通俗易懂物联网(11)：物联网解决方案设计

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在设计一个物联网解决方案时，需要考虑这些方面的内容：物联网网络搭建、设备管理、协议设计、应用场景、系统维护、新建系统还是在旧系统上进行物联网升级、与外部系统的接口、供电与安装等。本文将对这些方面的内容进行一一介绍。

搭建物联网网络

在设计物联网方案时，网络的布局包括：局域物联网、广域物联网、云技术和移动终端。

局域物联网中有低频窄带传输、实时性要求不高的场景；有实时性要求不高但对分组丢失率有要求的场景；有控制响应、数据采集要求高的场景。所谓“众口难调”，为了满足不同的网络场景，在设计时需要选择不同的近距离通信协议。

在设计广局域网时，需要在最开始就考虑到广域物联网的概念，在条件允许的情况下建立移动微基站、Wi-Fi、光纤等信号放大器，建立类似物联网专有的广域网络，最终利用运营商的接入服务或者VPN服务建立起高可靠、带宽固定的物联网广域网络。

对于物联网来说，云技术的引入不仅可以从根本上提高系统的能力(计算机速度、并发性、稳定性、可靠性等)，也极大地缩短了系统的实现周期。带有云技术的物联网方案系统也具有更多的自我扩张性，云技术“一切皆服务”的思想也为行业客户带来了新的商业模式的思考。

移动终端中的移动特性有两个含义：一是控制和展示，在设计方案时要考虑某些数据不光在PC端显示，同时要在移动终端上显示；另外一个含义是利用移动互联网的思维来设计物联网方案，提升用户体验。

设备管理

在一个节点的设备管理中，实际上包括了两个设备：一个是被控制的工业或行业设备，另一个是物联网终端控制设备。

对于被控制的工业设备或者行业设备来说，设备管理包括：状态监测生命周期管理、数据采集、设备控制、设备诊断等几个功能。对于物联网终端控制设备来说，设备管理包括：接口管理、数据分析设备控制、网络连接管理、软件升级、设备位置管理等。

此外，物联网设计方案中要突出设备的深度控制。深度控制是指物联网解决方案提供更多的设备节点和更多的控制方式，因此可以做到方案从顶层到单元的多层控制。

协议设计

物联网协议从设备管理的需求而来，通常包括：数据通信协议、命令控制协议、诊断协议、升级服务协议、长期在线协议和安全协议。

数据通信协议要保证数据从物联网终端控制设备到物联网网关，最后到云端服务器都能够高效地传输。诊断协议要保证在物联网实施过程中快速地部署网络和定位问题，提高系统可靠性。升级服务协议要保证在设备和系统安装后，通过软件升级来完成系统的更新换代。长期在线协议要进行两个方面的考虑，一个是协议层次不断地发送心跳，以保持服务器的状态更新；另一方面是设计自动恢复机制，能够在设备处于异常状态时快速恢复到初始化状态。安全协议在物联网中是必需的，但不会像传统互联网安全协议那样复杂。

应用场景(设备位置)

物联网设备通常为固定位置，移动的物联网场景较少。从设备位置来看，物联网的网络部署是一个挑战，首先需要有线、无线，近距离多重网络才能达到有一定质量的网络环境；其次需要传感器长期监测网络环境和设备运行环境；再次是设备的生命周期要尽量地长，且设备生命周期管理预测机制要能够考虑到方案中；最后是设备的安装也很重要。

新建系统还是在旧系统上进行物联网升级

如果是旧系统改造，那么考虑更多的是现有设备的物联网化升级；如果是新建系统，方案设计要考虑更多的物联网技术，需要分批分阶段地实施。

供电与安装问题

供电问题(或者说电池问题)往往是阻碍物联网实施的一个实际问题，需要在设计物联网解决方案时重点考虑。

安装是物联网的另外一个难点，因为很多设备需要重新部署，并且在方案设计时要充分考虑设备的耐用性。

总结

本文介绍了物联网解决方案的设计，具体包括：物联网网络搭建、设备管理、协议设计、应用场景、系统维护、新建系统还是在旧系统上进行物联网升级、与外部系统的接口、供电与安装等。由于物联网的复杂性，很难在最开始就将所有的问题都考虑到，需要大家在物联网实施的过程中慢慢积累经验，以设计出优秀的物联网解决方案。