1. 端边云物联网开发

1.1物联网的市场前景

随着科技的不断的发展，越来越多的设备和传感器数据上云，未来五到十年将会有一个千亿级的市场：到2025年中国的物联网市场占比将达到25.9%，全球的物联网支出将达到1.1万亿美元；到2030年，全休的物联网连接数将达到2000亿。

1.2 什么是IoTDA

设备接入服务 IoTDA是华为云的物联网平台，提供海量设备连接上云、设备和云端双向消息通信、批量设备管理、远程控制和监控、OTA升级、设备联动规则等能力，并可将设备数据灵活流转到华为云其他服务，帮助物联网行业用户快速完成设备联网及行业应用集成。

1.3 物联网开发的核心要点

1.3.1 开发速度

• 传统的开发模式

SDK集成，选择好设备所需要的平台芯片，芯片集成SDK后，再连接可以联网的模组，然后和物联网平台连接。这种模式一般选型难，难在芯片平台众多，SDK开发难以程度不一，和物联网平台的协议联调周期也比较长。

传统开发模式，从采购选型阶段和开发调测阶段，最后到投入生产一般都在两个月以上。

• 华为云IoT开发模式

华为云IoT平台和设备模组IoT sdk，协议统一，联调简单，不需要专门的对接物联网平台。也是SDK预集成在设备模组中，设备模组和华为云可以实现一站式采购，做到设备上电就可以和华为云平台联接，极大的缩短了设备开发周期。

华为云模式采用一站式采购，缩短了采购周期，开发调测阶段，开发周期缩短一半，只需要通过AT指令就看也实现编译烧录，测试，即可投入生产，总体上华为云IOT模式开发周期小于2周。

1.3.2 设备发放形式

传统发放模式：设备厂商需要对不同地区的订单进行分批烧录，而且烧录成功后，节点地址是不可以改变的，在云端需要对应不同节点，手动输入ID。

华为云的发放模式：唯一的地址，进行IoT烧录，经过云端统一批量发放，设备发放到不同地区，后直接对接当地的云端节点，设备上电后，可以直接接入云端。

1.3.4 端侧规则

这里以空气质量检测触发风机工作的为例说明传统模式和云端模式的区别：

传统模式下空气质量检测器把检测的收据上传到云端，在云端经过判断决策，如果触发了规则就对风机下发指令。

华为云IoT模式，是云端进行定义规则，然后下发给空气质量检测器和风机，它们可以在本地自行决策，然后相互交互指令，执行都是闭环的。在当今社会中很多场景都可以应用到华为云IoT模式，如智慧隧道，可以实现多设备实时联动；智慧养殖，动物栏舍环境管理；智慧防疫，体温和闸机联动等等。

1.3.5 高可靠性

三大边缘特性带来华为云IoT的可靠性：

• 双机热备特性，物联网设备通过健康检查，发现硬件异常，会通知边缘主设备进行切换到备用边缘设备。整个过程客户通过云端是无感知的。
• 应用探针特性，在边缘设备中，应用探针检测到宕机状态，会自动拉起应用程序。
• 本地自治特性，物联网设备出现网络故障时，数据可以本地自治，通过时序数据库，离线缓存数据存储本地。等待网络恢复时，上传到云端。

1.3.6 安全性

华为云IoT边缘设备和云端协同工作模式，保证了网络安全，对比传统的远程IP登陆，非常容易被恶意访问，而华为云边缘设备主动向云端发起建立安全隧道，不暴露边缘设备IP，保证了安全性，通过安全隧道，SSH反向登录到边缘设备，等同于本地登陆，运维操作完全一致。

1.4 华为云IoT在文件传输应用举例

通过一个珠宝加工的场景阐述文件传输：整个场景有设备，边缘设备，云端和执行人组成。工作流程：车间主管上传加工文件到云端，云端边缘系统目录通过文件同步到边缘设备本地系统目录中包含加工程序和工艺参数，设备的可以读写边缘设备，然后可以加工不同程序的的珠宝。

通过这里例子，可以看到端云协同对客户的价值：

• 快速更新和加工品类和工艺，减少设备的准备时间，提高了数控设备的利用率。
• 减少现场人力成本，操作者可以远程完成加工程序的上传、下载、工艺参数的调优，更新等工作。

1.5 华为云边缘认证和自动化测试的优点

华为云的边缘认证有哪些优点呢？

• 传统认证模式，只提供给了认证门户、测试用例，认证周期长，依赖用户亲自验证；
• 华为云IoT是一键式认证，免安装，自动输出认证报告。
• 在时间上传统认证周期要大于一个月，而华为云IoT认证只需要小于两天的时间就可以完成认证工作。

支持认证的操作系统包括，Docker、OpenHarmony、Centos、Ubuntu、Linux、Eulerd等。

1.6 部署华为云IoT的案例

1.6.1 陕煤集团应用华为云IoT的带来的变化

传统企业陕煤集团，整个矿区进行了数字化重构，所有设备全部互联互通，联通云端，通过数据分析，数据建模，打造一个标准的模型，实现智能协同作业，智能采样率提高了97.7%，井下检修效率提高了30%。

1.6.2 郑州轻工业大学在健康领域部署华为云IOT

郑州轻工业大学利用华为云IoT云端侧规则引擎，对帕金森患者惊喜了了健康管理，协助医生和家属了解病患病情。整个科研周期缩短了20%，开发工作降低了30%。

2.基于华为云IoT开发的帕金森患者康复疗效预估系统

在1.6.2小节简单了介绍了华为云IoT和郑州轻工业大学在帕金森医疗方面的研发周期和开发工作量减少的优点。本节详细介绍李一浩博士的梅科尔工作室在帕金森患者康复疗效预估系统中 华为云IoT的作用和应用。

帕金森患者康复疗效预估系统有哪些改善呢？

• 此设备可以用于一般家庭中、疗养院中的帕金森检测，减少了家庭和医院的双向就诊压力；
• 可以在患者就诊前提前帮助医生筛选未确诊的疑似患者，快速出结果；
• 帕金森病情的准确度判断高达75%~85%。

此系统配通过配对一个可穿戴设备把数据上传到华为云IOT平台，手机app可以可以看到历史数据。可以快速的帮助医生和病人了解自己的病情。

帕金森患者康复疗效预估系统的初期架构如下图所示：

整个方案的缺点包含以下4个方面：

• 需要开发私有协议，私有协议是需要设备端和后台同时开发和部署的，一般开发周期需要3.5人月，不利于产品的快速开发；
• 数据量庞大冗余，针对目前的帕金森场景，每次上传的数据量高达1000条，急需部分滤波，降维算子进行下发到端侧，减少无用的数据；
• 场景数据杂乱，对帕金森场景下的数据获取，没有统一的物模型；设计30多项设备属性、数据类型和数据大小的确定后期移植困难；
• 多设备数据联动场景下，数据传输过程及其复杂，更新没有实时性。

采样华为云IoT设备服务架构方案如图所示：

整个方案的的技术特点如下：

• 基于SQL语句 的规则引擎云端一键下发；
• 端侧部署SDK包，支持SQL规则引擎快速解析
• 基于Openharmony的分布式软总线，实现帕金森手套与摄像头之间的联动；
• 设备侧根据SQL规则引擎，触发设备信息联动
• 联动规则：当帕金森患者的震颤效率小于4Hz,需要触发摄像头二次识别患者是否处于震颤中。 

在使用华为云IOT端侧规则引擎，改进了帕金森设备联动模型，端侧快速执行，提高了设备的联动效率。

操作者可以把规则模型一键上传到IoT平台，部署新的规则，云端配置了算法和规则后，可以一键更新到设备端。这种方案的优点是减少了云端数据上传量；提高了端侧计算能力；灵活设定传感器的阈值。

标准物模型的优势：

快速开发：基于帕金森评估场景下的传感器数据模型快速部署，可以一键导入帕金森评估场景的物模型，重复使用，实现快速开发和部署；

缩减开发量：基于OpenHarmony的开发板硬件，实现与华为云IoTDA平台通过MQTT协议快速接入，解决原先私有协议开发难度大，周期长的问题。

在华为云IoTDA平台上，建立康复设备物模型，并且在设备端快速部署，在智能穿戴设备、智能轮椅、智能病床能不同场景下，智能标准数据模型，以及数据传输 协议标准和硬件接口等。

3.基于华为云IoT智能化健身平台

传统的健身场景现状是不同的健身场景，导致了用户分散，器材售后对接难，用户使用的运动数据独立，分析数据难。

在华为云IOT平台建立物联网系统后:

• 可以进行数据合并，互联互通；
• 可以建立器材数字化标准型基座，实现场地器材运营数据实时采集、大数据分析，与售后系统无缝对接，利于提高服务水平；
• 建立数据分析统计，有利于科学的运动指导，增进用户健康。

物联网IOT数据平台展示图：

智能化健身器材集成了Harmony os,更有利于数据的互联互通，为用户提供了更好的服务体验。

4.语帧物联基于华为云IoT边缘提升“软实力”

通过对接华为数字工程，助理数字工程一站式的数字化管理。从设备层，到边缘层，接入IoT云平台，可以对接APP系列产品线，全面实现数字化管理。

华为数字工厂主要包含了APP产线和IoT产品线，其中APP产品线覆盖了离散制造全工业和打通生产管理全流程；IoT产品线支持全品类设备物联。

基于华为云IoT边缘的架构主要包含：

• 设备层：设备层主要包含了数控系统、机器人、PLC、工控机、传感器等；
• 边缘层：主要是IoT产品线，包含了边缘网关、边缘服务器、接口转换模块；
• 平台层：就是华为数字工程，包含了产品管理、权限策略、设备管理、数据库、安全认证、规则引擎、运维管理、第三方扩展；
• 应用层：APP产品线，包含了状态层、DNC、设备维保、工艺管理、MES、售后服务、数据报表、质量管理、M-IoT、预测性维护等。

各个层之间的通讯方式：

• 设备层和边缘层之间的通讯有LAN、RS485、RS232、IO;
• 边缘处和平台层之间的通讯有MQTT、HTTP、WebSocket、4G/5GLan;
• 平台层合应用层可以双向通讯。

语帧物联的传统的数据处理方式是通过数据解析和预处理，然后数据上报到华为云，那么接入华为云IoT边缘方案后，实现了点位映射、驱动管理、健康管理、数据预处理、数据加密通信、运维管理。

语帧物联在哪些方面提升了自己的软实力呢？

• 快速部署，批量交付：语帧借助IoTEdge端云配合，实现边缘硬件快速部署，助力批量交付；
• 远程管理和远程运维：语帧借助IoTEdge端云配合，提升了怼网关远程管理、配置管理、平台管理以及运维管理软实力；
• 网关稳定和高效率运行：语帧借助IoTEdge Agent，实现对网关内部逻辑代码解耦、运行管理，提高网关运行的稳定性和执行效率。

5.总结

综上所示，华为云IoT的物联网应用，加快了硬件的智能化进程，为企业提供数字化转型节约了时间成本和研发周期。在各个行业，华为云IoT的物联网技术都将发挥巨大的作用。

本文参与华为云社区【内容共创】活动第18期。
https://bbs.huaweicloud.com/blogs/364560

任务17：端边云一站式物联网开发体验，加速硬件智能