优化物联网技术堆栈的基本指南

一家成功的软件公司需要哪些要素？这个问题没有明确的答案。一些人认为，正确的领导团队、现实的目标、有效的项目管理团队，甚至以上所有因素的结合，才是软件业务繁荣发展的关键。

然而，在本文中，我们想讨论塑造工程和公司文化的工具——技术堆栈。具体来说，是物联网技术堆栈。

物联网几乎已经成为一个流行词——它将塑造未来并改变我们的运营方式的技术之一。这种说法肯定有一些依据，但许多项目经理和企业主仍然难以理解该技术本身。

本文将详细介绍什么是物联网技术堆栈，以及如何选择一个能够很好地构建和维护您的产品的技术堆栈。

什么是物联网技术堆栈？

让我们从技术堆栈的基本定义开始。技术堆栈只是组合起来构建应用程序的技术的集合。技术堆栈通常称为技术基础设施堆栈或解决方案堆栈，已成为构建用户友好、可维护和可扩展的 Web 应用程序的关键组件。

物联网技术堆栈是工具、协议和软件的集合，可将物联网设备连接到互联网并收集数据以用于各种用途。

技术堆栈互联网有什么作用？

物联网堆栈由硬件和软件设备以及各种通信协议组成。这些设备通过无线通信网络（例如 WiFi 和蓝牙）以及其他协议（例如 BLE 和以太网）进行通信。物联网设备使用这些网络来处理连接到物联网网关或其他边缘设备时获得的数据。然后设备将数据传输到云端进行分析。这些数据分析也可以在本地进行。

通常，设备之间的通信不涉及人工干预。对话通过物联网协议进行，确保从端点设备（如传感器）发送的数据被互联世界中的其他操作接收和解释。这些操作是否发送到端点设备、网关或应用程序并不重要。

简而言之，有多种机制可以保证物联网技术堆栈各层之间有效且高效的通信。

IoT-5 层技术堆栈模型

物联网技术堆栈通常以多层模型表示。它们多种多样，从三层模型、四层模型到五层或七层模型。本文将使用五层物联网技术堆栈模型。

第一层：物联网设备、传感器和执行器

物联网技术的第一层实际上是物联网中的“事物”——设备硬件。该设备充当了之间的桥梁

物理和数字世界。设备是物联网技术的基础。

连接的物联网设备，或者您的软件将变成智能连接的物联网硬件设备的设备，将支持许多依赖于所安装操作系统的功能。

第一设备软件层的主要目标是收集数据。物联网技术从物理物品收集数据并将其传输到互联网进行存储、处理和分析。

因此，您需要考虑您想要收集什么类型的数据以及多少数据。然后，从那里向后推算以确定您需要哪种设备。

传感器

换能器是将一种形式的能量转换为另一种形式的机械。物联网 (IoT) 设备的内部传感器及其执行器就是这种情况，它们在设备与环境交互时传输信息。

传感器和执行器

传感器和执行器都是传感器的一种。传感器在检测到周围环境的变化后使用电脉冲进行通信。传感器检测环境变化，例如温度、化学物质和物理位置的变化。

执行器也是传感器的一种，响应来自控制中心的命令（通常响应传感器检测到的修改）执行物理操作。物联网解决方案中的传感器和执行器都发挥着至关重要的作用，因为它们是物联网 (IoT) 的构建块，连接物理和数字领域。

嵌入式系统具有硬件和软件元素，它们控制较大系统中的单个任务。嵌入式软件系统是基于微处理器或微控制器的。嵌入式设备的标准之一是随着 2012 年 Raspberry Pi 平台的发布而建立的。通过将物联网 (IoT) 技术与 Raspberry Pi 结合使用，您可以轻松且经济高效地连接到世界任何地方的其他设备。

微控制器单元 (MCU)：微控制器是微芯片中内置有 CPU、RAM 和 ROM 的小型计算机。然而，与微处理器相比，微控制器的处理能力较低，尽管它们包含执行基本任务所需的组件。

非计算设备：顾名思义，此类物联网设备的唯一功能是连接和传输数据。它没有计算能力。

第 2 层：物联网网关

什么是物联网网关？网关是物联网技术的一部分，可用于将物联网设备连接到云。尽管并非所有物联网设备都需要网关，但它们可用于建立设备到设备的通信或连接不基于 IP 且无法直接连接到云的设备。

简而言之，它充当传感器和执行器集合的聚会场所，以管理它们与外部网络或系统的互连。您现在周围的任何智能设备都是物联网网关。任何给定的物联网项目通常都有多个网关来支持大量设备。

收集到的物联网数据通过网关传输，在边缘进行预处理，然后传送到云端。

第 3 层：物联网网络和协议

在这一层中，您和您的团队开始决定如何通过设备软件和硬件进行数据通信。这不是一个纯粹的技术决策，而是一个商业和战略决策。这一决定将决定数据如何进入和退出云端，以及同一建筑物中的智能设备如何相互通信。最终的决定决定了物联网项目的复杂性、成本、部署等。

IoT 协议规定了数据的发送方式，以便从设备或传感器接收到的信息能够被另一个设备、网关或服务处理和理解。不存在放之四海而皆准的物联网协议，因为它取决于预期物联网部署的具体情况。

物联网 (IoT) 网络是一组硬件，包括传感器、小工具、电器和软件，它们无需人工干预即可相互交互并共享数据和信息。

有五种常见类型的物联网网络几乎可以满足所有业务需求：

蜂窝网络

无线上网

局域网和个域网 (LAN/PAN)

低功耗广域网 (LPWAN)

网状网络

第 4 层：物联网平台

物联网平台就像物联网解决方案的支柱，主要运行在云或公司内部数据中心上。这些平台应该能够处理大量设备的连接，并使数据交换或使用变得容易。

大多数物联网平台都具有以下功能：

物联网云网关

API、设备管理和身份验证

云基础设施

与第三方应用程序集成

IoT 平台是预先配置的工作环境，您可以根据需要进行更改和扩展。如果您想更深入地了解物联网平台，请查看我们有关此主题的指南。

第 5 层：云应用程序

物联网技术堆栈的最后一层是云应用程序。

客户与最终用户应用程序交互。根据他们的需求，除了基于网络的应用程序之外，还需要开发针对网络、可穿戴设备或移动设备的单独应用程序。

在设计最终用户应用程序时，企业需要清楚地了解目标用户是谁以及应用程序的目标是什么。通常有多个用户，特别是在工业物联网中。

应用程序也可以分为内部应用程序和面向客户的应用程序。一般来说，面向客户的应用程序受到更多关注，但内部应用程序在物联网背景下同样重要。

其中一些内部应用程序涉及用于远程设备配置和故障排除、性能报告、车队监控和预防性维护的工具。

这就是产品经理的作用变得突出的地方——他们需要对需要什么有一个清晰的愿景，以确保满足每一个要求。

立即选择您的物联网技术堆栈

由于物联网堆栈由多个层组成，因此在构建适合您业务的物联网堆栈时需要考虑哪些因素？建议您投入足够的时间来制定适合您的物联网堆栈，因为它将决定您将开发的产品类型、需要雇用的开发人员类型等在。

请记住，总是需要权衡。例如，如果您更喜欢灵活性，那么您选择的物联网解决方案可能需要更多关注维护。在为您的企业考虑物联网技术堆栈时，请首先尝试问自己以下问题：

您的物联网项目有哪些要求？

要求符合预算吗？

物联网堆栈是否可扩展而不会对性能产生负面影响？

您将如何与传感器通信？

您起草了安全指南吗？物联网安全一直是任何物联网项目最关心的问题之一，因此请务必致力于解决潜在的安全问题。

鉴于到 2023 年，地球上的每个人都将能够使用三个以上的联网设备，物联网无疑是未来的技术之一。

如果您还没有开始构建 IoT 技术堆栈，那么现在正是时候。让专业人士带路并协助您选择最好的开发团队来启动将彻底改变您公司运营方式的项目。