开发者学习笔记【阿里云物联网助理工程师认证（ACA）：物联网行业解决方案（五）】
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物联网行业解决方案（五）
九、快速接入AT命令Wi-Fi模组解决方案
1、方案
该方案针对没有联网能力的用户设备，如水桶、桌子、水杯等，此时就需要添加相应的组件使其具备联网的能力，该方案通过外扩的Wi-Fi模块实现设备的智能化改造，在解决用户连接问题的同时，也能够解决用户设备OTA升级、子设备管理等问题，该解决方案在低至4k RAM设备都可以使用。
以上是解决方案的架构图，最下方是没有联网能力的用户设备，包括用户采集电路、用户MCU、用户执行电路等简单的物联网设备、单片机设备。若设备需要联网，可以在其上部添加AT固件Wi-Fi模组，通过模组来提供联网能力，将该设备接入物联网平台。通过物联网平台可以对该设备提供OTA升级及远程物联网设备升级，并对设备进行管理。接入阿里云物联网平台后，还可以使用相应的服务，如数据分析服务、安全运营中心等。设备上云后，即可开发相应的用户物联网应用，如智能生活设备应用、智能楼宇设备应用、智能工业设备应用等。
2、优势
（1）通过三条指令即可快捷接入
因为该Wi-Fi模组将底层的记录过程屏蔽，用户不需要了解其底层内部的实现细节，只需使用它提供的精简的AT指令即可实现快速接入物联网。即该方案将阿里云IoT平台的接入协议、安全能力、OTA能力高度抽象，将设备入网操作通过精简的AT命令暴露给用户，如接入协议、安全能力、OTA能力，用户只需在了解其提供的精简AT指令的基础上，进行少量命令的适配就可以完整使用阿里云IoT平台提供的服务。
（2）可以帮助低资源设备联网
如其MCU运算能力较低，存储空间较低，不能进行安全加密运算，也不能进行相应的存储服务，就将资源占用较多的网络协议站、安全加密、OTA服务等能力外接到Wi-Fi模组上，节省设备资源的占用，使得有串口的设备完成联网改造，设备的适用范围更加广泛。
（3）使串口设备也能实现OTA
因为其将阿里云IoT平台的OTA能力集成到了模组中，用户可以借助模组来完成本地设备的OTA升级。换言之，模组作为OTA代理，它将构件下载到本地后，通过Ymodem协议发送给设备，完成升级，降低对设备缓存空间的要求，并且可以实现流控。
3、应用
（1）医疗监护床应用
为提高应用器械利用率，提高巡检效率，可以将低风险应用设备改造为远程监控的智能物联网设备，可以为医院、养老场所等场景提供更加高效的监控服务。即在既有的自动监护系统中加入AT固件Wi-Fi模组，在短时间内即可完成设备接入改造，实现监护床角度、温度、病人是否卧床等多项参数的实时上报，和已有的医疗管理系统打通，实现联动响应。
（2）太阳能逆变器联网
越来越多的太阳逆变设备为了给用户提供更好的服务，同时统计发电情况，此时就需要给逆变器增加远程运行状况和数据上报能力，如果采用家中的Wi-Fi完成上报，就可以省去一笔可观的通信费用，相较于额外接入蜂窝网或其他网的成本低很多。逆变器厂商就可以将Wi-Fi模组和广域网模组分别做成两个配件，在有条件时使用逆变器的串口，通过Wi-Fi模组进行通信扩展，接入家中的Wi-Fi快速完成设备与阿里云IoT平台的对接，实现设备远程管理和数据采集监控。
十、水环境网格化智能监管解决方案
1、方案
该方案是以智能城市物联网平台为底座，构建水环境网格化、智能监管信息化管理系统以及移动应用app来实现随时随地的水管理，支撑水质监测、污染预警、污染溯源、目标考核等多项水环境综合管理业务。
以上是其整体架构图。在不同的区域使用相应的传感器或设备对水中的数据进行采集，如溶解氧量、pH值、电导率、浊度等，将些数据采集之后，连同它所在的区域一起上传到阿里云IoT城市物联网平台。在此基础上推送到物联网平台之后，进一步构建相应的管理系统或者移动app，如网格化监管平台，在此平台上通过从物联网平台得到的数据，可以进行水质变化趋势分析、水质现状评价、总览水质在线监测。综上，通过物联网平台无需额外搭建网络，通过物联网平台即可实现设备的快速接入、认证、数据上云、数据动态存储、管理、数据运维监控等，无需额外搭建相应的服务器，无需额外进行运维监控，即可将采集到的数据对接到管理平台。此外，移动应用APP，包括支付宝小程序、钉钉、市民服务平台等，这些平台可以用来信息发布，展示各区域的水质情况，这些移动应用app或者平台的数据均来源于阿里云IoT程序物联网平台，有了该平台，就可以快速搭建各类应用APP，快速实现水环境网格化智能监管。
2、优势
（1）对症下药
通过大范围、高密度的“网格组合布点”，形成覆盖整个区域的在线水环境在线监控网格，促进治理水污染由凭经验、凭感觉、粗放式管理向网格化、实时化、精准化治理转变，辅助治理单位及时发现问题，对症下药。
（2）明晰边界，提升处置效率
它以网格划分具体责任人，逐级传递，权责分明，避免跨界断面等敏感区域出现水问题扯皮、推诿现象，提高处置的效率同时也能够有效促进部门的分工和联动，从原来的单一的环保部门作战向多部门协同治理模式转变。
（2）指引产业优化
通过长期的连续监测，对管理手段和治理效果进行评价，能够为政府优化产业结构，推进产业转型升级，制定水污染防治决策支持行动计划等提供科学的依据。因为其采集到的数据都保存到了物联网平台，并未丢失，可以使用物联网平台的大数据分析、人工智能等服务来对数据进行智能化分析和处理，为后续的产业优化提供科学依据，水环境网格化智能监管解决方案。
十一、大气环境网格化智能监管解决方案
1、方案
该方案与水环境网格智能化监管解决方案很类似，主要由大气监控终端、数据监管平台、手机客户端等组成，支持常规六参数（PM 10、PM 2.5、SO2、NO2、CO、O3）的监测，支持其他多种特征污染参数，根据用户所需自由组合、灵活扩展。
上图是其产品的架构图，最底层是监测设备，包括大气污染因子监测设备和气象因子监测设备，这些监测设备采集到的数据上传到物联网平台，再将数据推送到大气监管平台、大气信息发布终端。大气监管平台可以用来对大气网格考核、大气监测数据分析、大气污染智能识别，信息发布终端包括智能小程序、钉钉、市民服务平台等，来展示当前环境的详细情况。同时手机客户端或者监管平台可以将相应的控制命令由物联网平台下发至监测设备，对监测设备进行远程管控。物联网平台打通了大气监管平台和手机客户端与监测设备之间的通道，并且可以对监测数据进行存储智能分析、为大气监管平台提供辅助决策。
2、优势
（1）污染区域全覆盖
该方案中需要大密度布置微型站，灵活配置监测因子，实现全目标、全覆盖双全监测，全面展示区域大气环境质量状态与污染分布，一旦发现超标现象实时报警。
（2）污染成因看得透
对大气趋势段历史数据进行分析、计算和可视化展现，识别大气污染在时间维度上的变化规律，分析不同时期首要污染指标，为管理部门开展精细化环节治理提供数据支撑与决策依据。
（3）污染源头找得到
可以依托环境地图的直观表现和数据回放，识别本地存在的污染源追溯产生污染的源投。在监测设备端可以将相应的地理数据上传到物联网平台，它能够追溯污染产生的源头，并监视其扩散和消散的轨迹，使得政府能够及时确定责任人并消除影响。
（3）监管被动变主动
通过采集到的数据可以定期通报空气质量排名，实现网格的属地量化考核能力，精准量化属地空气污染状态，把压力和责任层层传导，化被动考核变为主动监控，确保分解落实、任务落实，效果真实。
十二、多功能杆解决方案
1、方案
该方案以灯杆为主体，打造集多功能于一体的智能城市信息基础设施，形成智能城市多信息采集来源和多业务入口，构建城市信息感知末梢和民生服务触点，集通讯、信息管理、电气组态控制为一体，根据不同需求灵活选配功能性外设。以下是该方案的架构图：
下层是多功能电杆，它的功能包括环境监测、摄像头、紧急呼叫、充电桩、集中控制器、电子显示屏、公共广播、WiFi覆盖、单灯控制器。即在多功能杆上可以进行充电、打紧急电话、联网、环境监测、装有摄像头、电子显示屏，可以用来投放广告，有单灯控制器控制杆上的灯，还有集中控制器来集中控制该区域。
多功能杆上采集到的数据通过Lora、NB IoT、蜂窝网等联网性的网络技术接入物联网平台，将相应的数据处理之后再推送到城市管理者和市民，城市管理者包括照明管理、环境监测、公共广播管理、视频监控、信息发布，即照明管理可以通过物联网平台管理多功能杆的照明、环境监测，也可以通过物联网平台得到环境监测的数据；公共广播管理可以通过物联网平台向多功能杆发布广播的内容，视频监控可以通过物联网平台来对该区域的情况进行监控。对于市民，提供了充电桩服务、Wi-Fi服务、报警服务，相应的就配置有充电桩管理、公共Wi-Fi管理、一键报警管理。多功能杆可以根据具体的区域、需求选配功能性的外设。如该区域不需要充电桩、电子显示屏，或该区域还需额外的功能性外设，都可以进行添加。
通过多功能杆可以经由物联网平台向城市的不同管理部门提供一系列的服务，同时也方便了市民的生活出行。
2、优势
（1）巧织城市“地网”
可以借助多功能杆在城市中的高密度、高覆盖及固定的位置，由点到面形成天罗地网般的城市基础设施网络，为未来智慧城市提供强有力的支撑，即未来智慧城市需要的一些功能都可以添加到多功能杆，使其具备更加强大的功能。
（2）自带“电”的光环
多功能杆的供电线路可供后续城市市政设施复用，以解决城市所需要设备的布点难、取电难问题。如电杆周边要有相应的用电需求，可以接入充电桩来实现用电需求，也可以接入现成的电源布线来扩展周边的用电需求。
（3）节省空间和成本
多功能杆能够实现过去十种道路杆体的功能，站点点位成本更低，站点业务密集度更高，能够有效节约城市地面空间资源，减少道路施工及城市杆体林立乱象，使城市美观有序。
（4）远程高效运维
多功能杆可以接入物联网平台，通过物联网平台可以远程对多功能杆进行高效运维，对其进行统一管理集约化、可视化管理，基于GIS地图可视化管理多功能杆，实时监测多功能杆上多种设备的状态，故障及时报警，人力维护成本降低接近45%，如磁带管理、安全和人工数据传输。
（5）5G联网的前哨兵
5G时代已经来临，但5G需要超密布组网，就需要大量的小基站。多功能杆就可以充当5G的小基站，因为其具备物联网连接功能，具有供电优势、管理智能、节省空间、掩盖盲点等优势，在智慧路杆上装置5G小基站是最可行的方法之一。
3、现实案例
河南某产业新城，将该城区主干道路上的路灯、环境监测、视频监控、LED广告、Wi-Fi等多项功能集合在一个杆体上，以路灯杆为载体实现互联互通，有效促进了资源的高效集约利用。
十三、总结与思考：智慧农业解决方案
本节课主要讲解了12个解决方案。
随堂思考：智慧农业解决方案
可以从以下几方面去思考：第一，如何实时监控当前农业水、土壤、空气环境；第二，如何来改变农作物生产环境，如调节温湿度；第三，如何进行农作物的防护，如小动物的破坏、害虫的破坏等。
首先，水、土壤、空气的实时监测，需要对水、土壤、空气的数据进行实时采集，此时，需要在相应的位置安装大量的传感器来采集数据。要实时监控这些数据，就需要有平台，在平台（应用软件）上来展示这些数据，数据和软件之间如何打通，并且采集到的历史数据需要保存。如果自己购买服务器或者搭建服务器，十分的费时费力，那么我们可以借助现有的物联网平台阿里云IoT物联网平台，方便快速地接入设备，保证设备的数据安全传输并保存到物联网平台，再将些数据推送到监控端，对数据进行实时监控。
其次，如何改善它的生长环境，如调节温湿度等。在大棚蔬菜中，其温湿度要达到一定程度才能正常生长，就可以在大棚端安装空调、加湿剂，若这些设备没有联网功能，我们可以使用AT固件Wi-Fi模块，该模块可以向阿里云采购，通过模块可以将空调和加湿器接入物联网平台。接入物联网平台之后，可以在终端下发控制指令来控制空调或加湿器的运行。
此外，如何防护农作物。包括小动物的破坏，可以在农作物端加入摄像头、视频采集，把采集到的数据上传到物联网平台，使用物联网平台人工智能分析。若发现小动物在农场中，就启动相应的预警，或者启动农场的铃铛，将小动物赶走。还包括虫害，也需要阿里云的人工智能处理对视频进行处理，若发现有虫害，向用户终端发送警告，用户端采取相应的措施来解除虫害危险。
