物联网简单介绍

本文档为Thoughtworks面试准备时的资料，以供不时之需。

我今天演讲的主题是物联网。

大纲

我的演讲主要分成 3 大块

• 物联网的定义
• 物联网的分类
• 物联网相关协议简介

什么是物联网

• 物联网（ IoT ，Internet of things ）即“万物相连的互联网”

作为信息技术时代的新兴产物，各种智能家居、以及形形色色的智能硬件等物联网
设备以迅猛的发展速度正悄然地走进千门万户，据统计到今年年底年全球联网的
IoT的设备将增至约几百亿个，可见物联网已经成为了我们生活中不可或缺的重要
组成部分。
那么究竟什么是物联网呢？
物联网 是互联网基础上的延伸和扩展的网络，将各种信息传感设备与网络结合起来而形成的一个巨大网络。在这个网络里人与设备、设备与设备之间的的互联互通。
// 人 - 用户
// 物 - 就是物品上的传感器
//机 - 就是和人交互的设备平台或者处理传感器信号做出反应的服务端

物联网的类别

• 工业控制物联网
• 车载物联网
• 智能家居

从应用场景简单的来分，物联网可以分为 3 类，一类是工业控制物联网，是应用于工业领域的；一类是车载物联网，这是使用在交通领域的，另一类比较常见的是智能家居，这一类最贴近我们的生活。
接下来我就按照不同类别了进行介绍

工业控制物联网

• 信息感知-- 如监控生产设备的生产情况

  
  
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  首先工业控制物联网，它主要出现在工业 4. 0 的时代背景下， 传统工厂的生产线和生产流程，在引入智能终端和智能机器人之后，升级成了现代工厂。

工业控制物联网 比较常见的作用有,

• 信息感知-- 能够持续监控生产设备的生产情况,

比如这是一个工厂的智慧终端显示的内容,在图中我们能看到设备上线和下线的时间。然后工厂中那些设备是可用的，还有以及生产了多少数量的产品等等。这对于管理者来说都是非常有用的数据，比如能计算出工厂的实际产能

工业控制物联网

• 管理决策--如产能的弹性分配

• 生产运行--如仓储和物流管理

  
  
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通过信息感知收集了数据之后，我们可以用来辅助管理决策，并且指导生产运行。比如通过对工厂实际产能的估算，再根据历年订单的分析来预测市场需求，决定生产安排和库存配置，最终并以这为依据调整生产线设备资源分配，便于产能的弹性扩张比如在双十一或者黑五之前必然会有订单的爆发，如果管理者通过对往年的订单的统计找出规律预判到这一点，工厂就要能提前准备好产能，并且还要根据实际情况沟通协调好整条供应链上上下游的供应商，也让他们分配好产能。

//如果出现今年芯片危机，从ps 5 到 bwm车辆都出现产能瓶颈，当然这是疾病意外造成的，很难预测。
另一方面，在具体生产过程中，工业控制物联网能提高仓储和供应链管理能力很多智能仓库的仓库作业人员只需将包裹放在在机器人上，物流机器人就会自动将包裹运送到指定货架，整个过程不超过两分钟的时间。还有智能分拣机器人，每小时能够分拣上万个包裹，提高了包裹的分拣准确性和效率。减轻了工人的负担。

车载物联网

下一类就是车载物联网

• 定位车辆、监控交通流量等作用

  
  
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车载物联网是现在炙手可热的技术，他把车辆连接到互联网。车载物联网能够在行驶中的车辆之间建立无线通信，也能够在过路车辆和路边基站之间建立无线通信，或者和调度中心简历通讯。车联网可以提供车辆位置、感知交通流量、给车主提供限行信息、停车位等信息，也可以通过车辆之间的相互通讯，提前给其他车辆共享路面信息，是道路行驶更加安全，比如高速上面提前预告前方路面抛锚车辆的位置。 另一方面，一旦智慧车辆收集了海量的样本数据，调度中心就可以对数据分析并且做出预测，可以为车主出行提供帮助。比如帮助车主规划更好的行车路线，规避堵车。也能帮助交管部门及时对路面的交通状况进行管控，为交通规划提供依据

这张图里是城市运营车辆的定位信息，比如出租车的定位。

那么调度中心发现有些区域出现缺少客车的趋势，但是又有顾客需求没减少，那么就能及时调度车辆过去。

另外在这张图上，一个城市的道路交通状况一目了然，我们一眼就能看到那些路段堵车，哪些不堵车。这就是车载物联网的很好的应用。

智能家居

第三块呢是智能家居

• 家庭自动化系统 -- 感应灯、感应窗户

• 家庭网关 -- 连接控制联网的智能设备

  
  
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是利用住宅为平台，利用物联网技术和人工智能将家居生活有关的设备连接到一起，让他们智能协作，然后提升生活质量，让家居生活更加便利、舒适。
常见的智能家居有两类，一类是家庭自动化系统比如感应灯，通过感应光线来自动控制照明的强度。或者有人人走过，自动能开灯照明
感应窗户则是在遇到下雨或者外界空气质量变差的情况下，自动关窗的系统
另一类是家庭网关，他是智能家居的信息中枢，她能连接控制家中联网的智能设备，处理各种终端提交的事件，比如我们上面提到的感应灯/感应窗户如果对环境变化
做出了反应，可以通过家庭网关来发送消息通知用户。用户也能直接通过家庭网关来控制设备。比如睡在床上不想动，可以用语音控制
通过家庭网关对智能灯或者智能插座发出信号，来关灯。这是一个非常常见的应用。
家庭网关市面上有很多可以买的，也可以自己动手diy廉价版的家庭网关，我曾经用树莓派diy过家庭网关，就是这个，只要给树莓派装上Homebrigde这个工具，然后使它加入家庭网络，连上智能设备，我是之前用它来自动控制家里yeelight的照明的。

//只需要装上合适的插件就可以了 yeelight 插件就可以了

常见的物联网协议 ZigBee

• 低功耗无线网络协议
• 比Wifi低功耗
• 比蓝牙距离远

接下来我来介绍一些常见的物联网协议

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首先是zigbee，这是一个低功耗的无线网络协议，比wifi功耗低，比蓝牙的距离远，
从这张表上我们能看到zigbee的功耗只有wifi最低情况下的一半，距离又是蓝牙的好几倍。当然这也是有代价的，就是他的传输速率非常低。所以他适合简单内容的通讯。

他的协议模型实际上是个简化版的osi模型，去掉了中间的传输层/会话层/表示层。
他的底下两层是和wifi类似的 物理层提供最底层和物理世界交互的接口
mac层就是无线数据链路的建立 网络层不是用ip协议，网络地址编码方式，主要负责节点的加入和离开管理，数据的传输等等
应用层就是设备之间用应用层协议来通讯

常见的物联网协议 MQTT

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• 一种基于发布/订阅模式的的轻量的通讯协议
• 由客户端和代理Broker组成
  MQTT是一个基于发布/订阅模式的轻量通讯协议
  能用很有限的带宽，为网络设备提供实时可靠的消息服务
  他是属于tcp/ip协议中的应用层的协议
  她一般由客户端和代理Broker组成
  客户发布的事件由代理Broker接收，并由broker按照主题分类发布，其他客户端只订阅感兴趣的主题
  非常轻量，固定头部只有 2 字节，剩下的都是载荷

图里我们能看到，一个温度传感器利用mqtt客户端通过把温度实时传送给broker，
然后mqtt的broker再次把这个温度发布并且推送给订阅了的客户端。

致谢

来源：
维基百科
Was ist Industrie 4.0? https://www.plattform-i40.de/IP/Navigation/DE/Industrie40/WasIndustrie40/was-ist-industrie-40.html
《物联网安全百科》
贾益刚. 物联网技术在环境监测和预警中的应用研究[J]. 上海建设科技, 2010(6):65-67.
易百教程 https://www.yiibai.com/iot/iot-advantage-and-disadvantage.html
解读|流程工业智能优化制造建议及智能工厂应用案例 https://zhuanlan.zhihu.com/p/43271908