前言
作為物聯網領域最貼近用戶的一個分支,智能家居行業(yè)在這兩年持續(xù)火熱。但是,除了智能家居外,物聯網領域還有很多重要的組成部分:車聯物流、智慧醫(yī)療、智慧社區(qū)、公共基礎服務、智慧農業(yè)等。由于物聯網的第一批先驅者往往都是從某個具體子行業(yè)轉型過來的,對于物聯網的認知也如盲人摸象,管中窺豹,很難有全局性的眼光。
基于國外物聯網大神Daniel Karzel, Hannelore Marginean, Tuan-Si Tran的文章《A Reference Architecture for the Internet of Things》http://www.infoq.com/articles/internet-of-things-reference-architecture ,結合作者在實際工作中的幾個物聯網項目,本文將描述一種物聯網領域的層次結構,希望能幫助大家對物聯網這個概念有更清晰的了解。
什么是物聯網?
物聯網的英文名稱是”Internet of Things”,也就是我們經??吹降腎OT,從字面意思上來看是“物物相連的互聯網”。互聯網解決的是人人互聯的問題,而物聯網解決的不僅是物物互聯,還有人物互聯。
物(Thing)是一個抽象的概念,它既可以代表一個溫度傳感器、一個開關面板,也可以代表一部空調、一臺挖掘機,甚至可以代表一個小區(qū)、一座城市:物的定義取決于我們的用例。
在作者看來,物聯網是一個現實世界與虛擬世界的交叉口,它從本質上解決的是虛擬操作和現實聯動的行為映射關系。
物聯網的基本對象
1. 從功能屬性上來看,物聯網的基本對象是物的行為:
物(Thing) = n * 行為(Action)
行為是用來衡量物能力的重要參數,它決定了物本身可以實現什么、可以為其他物提供什么、可以從外界獲取什么。
行為(Action) = n * 情境(Situation) + 目標(Goal)
情境是在特定環(huán)境下,物表現出的自然屬性,目標則表述了這個自然屬性的意義,如2016年4月19日星期二,在杭州市西湖區(qū)XXX街道XXX號的王麻子家中,溫度傳感器顯示25℃;而單純一個溫度傳感器顯示25℃的信息是沒有任何的參考價值的。
正是由于行為概念的引入,我們實現了虛擬和現實的第一次映射。
2. 從自然屬性上來看,物聯網的基本對象是構成物的設備:
物(Thing) = n * 設備(Device)
設備大致分為傳感器(Sensor)、控制器(Controller)、運算器(Calculator)、存儲器(Memory)和標志(Tag)五種,它們以某種的方式進行組合,組成了一個完整的物。
設備是物聯網的起點和終點,所有行為的發(fā)生和完成都離不開設備——情境就是設備在一定條件下的表現。
物聯網的層次結構

圖描述的是一種“兩頭開放,縱向分層,橫向管理”的物聯網層次結構,可以描繪出非常多元化的業(yè)務場景。
設備接入層、設備管理層和數據倉庫一般發(fā)生在網關或者是PAAS服務器上,主要用途是數據采集;行為管理層、物物互聯層一般位于SAAS服務器上,用來實現某些具體的數據模型;服務集成層是對數據進行變現,可以是一個APP也可以是一個O2O服務。
為了方便理解,可以將這個模型嵌套在智能家居行業(yè)上,人->物的流程可以認為是單控,物->物物互聯層->物的流程可以認為是場景聯動。
1. 設備接入層

設備管理層主要是解決最底層的接入和通訊問題,包含設備發(fā)現、設備驅動和設備通訊三大組件。
設備發(fā)現又分為兩個部分:主動發(fā)現,接到高層次下發(fā)的搜索設備指令,在當前環(huán)境下搜索附近的設備;被動發(fā)現,設備通過某種協議向設備接入層發(fā)送入網請求。智能家居系統的添加設備基本是兩種方式的混編:設備上電或者重置后向系統發(fā)送入網請求,并等待用戶確認;網關或者手機也主動或定時掃描附近設備。
設備驅動是負責定義特定的通訊協議和控制協議,以保證設備可以正常運行。在某些使用云端透傳技術的系統中,設備驅動只需要定義通訊協議。
設備通訊起到了設備接入層和設備管理層交互的橋梁作用,同時需要與設備組建交互,對通訊內容進行解析。