《劍指物聯》第五期中，阿里雲IoT事業部總經理庫偉曾提到物聯網實施過程中的困境。比如在設備廠家層面：智能設備連接不穩定，網絡安全差；在ISV層面：標准不統一，集成各廠商的智能設備成本高，時間長，數據打通困難；在用戶層面：與產品捆綁緊密，提供的服務割裂，導致用戶體驗不佳。
庫總是從整個物聯網全網鏈路來看物聯網實施困境的，而我的着眼點僅是其中一個環節，就是硬件接入層這個環節，由於涉及到軟硬結合，對不少人來時是一個難點。此外我們基於設備接入這層，也歸納出如下三條物聯網落地難點：
（1） 需要接入的傳感器及智能儀表種類繁多，物理通信鏈路多樣，通信協議也各有不同
（2） 施工現場條件各異，有線和無線部署差異大，設備安裝、調試難
（3） 設備安裝量大，又缺少專門的維護隊伍，長期穩定性、可靠性難保證
在這里我先講講物聯網硬件層需要接入的一些傳感器、設備、通信鏈路及通信協議，向不太了解硬件的網友掃掃盲，然后再介紹一下我們的方案是如何實現“一分鍾設備快速接入網關，一分鍾網關快速上雲”的。
1 物聯網領域常見智能硬件
1.1 傳感器
如圖所列僅是眾多傳感器中的滄海一粟。並且同樣是溫濕度傳感器，接口可以是多種多樣，比如可以I2C接口，也可以是單總線，還可以是RS232或RS485。接口不同，協議也各異。
1.2 智能設備
同樣和傳感器一樣，上圖所列的智能設備也是眾多智能設備中的九牛一毛。並且比如智能水表，接口也依然多種多樣，比如是Mbus或RS485接口，協議有可能是Modbus或118協議。
1.3 控制設備/智能網關
控制設備和智能網關雖然沒有傳感器和智能儀表那么海量，但還是非常眾多，其通信接口，編程語言，操作系統等等都有所差異。
2 物聯網領域常見通信類型
2.1有線通信
l RS485：兩線制，差分信號傳輸，半雙工通信，最大通信距離千米以上。
l RS232：三線制，全雙工通信，一般通信距離小於 10 米。
l 以太網：4 線或 8 線，多主通信，高性能。普通網線通信距離 100 米以內。
l CAN：兩線制，多主通信，高性能，高可靠性，每次最多傳輸 8 個字節的數據。通信距離千米以上。
l M-Bus：兩線制，半雙工，專為遠程抄表系統專門設計的總線，傳送速度為 300 至 9600 Baud。
l 單總線：單線制，主設備口可以直接驅動200米范圍的從設備，傳輸速率一般為16．3Kbit/s，最大可達142 Kbit/s。
l 電力載波：利用現有電力線，通過載波方式將模擬或數字信號進行高速傳輸的技術。
2.2無線通信
l Wifi：2.4G/5G射頻頻段，民用最常用無線通信方式，通信距離100米內。
l 藍牙：2.4G短距離無線通信，常見的通信距離為10米左右。
l Zigbee：低功耗無線通信協議，低功率一般傳輸距離 100 米以內，高功率的 1000 米左右。
l LoRa：基於擴頻技術的超遠距離無線傳輸方案。低功耗，多節點。通信距離 1千米~8千米。
l GPRS：通用分組無線服務技術，廣域網通信。
l NB-IoT：IoT 領域一個新興的技術，支持低功耗設備在廣域網的蜂窩數據連接，亦稱低功耗廣域網(LPWA)。
l 433M/470M無線通信：小功率經濟型無線數傳通信，通信距離一般1000米左右。
l 數字無線電台：借助DSP技術和無線電技術實現的高性能專業數據傳輸電台，免申請頻段為2.4G，通信波特率為9600~19200Bps，根據功率不同，一般通信距離1千米~15千米
2.3芯片級通信
l TTL串口：三線制，和RS232或RS485一樣，都屬於串行通信，只是為TTL電平，大部分是芯片對芯片，近距離通信。
l SPI：四線制，高速全雙工，同步的通信總線。
l I2C：兩線制，由Philips公司開發的一種簡單、雙向同步串行總線。
l SDIO：主要為SD卡模塊定義的外設接口，有些wifi模塊也采用了SDIO接口和MCU通信。
2.4其他通信方式
l 模擬量信號輸入：0~20mA/0~5V/0~20V
l 開關量信號輸入：0~24V
l 繼電器信號輸出： 通斷，干接點
3 物聯網領域常見通信協議
l Modbus RTU：施耐德公司制定的基於 RS485/RS232 的串行通信總線協議。
l Modbus TCP： 施耐德公司制定的基於以太網的通信總線協議。
l CJ/T188-2004：中國城鎮建設行業標准，主要在抄表系統中常用。
l DL/T645-2007：國家電力行業電測量標准化技術委員會頒布的多功能電能表通信協議。
l TCP/IP：網絡通訊協議，是Internet最基本的協議，由網絡層的IP協議和傳輸層的TCP協議組成（TCP是有連接的協議，UDP是無連接的協議）。
l Http：超文本傳輸協議，所有的WWW文件都必須遵守這個標准。協議構建在TCP之上。
l MQTT：消息隊列遙測傳輸，IBM開發的一個即時通訊協議。目前已經成為主流物聯網平台默認使用的通信協議。
l CoAP：可以理解為精簡的Http協議，主要在資源受限的物聯網設備上使用。
l PPI：西門子公司專為 S7-200 系列 PLC 開發的通訊協議。
l Profibus：是一種國際化、開放式、不依賴於設備生產商的現場總線標准。
l CANopen：是一種架構在 CAN 上的高層通信協協議，包括通信子協議及設備子協議。
l KNX ：是被正式批准的住宅和樓宇控制領域的開放式國際標准。
l Alink：阿里巴巴推出的一種物聯網通信協議。
4 困境破解之物聯網設備端平台
以上我們可以知道，傳感器、智能儀表和控制設備眾多，並且接口各異，通信協議也不一樣，如果分別開發接入，那工作量將是巨大的，並且由於涉及到代碼開發，由於沒有經過測試，其穩定可靠性也是很難保證的。
我們的思路是借鑒工控領域的做法，引入了“組態軟件”的概念，只是我們把組態軟件做小，做成了芯片級的組態。可以以最小的代價，最方便的方式，僅通過配置的方式就可以輕松接入各種傳感器和設備。
4.1 平台構成
下可以對接各種接口和協議的傳感器和設備（通過各種驅動程序實現），上可以通過各種策略，對接各種公有和私有的雲平台，並且還可以寫各種控制邏輯（通過各種策略實現）。並且具備遠程升級和遠程調試的能力。
4.2 深度硬件整合能力
考慮到物聯網垂直行業的特點，我們還可以做到各種產品的深度整合，這樣不僅硬件成本大大降低，實施部署的成本也同時降低了。
針對養殖行業做的九合一智能設備。
針對水處理行業做的水質綜合檢測儀
4.3 物聯網數據組態（YFIOs）
輕量級組態軟件，可以在一個單芯片中運行。支持遠程升級，遠程調試。支持驅動、策略用戶二次開發
我們已經實現常用設備的驅動。
4.4 設備快速接入
4.5 平台優勢
l 最輕量級組態軟件
n 單芯片運行支持，免編程或少編程就可以實現大部分物聯網應用場景構建，同時支持遠程升級，遠程調試。
l 組態粒度最小
n 可基於I2C、SPI和單總線等芯片級接口進行項目組態構建
l 類似產品功耗最低
n 基於ARM Cortex-M芯片構建物聯網組態系統，在保證強大功能基礎上，功耗可以做到最低。
l 直接入雲
n 目前網關已通過微軟Azure認證，也支持阿里雲、百度雲等物聯網雲平台的直接接入
l 十多年技術積淀
n 2004起開始構建工控組態相關項目，歷經WinCE版，Windows版，.NET Micro Framework版和Html5版。
5 困境破解之物聯網雲端平台
5.1 物聯網雲平台的優勢
l 傳統物聯網類項目最容易費時間的地方在於通信環節 -- 通用IoT平台專業開發支持、項目多、迭代快，更容易做到穩定可靠。
l 傳統物聯網類項目最容易費時間的地方在於多方對接 -- 通用IoT平台標准統一，接口統一，有專門的工具對通信過程評測，減少對接內耗。
l 傳統物聯網類項目最容易費時間的地方在於通信方式多樣 -- 通用IoT平台涵蓋通信方式多，並且阿里雲IoT面向智慧城市構建，更專業，更多樣，更接地氣，適合更多的接入場景。
5.2 阿里雲物聯網平台
l 物聯網開發套件
u 基礎版
u 高級版
u 邊緣計算版
l 物聯網一站式開發平台
u 通用版
u 地方版（飛鳳平台）
l 阿里雲嵌入式OS
u AliOS-Things
5.3 阿里雲一站式開發平台
l   設備開發、接入、調試、固件升級 -- 一站式
l   Web、移動開發、市場服務 -- 一站式
5.4 Alink協議簡介
Alink是阿里雲物聯網平台一個端到雲的基於Json格式的通信協議（MQTT & HTTPS）
5.5 雲端設備創建&調試
雲端可以對設備進行建模，添加各種屬性或件。
如果對接成功，還可以很直觀的看到相關的實時數據、歷史數據和曲線。
5.6 網關快速上雲
填寫對應的網關和設備三元組，勾選要上傳的數據，即可實現網關數據到雲。
6 已對接阿里雲的項目
l   物聯網消防系統監控（基礎版）
l   新希望豬場水表監控（高級版）
l   公寓房物聯網遠程監控（高級版）
附：《劍指物聯》第五期：對話這家中國巨頭物聯網掌舵人，物聯網時代進入倒計時。鏈接：
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