时序数据存储的联合方案。
    数据转发到函数计算提供设备数据采集和事件计算的联合方案。
  • 场景联动:配置简单规则,即可将设备数据无缝流转至其他设备,实现设备联动。

 

3、产品架构

设备连接物联网平台,与物联网平台进行数据通信。物联网平台可将设备数据流转到其他阿里云产品中进行存储和处理。这是构建物联网应用的基础。

物联网平台架构

 

IoT SDK

物联网平台提供IoT SDK,设备集成SDK后,即可安全接入物联网平台,使用设备管理、数据流转等功能。

只有支持TCP/IP协议的设备可以集成IoT SDK。

具体操作,请参见设备端SDK开发指南。

 

边缘计算

边缘计算能力允许您在最靠近设备的地方构建边缘计算节点,过滤清洗设备数据,并将处理后的数据上传至云平台。更多信息,请参见物联网边缘计算。

 

设备接入

物联网平台提供各类设备端SDK、设备认证方式,支持MQTT、CoAP、HTTP等多种协议,实现设备快速上云。

设备上云后与云端通过IoT Hub进行稳定可靠地双向通信。

IoT Hub具有下列特性:

  • 高性能扩展:支持线性动态扩展,可以支撑十亿设备同时连接。
  • 全链路加密:整个通信链路以RSA、AES加密,保证数据传输的安全。
  • 消息实时到达:当设备与IoT Hub成功建立数据通道后,两者间将保持长连接,以减少握手时间,保证消息实时到达。
  • 支持数据透传: IoT Hub支持将数据以二进制透传的方式传到自己的服务器上,不保存设备数据,从而保证数据的安全可控性。
  • 支持多种通信模式:IoT Hub支持RRPC和PUB/SUB两种通信模式,以满足您在不同场景下的需求。其中,PUB/SUB是基于Topic进行的消息路由。
  • 支持多种设备接入协议:支持设备使用CoAP、MQTT、HTTPS协议接入物联网平台。

 

消息通信

物联网平台支持通过服务端订阅、云产品流转、场景联动、广播通信、RRPC通信等方式,通过配置规则,实现设备、服务器、物联网平台之间通信消息的同步、转化、过滤、存储等功能。

 

设备管理

物联网平台为您提供功能丰富的设备管理服务,包括:生命周期、设备分发、设备分组、设备影子、设备拓扑、物模型、数据解析、数据存储等。

 

监控运维

物联网平台支持OTA升级、在线调试、日志服务、远程配置、实时监控、远程维护等功能。

 

数据分析

数据分析是阿里云为物联网开发者提供的数据智能分析服务,针对物联网数据特点,提供海量数据的存储备份、资产管理、报表分析和数据服务等能力,帮助企业用户更容易地挖掘物联网数据中的价值。

更多信息,请参见物联网数据分析。

 

安全认证和权限策略

安全是IoT的重要话题。阿里云物联网平台提供多重防护,保障设备和云端数据的安全。

  • 物联网平台为每个设备颁发唯一证书,设备使用证书进行身份验证连接物联网平台。
  • 针对不同安全等级和产线烧录的要求,物联网平台为开发者提供了多种设备认证方式。
  • 授权粒度精确到设备级别,任何设备只能对自己的Topic发布、订阅消息。服务端凭借阿里云AccessKey对账号下所属的Topic进行操作。

 

应用场景

物联网平台支持海量设备稳定连接、实时在线,支持云端调用API低延时下发指令,提升各场景中用户体验。下文介绍物联网平台的典型应用场景。

 

共享充电宝

充电宝设备接入物联网平台后,会将其电量和借用状态等信息将上报到云端。充电宝用户扫码后,云端低延时向充电宝下发指令,使其弹出。同时,企业运营者能够实时获知充电宝的运行状况。

共享充电宝

 

智能音箱

播报音箱接入物联网平台后,用户扫码完成支付后,将支付金额实时通过音箱,向用户和商家进行语音播报。

智能音箱

 

智能家居

物联网平台广泛应用于智能家居电器,以智能插座为例,用户可远程查看插座使用情况,并控制其开关,避免因大功率电器过热,发生危险。

您可使用一机一密的方式稳定接入海量设备,防止黑客批量攻击。

智能插座

 

农业设备

使用各种传感器设备和通信网络,实时监控采集农业大棚中数据。传感器设备可通过RS485总线连接网关,再通过网关将其连接到物联网平台,实现在云端展示和管理数据。

农业设备

 

智能媒体屏

媒体屏连接物联网平台后,云上实时感知设备状态,媒体屏实时更新内容,实现媒体屏的智能精细化运营,起到降本增效的作用。

  • 云上可管理所有媒体屏,实现新媒体的智能化内容运营。
  • 企业服务实例可远程下发媒体内容,大大节省传统媒体屏人工维护成本。
  • 实例规格支持灵活扩展,能够支持业务的快速发展。

智能媒体屏

 

 

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