IoT sistem çerçevesine giriş
Aşağıda birkaç temel konu tartışılacaktır:
Cihaz ağa nasıl bağlanır?
Cihazlar arasında nasıl iletişim kurulur?
IoT verilerinin amacı nedir?
Bir IoT sistemi çerçevesi nasıl oluşturulur? Teknik mimarisi ne olacak?
IoT terminalinin yazılım sistemi mimarisi?
IoT bulut platformu sistem mimarisi?
1. IoT cihazları ağa nasıl bağlanır?
Yalnızca cihaz ağa bağlandığında bir IoT cihazı olarak kabul edilebilir. Burada iki temel nokta vardır: erişim modu ve ağ iletişim modu.
Cihaz erişim yöntemi:
Şu anda 2 erişim yöntemi var
Doğrudan erişim: IoT terminal cihazının kendisi, cihaz tarafında NB-IOT iletişim modülleri ve 2G iletişim modülleri eklemek gibi doğrudan ağa erişmek için ağ oluşturma yeteneğine sahiptir.
Ağ geçidi erişimi: IoT terminal cihazının kendisi ağa erişme yeteneğine sahip değildir.Yerel ağ oluşturulduktan sonra ağ geçidi üzerinden ağa bağlanması gerekir. Örneğin, terminal ekipmanı zigbee aracılığıyla kablosuz olarak ağa bağlanır ve ardından her cihazın verileri Zigbee ağ geçidi aracılığıyla ağda birleştirilir. Yaygın olarak kullanılan yerel kablosuz ağ teknolojileri arasında Zigbee, Lora, BLE MESH, sub-1GHZ vb. Bulunur.
IoT cihazlarında, IoT ağ geçitleri çok önemli bir rol oynar. Yerel alan ağı ve harici erişim ağı arasındaki akıllı cihaz. Ana işlev, ağ yalıtımı, protokol dönüştürme / uyarlama ve veri ağı iç ve dış iletimidir.
Tipik bir IoT ağ geçidi mimarisi aşağıdaki gibidir:
Ağ iletişim yöntemi
Yaygın olarak kullanılan iletişim ağlarının başlıca iki yolu vardır:
Mobil ağ (ana dış mekan ekipmanı için)
Mobil ağ 2G / 3G / 4G / 5G / NB-IOT vb.
Geniş bant (esas olarak iç mekan ekipmanları için)
WIFI, Ethernet vb.
2. Nesnelerin İnterneti cihazları ağa bağlandıktan sonra M2M ve M2C iletişimi nasıl yapılır?
IoT cihaz terminali ağa bağlandıktan sonra IoT uygulamasının yalnızca başlangıcıdır. Cihaz ağa bağlandıktan sonra, cihaz ve cihazın birbiriyle iletişim kurması ve cihaz ile bulutun birbiriyle iletişim kurması gerekir. Nesnelerin İnterneti'nin değeri ancak birlikte çalışabilirlik yoluyla açığa çıkarılabilir. İç iletişim gerekli olduğundan, bir dizi IoT iletişim protokolü gereklidir. Yalnızca bu protokol setini takip eden cihazlar birbirleriyle iletişim kurabilir ve veri alışverişi yapabilir.
Yaygın olarak kullanılan IoT iletişim protokolleri nelerdir? Esas olarak aşağıdaki protokoller vardır: MQTT, COAP, vb. Ortak bir noktaları vardır, hepsi mesaj modeline göre uygulanır. Cihaz ile cihaz arasındaki ve cihaz ile bulut arasındaki iletişim mesaj alışverişi ile gerçekleştirilir ve mesajlar iletişim verilerini taşır.
3. IoT cihazları bulut platformuyla veri alışverişinde bulunduktan sonra ne yapmalıyız?
21. yüzyılda en önemli olan nedir? veri. Büyük miktarda IoT cihaz verisi olduktan sonra, insanlar verilerdeki kuralları kazabilir, verilerdeki ticari değeri ortaya çıkarabilir ve cihazın gelecekteki durumunu tahmin edebilir.
IoT veri uygulamaları için birkaç seviye vardır
1. Temel uygulama: izleme
Cihaz verileri Nesnelerin İnterneti aracılığıyla toplandıktan sonra, cihaz veri durumu önceden ayarlanmış durumu aşarsa, ilk seferde otomatik olarak alarm verir ve yönetici ilk seferde işlemeye başlar ve uzaktan işlemlerle komutlar verebilir. Sorunu en kısa sürede çözün.
2. Gelişmiş uygulama: rapor istatistikleri
İstatistiksel yöntemlerle, ekipmanın geçmiş işletim verilerinin istatistiksel analizi. Farklı raporlar farklı boyutlarda analiz edilebilir. Ardından bunu yöneticinin önünde bir grafik veya büyük bir ekran biçiminde görüntüleyin. Yönetici, tüm IoT cihazının çalışma durumunu hızlı ve sezgisel olarak anlayabilir.
3. Gelişmiş uygulama: veri madenciliği / makine öğrenimi
Bu bölümün verilerden değerli şeyler çıkarması gerekiyor. Örneğin, ekipman verilerinin belirli bir süre boyunca sürekli olarak izlenmesi ve analiz edilmesi yoluyla, geçmişte yapılan ekipman çalıştırma ve bakım deneyimiyle birlikte, ekipman arızası olasılığını ve arızadan sonraki olası nedenleri tahmin etmek ve bakım planları sağlamak için makine öğrenimi yöntemleri kullanılır. Az önce verilen örnek, Nesnelerin İnterneti'nin gelişmiş uygulamalarında buzdağının görünen kısmıdır. Mevcut sıcak AI teknolojisini tanıtarak. Nesnelerin İnterneti, Akıllı Nesnelerin İnterneti haline gelebilir. Belki yakın gelecekte, insanlar ve cihazlar özgürce konuşabilir ve cihazlar da birbirleriyle konuşabilir ve otomatik olarak en uygun kararları verebilir.
Özetle, Nesnelerin İnternetinin değeri, üretim verimliliğini, yönetim verimliliğini artırmak ve sosyal üretkenliğin iyileştirilmesini büyük ölçüde teşvik etmektir.
4. Bir IoT sistemi çerçevesi nasıl oluşturulur? Teknik mimarisi ne olacak?
IoT terminal ekipmanı yazılım sistemi mimarisi
Özetle, iki ana tür ortak sistem çerçevesi vardır: RTOS'a sahip olanlar (işi paralel olarak tamamlamak için birden fazla işlemin gerekli olduğu karmaşık iş senaryolarının işlenmesi) ve RTOS'siz olanlar (genellikle tek bir iş senaryosuyla ilgilenenler)
RTOS cihazı olmayan terminal sistemi çerçevesi:
RTOS ekipmanlı terminal sistemi çerçevesi:
RTOS nedir? Gerçek zamanlı çoklu görev işletim sistemi ile birlikte, terminal cihazında birden fazla görev paralel olarak çalıştırılabilir. Her görev bir işlemden sorumludur. Paralel çalışma sayesinde, gerçek zamanlı yanıt ve verimlilik iyileştirilir.
Genel olarak RTOS gerçek zamanlı işletim çekirdeğinde bulunan önemli bileşenler aşağıdaki gibidir:
Görev planlaması
Görevler arasında senkronizasyon ve iletişim
Bellek ayırma
Kesinti yönetimi
Zaman yönetimi
Aygıt sürücüsü
Örnek olarak görev planlama bileşenini alın:
Gömülü işletim sisteminde görev, CPU üzerinde çalışan en küçük birimdir. Genellikle biraz daha karmaşık bir IOT APP birden fazla görevle tamamlanır. Örneğin, bazı görevler kullanıcı olay girdisini ve UI görüntüsünü işlemekten sorumludur, bazı görevler veri iletişiminden sorumludur ve bazı görevler iş mantığı işlemesinden sorumludur.
Bir sistemde çalışan birden fazla görev olduğundan ve CPU kaynağı gerçekten tek olduğundan, bu CPU üzerinde aynı anda yalnızca bir görevin çalışmasına yol açar. Bu nedenle, her görevin CPU üzerinde çalışma şansına sahip olması için, görev zamanlaması kavramı dahil edilmiştir. Görev planlamasının belirli kurallara uyması gerekir Genelde hangi kurallara uyulur?
Üç yaygın programlama yöntemi vardır: biri önceliğe dayanır, biri zaman dilimine dayanır, diğeri ise öncelik ve zaman dilimini birleştirerek çizelgelemedir.
Örnek olarak öncelikli planlamayı alın Görevleri tanımlarken, her göreve bir öncelik atayın.Çalışırken, önce yüksek öncelikli görevler çalıştırılacaktır. Yüksek öncelikli görevler kalmayıncaya kadar, düşük öncelikli görevler çalıştırılmaz. Düşük öncelikli bir görev CPU kaynaklarını alırsa, ya yüksek öncelikli bir görev hazırsa?
İki işleme yöntemi:
Koşmaya devam et
Önleyici.
Yüksek öncelik, CPU kaynaklarını çalışma durumuna girmeye öncelik verir.
Diğer bileşenler tek tek listelenmemiştir.
IoT bulut platformu sistem mimarisi
IoT bulut platformunun sistem mimarisi temel olarak dört ana bileşeni içerir:
Cihaz erişimi
Ekipman yönetimi
Kural motoru
Güvenlik kimlik doğrulaması ve yetki yönetimi
Cihaz erişimi
Ekipman erişiminin temel amacı nedir?
Birden fazla cihaz erişim protokolü içerir, en yaygın olanı MQTT protokolüdür. Bazı bulut bilişim satıcıları da MQTT protokolünü benzersiz bir erişim protokolüne dönüştürdü.
Milyarlarca cihaz olabilecek uzun bağlantı yönetimini sürdüren eşzamanlı bağlantı yönetimi.
Milyarlarca cihaz bağlantısı nasıl yönetilir? Şu anda açık olan MQTT proxy sunucularının çoğu, aynı anda en çok yüz binlerce cihaza bağlanabilen bağımsız sürümlerdir. Bu nedenle, milyarlarca bağlantıyı yönetmek istiyorsanız, yük dengeleme kullanmanız ve dağıtılmış bir mimari kullanmanız gerekir. Dağıtılmış bir MQTT proxy sunucusunun bulut platformunda dağıtılması gerekir.
Ekipman yönetimi
Genel olarak cihazlar, cihaz oluşturma yönetimi ve cihaz durumu yönetimi dahil olmak üzere bir ağaç yapısında yönetilir. Kök düğüm, ürünle başlar, ardından aygıt grubu ve ardından belirli aygıtla başlar.
Esas olarak şu yönetimi içerir: ürün kaydı ve ekipman ilavelerinin yönetimi, üründeki silmeler ve değişikliklerin yönetimi, ekipman haber sürümünün yönetimi, OTA ekipman yükseltme yönetimi, vb.
Kural motoru
IoT bulut platformları genellikle mevcut bulut bilişim platformlarına göre oluşturulur. IoT bulut platformu tarafından sağlanan işlevlere ek olarak, Nesnelerin İnterneti'nin olgun bir işletmesinin genellikle bulut ana bilgisayar, bulut veritabanı vb. Gibi bulut bilişim platformu tarafından sağlanan işlevleri de kullanması gerekir. Kullanıcılar, bulut ana bilgisayarlarda web endüstrisi uygulama hizmetleri oluşturabilir.
Kural motorunun ana işlevi, IoT platformundaki verileri filtrelemek ve diğer bulut bilişim ürünlerine iletmektir. Örneğin, cihaz tarafından bildirilen veriler, tablo deposu veritabanı ürününe iletilebilir.
Kural motorunun genel kullanımı: SQL benzeri dil, kullanıcılar SQL dili yazarak verileri filtreleyebilir, verileri işleyebilir ve verileri diğer bulut bilişim ürünlerine veya diğer bulut bilişim hizmetlerine gönderebilir.
Güvenlik kimlik doğrulaması ve yetki yönetimi
IoT bulut platformu tarafından her cihaz için verilen sertifika, cihazın bulut platformuna erişmesine izin vermek için sertifikanın geçirilmesini gerektirir. Bulut platformlarının minimum yetkilendirme ayrıntı düzeyi genellikle cihaz düzeyindedir.
Bahsettiğimiz sertifikalar genellikle iki türe ayrılır: biri ürün düzeyinde sertifika, diğeri ise cihaz düzeyinde sertifikadır. Ürün düzeyinde sertifikalar daha fazla yetkiye sahiptir ve ürün altındaki tüm cihazları çalıştırabilir. Cihaz düzeyinde sertifika yalnızca ait olduğu cihazda çalışabilir ve diğer cihazlarda çalışamaz.
Bu nedenle, bulut platformuna bağlı her cihaz yerel olarak bir sertifika depolar (aslında varoluş formu, birden fazla dizeden oluşan bir ANAHTAR). Bulutla her bağlantı kurduğunuzda, sertifikayı getirmeniz gerekir. Böylece bulut güvenlik bileşeni doğrulamayı geçebilir.
Bulut bilişim ürünleri
Büyük veri bilişim ürünleri, bulut temel hizmetleri (yüksek performanslı sunucular, bulut veritabanları, bulut ağları) vb.
IoT uygulamaları
Akıllı şehir, akıllı tarım, endüstri 4.0 vb.
