1. 物联网平台概述

我曾在一家智能仪表公司担任软件研发部负责人，对物联网相关业务还是比较熟悉的。在公司的3年期间，主持或参与了多个物联网相关项目的开发工作。

一般来说，物联网项目可以划分为设备--物联网平台--业务平台，如下图：

具体解释下：

• 设备即真实硬件设备，可以通过各种网络协议与物联网平台通讯，最容易理解的就是通过2G/3G/4G进行通讯。当然，由于物联网设备往往要求耗电量低(长续航)、通讯流量低(低成本)，所以会采用COAP/MQTT等专门设计的协议进行通信。
• 物联网平台可以与设备进行通信，包括接收设备上报的数据，以及对设备下发命令。

• 业务平台一般意义上就是我们开发的应用系统了，我们的业务平台无需直接跟设备协议对接，而是通过物联网平台处理。

  上图中，我使用了阿里云物联网平台的示意图。实际上，设备与物联网平台之间的对接协议是多样化的(包括MQTT/COAP等)，物联网平台与业务平台的对接也是多样化的(包括消息队列/HTTP消息推送等)。

2. 阿里云物联网平台的优势

物联网平台的搭建，其实可以有2种路线。

第一种是企业自研。由于物联网平台的复杂性，这种方式成本高、周期长，尤其是物联网平台往往面向海量物联网设备，技术难度是相当大的。

在物联网领域，百万、千万级的设备在线，十亿、百亿级的数据流量是比较常见的。

第二种是使用成熟的物联网平台，例如运营商提供的物联网平台，再就是云厂商提供的物联网平台。

此处以阿里云物联网平台为例，介绍下其优势。

2.1 快速接入

如果是自研的话，免不了跟硬件研发人员沟通设备接入细节。由于应用软件开发人员往往不懂底层硬件通讯协议和机制，所以这样的沟通环节会令人头痛。

如果使用物联网平台，硬件研发人员可以使用设备端SDK，快速连接设备上云，效率高。

如下图，阿里云物联网平台已经提供了多种Link SDK并具备详细文档，相关技术也很成熟。硬件研发人员可以直接使用SDK接入，软件开发人员也只需要面向物联网平台编程，双方都可以实现快速开发。

2.2 超高负载能力

阿里云支持亿级设备规模，自动扩展，保证连接稳定性，设备消息到平台处理时长在50ms以内。

同时具备百万并发能力，架构可水平扩展。核心消息处理系统采用无状态架构，无单点依赖，消息发送失败可自动重试。

原来在开发过程中的高并发、高性能等核心痛点问题，直接就解决了。

2.3 可用性

一些物联网使用场景，例如消防设备报警，是要求极高的可用性的。

阿里云物联网平台采用去中心化，无单点依赖，拥有多数据中心支持。承诺服务可用性达到99.95%以上，未达到可按标准理赔。故障处理1分钟发现、5分钟定位、30分钟解决。

所以采用物联网平台，可用性这块也是相当放心了。

2.4 安全性

看看阿里云物联网提供的安全机制，如果企业自己实现未免有点太复杂了。

• 等保2.0版（三级等保），提供多重防护，保障设备数据安全。
• 接入层使用高防IP防止DDoS攻击。
• 设备认证保障设备安全与唯一性。
• 设备数据传输链路支持TLS加密，保障数据不被篡改。
• 核心密钥和数据加密存储防窃取。
• 云盾护航和权限校验保障云端安全。
• 平台安全由阿里云安全团队守护。

2.5 性价比

除去研发成本，企业在运营阶段要维护的服务器、数据库、消息队列、缓存，无疑会产生庞大的时间和金钱成本。

使用物联网平台的话，计费方式灵活多变，而且性价比很高。

以阿里云物联网平台为例：购买设备数为1万个、消息上下行TPS为100条/秒，规则引擎TPS为100条/秒、总费用在7416元/年。

3. 温度报警器开发

接下来以温度报警器为例，介绍使用阿里云物联网平台开发该产品的全流程。

3.1 开通物联网平台

阿里云产品较多，按下图选择【物联网平台】

进入物联网平台后，点击【立即开通】。

开通后可以看到一个公共实例，这个目前是免费的，我们就用公共实例进行温度报警器开发。

3.2 创建产品

进入公共实例，依次点击【设备管理】-【产品】-【创建产品】：

按下图创建温度报警器产品即可，可以看出我们的设备是通过wifi连网的，然后通过设备密钥进行认证。

3.3 添加设备

接下来，我们添加一个温度报警器产品类型的设备，此处的设备就是与现实中的硬件设备对应的。

点击【添加设备】后，按下图示例添加一台设备。

添加完成后，点击【一键复制设备证书】。

证书信息建议保存备用，具体内容如下：

3.4 定义产品模型

虽然我们创建了产品，但是产品能干啥，有什么属性和功能，目前都不明确。我们可以通过定义产品模型来明确。

进入公共实例的【产品】菜单，点击【查看】：

在【功能定义】中，点击【编辑草稿】。

然后点击【添加自定义功能】。

按下图添加温度属性，对应设备上报的温度。

最后别忘了点击【发布上线】，否则新增的功能不会生效。

3.5 开发硬件设备

此时可以让硬件研发人员，使用阿里云设备端SDK，开发硬件设备。在此期间如果业务平台软件开发人员需要测试，可以用物联网平台提供的【设备模拟器】先行测试，后面会演示如何使用模拟器。

3.6 订阅设备消息

阿里云物联网平台提供了订阅设备消息的功能，如下图，通过AMQP通道将消息传送到我们自己开发的业务系统。

进入公共实例，依次点击【规则引擎 】-【 服务端订阅】-【消费组】-【创建消费组】。

如下图创建温度报警器消费组。

然后依次点击【规则引擎】-【 服务端订阅】-【订阅列表】-【创建订阅】。如下图所示，完成温度报警器产品的设备上报消息订阅。

3.7 开发业务平台

接下来可以开发业务平台，接收设备上报的消息了。

首先下载阿里提供的示例代码包。

该示例是一个maven工程，将工程导入到开发环境如IDEA或Eclipse。

然后打开AmqpClient.java，修改如下参数：

具体参数说明如下：

4. 温度报警器测试

项目参数配置完成后，运行AmqpClient类。此时在消费组详情中可以看到，客户端已经在线了。

此处的客户端ID，即配置的clientId参数，说明订阅已经生效。

依次点击【监控运维】-【设备模拟器】-【启动设备模拟器】。

然后上报一个温度值100，如下图

点击【发送指令】后，控制台日志输出如下：

由于内容太长，截图不好展示，我提取关键信息如下：

{"deviceType":"CustomCategory","requestId":"1657767675834","gmtCreate":1657767676363,"deviceName":"alarmDevice1","items":{"temperature":{"value":100,"time":1657767676360}}}

可以看到，设备上报的温度计对应的时间信息，已经发送到我们的客户端程序了。

对于业务平台而言，我们只需要构建一个maven工程，然后引入阿里云Demo项目中的依赖，并将AmqpClient客户端加入到我们的业务平台即可。

5. 小结

第一，说一下真实设备接入问题，上面的测试我使用了设备模拟器，这个比较简单快速。如果企业具有硬件研发人员，则可以使用阿里云物联网平台的Link SDK实现硬件的快速接入。

第二，说一下上行指令和下行指令问题，上行指的是设备将消息发送到物联网平台，然后物联网平台将消息传输给业务平台的过程。前面所描述的温度报警器上报温度值即为上行指令。

而下行指令指的是业务平台主动发送命令给物联网平台（一般通过HTTP/HTTPS），然后物联网平台将命令发送给设备的过程。

第三，说一下业务平台的功能设计。上面我们已经接收到报警器上传的温度值了，我们可以根据具体情况(例如温度大于50度)给用户发送报警信息。可以通过短信、电话、微信消息来通知用户。

真实设备出厂时，贴上包含设备信息的二维码，用户扫码后填入自己的手机号、住址等信息，这样用户信息就跟设备信息绑定起来了。

最后总结：使用阿里云物联网平台，软硬件研发人员都只需要跟物联网平台对接，阿里云物联网平台具备完善的SDK和文档，十分方便。另外，基于阿里云的技术基石，企业可以轻易的享受高性能、高并发、高可用、高度安全、高性价比，非常有意义。