物联网工程设计与系统仿真 课件 第5章 物联网云平台

第5章物联网云平台1目录CATALOG第5章物联网云平台2030102什么是物联网云平台NLECloud物联网云平台案例实操：简易智能换气扇系统什么是物联网云平台5.1※国内知名物联网云平台※国外知名物联网云平台※物联网云平台对比3什么是物联网云平台物联网云平台是存放物联网数据的“家”，每时每刻都会有来自不同地区、不同职责的物联网设备将它们搜集到的数据存放到这个“家”，“家”中有相应的管理者对这些数据进行统一分析与处理。4从字面上看，是一个既包含物联网技术，同时又包含“云”技术的互联网平台，是为物联网“量身定制”的云平台；物联网云平台能把常规所见到的物品都连接上互联网，是使人和物、物和物可以通过网络来进行数据互通与交流的平台。不同的应用场景，有不同的数据传输需求：在一些应用场景（比如智能水电气表等）中，设备只在每天某些固定时间向云平台汇报情况，上传的数据量仅为几十字节到上千字节。在另一些应用场景（如应急调度下的实时视频监控）中，设备传输给平台的数据量较大，传输速率高达百兆比特每秒，且从不间断什么是物联网云平台和常见的互联网平台有所不同，由设备收集并传输至物联网平台的数据量多少随应用场景不同而差别很大。5什么是物联网云平台有了物联网云平台，用户及管理人员可以通过手机、平板、计算机等信息终端，实时掌握传感设备数据，及时获取报警、预警信息，并可以手动/自动的调整控制设备，最终实现更轻松简单的管理。水务信息平台实时视频监控平台6各具特色的物联网云平台7通信运营商物联网持续出现井喷式的发展热潮。相关企业和技术团队都研发出了自有物联网云平台。依托各自积累的技术特色和技术优势，各云平台提供的基础功能侧重点有所不同。有的侧重感知层硬件设备与云平台之间的接入能力，注重设备接入的稳定性和可靠性有的侧重应用层数据的分析与处理，注重数据挖掘与智能控制技术的应用工业方案提供商通信设备商互联网大厂国内知名物联网云平台54321中国移动OneNET中国电信CTWing阿里巴巴阿里云华为OceanConnect新大陆NLECloud81.中国移动的OneNET特点：定位为PaaS服务，即在物联网应用和真实设备之间搭建高效、稳定、安全的应用平台。向下面向设备，适配多种网络环境和常见传输协议，提供各类硬件终端的快速接入方案和设备管理服务；向上面向应用层，提供丰富的API和数据分发能力以满足各类行业应用系统的开发需求。9国内知名物联网云平台2.中国电信的CTWing10国内知名物联网云平台特点：智能终端汇聚、应用开发运行服务和轻量级应用提供的物联网平台;旨在降低物联网应用开发的准入门槛，降低智能硬件的接入门槛，提供端到端的解决方案;服务于终端开发商、个人极客开发者、能力提供商、应用开发商以及集团内部各生态圈。3.阿里云物联网平台11国内知名物联网云平台特点：为设备提供安全可靠的连接通信能力，向下连接海量设备，支撑设备数据采集上云；向上提供云端API，服务端通过调用云端API将指令下发至设备端，实现远程控制。4.华为的OceanConnect平台12国内知名物联网云平台特点：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。5.新大陆的NLECloud平台13国内知名物联网云平台特点：以物联网设备为核心、基于物联网技术和产业特点打造的开放物联网云平台；支持设备在线采集、远程控制、无线传输、数据分析、预警信息发布、决策支持、一体化控制等功能全面覆盖智慧溯源、智慧商超、智慧物流、智能家居、智慧医疗、智慧农业、智慧交通等垂直行业应用场景。5.新大陆的NLECloud云平台14国内知名物联网云平台技术特色拥有组态快速设计器、虚拟设备、大数据分析、多协议全设备接入、移动云、连接管理、设备管理、运营监控、案例分享、开发调试等众多技术特点。个人NLECloud云平台能服务于企业学校服务学校物联网教育与科研的开放式教学平台基础知识学习动手实验软件仿真实训软硬一体化综合实训321亚马逊AWS微软Azure谷歌GoogleCloud15国外知名物联网云平台亚马逊公司的AWS平台特点：在服务中集成了数据的管理和分析功能；IoT服务适用于边缘到云端；将人工智能技术与物联网技术结合，使物联网设备更加智能化；提供适用于所有安全层的服务，包括预防性安全机制（如对设备数据的加密和访问控制）、持续监控和审核安全配置等。16国外知名物联网云平台AWS的优势庞大且不断增长的可用服务能支持全球数据中心的广泛网络丰富的企业级云服务运营经验大规模用户和资源管理的能力微软公司的Azure可提供跨边缘和云端的物联网服务：第一，连接、监视和控制数十亿项IoT资产;第二，提供适用于装置和设备的安全性和操作系统;第三，帮助企业构建、部署和管理IoT应用程序的数据和分析。Azure的优势开发过程可以使用简单的工具、模板，及开放源代码；支持数据的实时保护，确保数据的安全性；支持较长时间脱机状态下的可靠地运行；提供数据服务及人工智能服务，方便开发者构建智能型应用；支持较大规模部署。17国外知名物联网云平台微软公司的AzureAzure的微软基因使得它能与企业所布署的Windows操作系统和其他微软软件紧密集成，现有的微软客户天然地存在成为Azure用户的先发基础。对于微软用户来说，Azure最大的吸引力在于，所有现有的.Net代码都可以在Azure上运行，服务器环境将连接到Azure，用户迁移本地应用程序非常容易。如果用户想要Linux，DevOps或裸机，Azure就不是理想的选择。18国外知名物联网云平台Azure的微软基因谷歌公司的GoogleCloud19国外知名物联网云平台谷歌公司的GoogleCloud将谷歌云的数据处理和机器学习功能扩展到数十亿边缘设备，如风力涡轮机、石油钻井平台或机器人手臂，以便它们响应从传感器接收到的数据，在本地实时的基础上做出决策。20国外知名物联网云平台GoogleCloud的优势和AWS以及Azure相比，GoogleCloud更专注于大数据，数据分析和机器学习等复杂计算的产品和服务，更加强调为开发者提供便于应用开发的开源服务。如今，GoogleCloud还在迅速扩展中，但目前所能提供的服务和功能没有AWS和Azure多，数据中心也没有AWS和Azure广泛。各大云平台对比云平台名称推出企业主要特点及优势技术主要受众对象及产品OneNET中国移动在线创建应用，论坛氛围比较好，OneOS操作系统、5G边缘计算、大数据智慧城市、智慧物流、智能远传抄表、大数据及人工智能应用产品CTWing中国电信提供终端开发套件、独立的天翼OS操作系统、国密安全能力智慧城市、工业、农业、交通物流、5G无人机等阿里云阿里巴巴边缘计算、AliOSThings操作系统、设备身份认证全域旅游、非现场执法、玩具行业、社区治理、智慧建筑OceanConnect华为开放API、系列化Agent、华为LiteOS操作系统车联网、智慧城市、智能抄表、智能停车、智慧家庭等21各大云平台对比（续）云平台名称推出企业主要特点及优势技术主要受众对象及产品NLECloud新大陆API、SDK资源包丰富、MD5签名验证、可拖曳式应用开发、操作界面友好，适合初学者快速便捷开发智慧城市、智慧工业、物联网教育、物联网科研、物联网竞赛AWS亚马逊超大数量设备接入、AWS系列产品生态服务电子商务、广告营销、汽车、能源、政府Azure微软Microsoft托管云服务、设备连接数量庞大、AzureRTOS操作系统、边缘服务制造、能源、医疗保健业、零售、物流和运输GoogleCloud谷歌可伸缩全托管式云服务、机器学习功能、用于边缘/本地计算的集成式软件堆栈、配合Debian操作系统（适合服务器的Linux操作系统）无缝对接地图及定位服务、机器学习应用产品、人工智能应用产品、零售、智慧城市22企业经验：如何选择云平台23对于各行业需要利用物联网云平台赋能的企业来说，面对众多的云服务供应商，更明智的做法是采用多云战略，从而防止将云服务供应商锁定而陷于一家独大的被动。具体选择哪家的云平台主要取决于项目的具体需求，取决于是否能将工作负载和云平台提供的服务做更好的性价比匹配。若一家企业想要管理的资产（设备）上运行Windows和较多Microsoft软件，可考虑Azure若一家企业是希望快速扩展的基于Web的小型初创公司，可考虑GoogleCloud若一家企业需要比较丰富多样的云服务，并需要在全球范围内得到服务，可考虑AWS例如NLECloud物联网云平台5.2※NLECloud云平台架构※NLECloud云平台功能24NLECloud物联网云平台25NLECloud物联网云平台是基于智能传感器、无线传输技术、大规模数据处理与远程控制等物联网核心技术，同时结合互联网、无线通信、云计算、大数据技术开发的一套物联网云服务平台，能提供设备在线采集、远程控制、无线传输、数据分析、预警信息发布、决策支持、一体化控制等功能。NLECloud物联网云平台的核心技术和关键功能NLECloud物联网云平台26结合相关的CASE-DESIGNER、API、SDK、传感器、执行器等，为实验、实训、项目设计、比赛、毕业设计等提供一套完整的软硬件环境。也是物联网云服务教学平台：支持典型应用场景下的沉浸式学习智慧溯源智能家居智慧商超智慧医疗智慧物流智慧交通智慧医疗智慧工业NLECloud物联网云平台数据分析27NLECloud物联网云平台NLECloud云平台主体架构NLECloud物联网云平台使用Browser/Server及Client/Server双重方式来处理各个模块之间的数据传输。系统主体结构包括设备域、网关域、平台域、用户域。设备域网关域用户域平台域28NLECloud平台架构：设备域设备域包括传感器、执行器、RFID、摄像头、LED等物联网设备硬件。29NLECloud平台架构：网关域网关域集成解析多种物联网协议的智能网关，能支持数据采集、数据传输、设备控制等功能。30NLECloud平台架构：平台域负责数据的分布式存储和计算分析。支持多种协议，支持多网关接入，提供便捷按需的网络访问，从而进入可配置的计算资源共享池。支持自由灵活创建物联网应用，提供丰富的API供个性化应用开发。支持用户以H5组态式快速创建跨平台应用。31工程师提示：H5组态式快速创建跨平台应用指的是，利用HTML5技术，采用组件拖曳以及一定的代码逻辑，使用类似“搭积木”的方式完成一个可视化的交互功能平台或应用。NLECloud平台架构：用户域用户域负责在线发布浏览应用，支持通过API、SDK自定义开发应用。32NLECloud平台架构：用户域用户域负责在线发布浏览应用，支持通过API、SDK自定义开发应用。33工程师提示：API和SDKAPI（applicationprogramminginterface）是一种应用程序接口。开发人员仅需调用某个方法或功能的接口就可以操作该方法或功能，而无需了解其内部的源码或内部工作机制等细节。在企业级别的产品开发中，会大量用到API调用。SDK（softwaredevelopmentkit）是软件开发工具包。同API一样，企业开发中也大量使用SDK，一般包含特定的软件包、软件框架、硬件说明、操作系统等集合。例如：如果某软件工程师研发的一款打车软件App想使用地图资源，那么就可以去百度公司的“百度开放平台”网站下载“百度地图SDK”软件包，利用这个软件包，软件工程师就可以将人们熟知的百度地图的功能集成在自己的APP内。NLECloud云平台功能在“开发者中心”页面显示是当前帐号所创建的项目列表。每个项目包含五大功能模块：项目概览、设备管理、逻辑控制、应用管理、调试工具开发者中心界面34NLECloud平台功能点击某个项目的名称链接，默认进入“项目概览”页面一、项目概览35NLECloud平台功能一、项目概览36单击各个控件可进入相应页面“设备统计”页面“传感器统计”页面NLECloud平台功能二、设备管理371.设备管理“设备管理”页面NLECloud平台功能二、设备管理381.设备管理添加设备NLECloud平台功能二、设备管理391.设备管理设备传感器页面NLECloud平台功能二、设备管理401.设备管理“编辑设备”页面注意：不能对在线设备进行编辑操作，需离线后操作。NLECloud平台功能二、设备管理412.传感器管理NLECloud平台功能二、设备管理422.传感器管理添加传感器NLECloud平台支持的传感器和执行器设备类型设备名称传感器位移传感器、热电偶传感器、超声波传感器、温度传感器、湿度传感器、光照传感器、红外传感器、称重传感器、气体传感器执行器风扇、灯光、舵机43二、设备管理2.传感器管理NLECloud平台功能自定义添加一个传感器44例如：添加一个温度传感器，标识名为Temperature2021，仅上报数据，数据类型为浮点型，单位为℃。二、设备管理2.传感器管理NLECloud平台功能45添加成功后，可以观察到传感器的列表中出现了刚设置的温度传感器一行。二、设备管理2.传感器管理NLECloud平台功能自定义添加一个传感器46二、设备管理2.传感器管理NLECloud平台功能47二、设备管理3.执行器管理NLECloud平台功能48二、设备管理3.执行器管理NLECloud平台功能49二、设备管理3.执行器管理NLECloud平台功能添加风扇执行器成功50二、设备管理3.执行器管理NLECloud平台功能“历史命令数据”页面通过条件筛选快速查询选择满足条件的执行器的历史命令数据。51三、逻辑控制当环境在特定时间满足特定条件时，自动执行特定的动作，实现智能化控制。NLECloud平台功能“策略管理”页面当传感器采集数值满足特定的条件时，相应的执行器将执行特定动作，从而构成策略管理。52三、逻辑控制（1）新增策略NLECloud平台功能依次点击“策略管理”→“新增策略”，跳转到新增策略界面，选择“设备”，类型选择为“设备控制”，添加“条件表达式”（可以添加多个），添加“策略动作”，选择策略执行的时间。53三、逻辑控制（2）查看策略执行记录NLECloud平台功能“逻辑控制”→“策略执行记录”中查看策略的执行记录，选中一条策略，点击最右侧的“执行日志”，可以看到该条策略所有执行过的记录。（3）策略查询可以通过输入策略名称、选择策略类型、选择网关，点击“查询”，查询到用户需要的策略信息。（4）策略编辑选择已经存在的策略，点击策略名称，进入策略的编辑界面。（5）策略删除在勾选框选中要删除的策略，点击“删除策略”即可；删除操作可以单条或批量进行。54四、应用管理NLECloud平台功能在开发者中心选择要添加应用的项目，单击“新增应用”或“马上添加一个应用”，选择所属项目，填写应用名称、应用标识，设置应用模板、分享设置、应用徽标等，单击“确定”，创建应用成功。应用创建成功“新增应用”页面55四、应用管理NLECloud平台功能利用云平台应用设计器进行应用设计，快速开发应用。云平台应用设计器56四、应用管理NLECloud平台功能利用云平台应用设计器进行应用设计，快速开发应用，实现设备数据可视化。云平台应用设计器开发操作面板57五、调试工具NLECloud平台功能在项目界面的顶部工具栏中点击“调试工具”，进入调试工具界面。进行API调用、数据模拟器、Lua调试时,就会用到调试工具界面。“调试工具”页面58五、调试工具NLECloud平台功能SDK及API相关资源：http:///doc/resources_sdk.shtml

NLECloud平台功能59API调用API调用是企业软件开发里常见的方法。例如，A工程师很早就设计好了一个“秒表计时器”，现在B工程师想设计一个大型的“比赛计时系统”，为了节省开发时间，B工程师在秒表计时功能设计上直接调用A工程师的方案，将A工程师设计的“秒表计时器”的代码模块直接引入自己的工程，并且B工程师只需要使用A工程师提供的“开始计时”“计时时长”“计时结束”“多人计时”等方法接口即可，而不需要去重新设计这些方法的深层次逻辑，从而节省了B工程师的开发时间。同理，B工程师的系统还会去调用其他工程师已设计好的功能模块API。企业经验NLECloud平台功能60数据模拟器数据模拟器的功能主要是通过虚拟设备模拟真实设备上报传感数据的行为，当工程师的手头暂时没有真实设备时，可以借助数据模拟器来模拟真实设备，以提前验证逻辑是否正确。企业经验Lua调试

Lua是一种轻量小巧的脚本语言，用标准C语言编写并以源代码形式开放，将其嵌入应用程序中，可以为应用程序提供灵活的扩展和定制功能。企业经验案例实操：简易智能换气扇系统5.361※项目背景※系统搭建※登入云平台※新建项目※配置设备※效果演示项目背景二氧化碳的浓度达到0.1%（1000PPM，即一百万体积的空气中所含污染物的体积数）时，人们会感到沉闷、心悸，注意力开始不集中。国家标准GB/T18883-2022《室内空气质量标准》规定，室内二氧化碳浓度需小于标准值0.1%。现代家庭中，可安装空气循环系统，通过智能检测方法监控二氧化碳浓度：若二氧化碳浓度超过预设的阈值，则自动打开换气扇，使得空气流通，同时还可以在云平台上看到实时采集的二氧化碳浓度信息和换气扇开关信息。我们将实现这样功能的系统命名为“智能换气扇”。62系统搭建先使用实训仿真系统搭建一个简易的二氧化碳采集与风扇控制系统。三个核心设备：二氧化碳传感器换气风扇网关63系统搭建二氧化碳传感器在仿真系统中进行二氧化碳传感器参数设置。该二氧化碳传感器的值设置为在0.00到5000.0PPM之间随机变化的值，每隔1S（秒）变化一次。64系统搭建换气风扇由继电器供电、控制器控制的虚拟电机，仅有开/关两种状态。网关网关是联系传感器设备和云平台的桥梁。无论是传感器数据上报云平台，还是云平台控制风扇，都通过网关节点实现。序列号对不同的项目具有唯一性，不能重复。65登入云平台登录通过在浏览器输入/进入新大陆云平台，点击“登录”进入登录界面。登录界面66登入云平台注册点击“注册”进入注册界面，选择“学校用户注册”或者“个人注册”皆可。注册界面67新建项目单击“新增项目”创建“智能家居产品”项目68新建项目点击“确定”，进入添加设备界面，配置并添加设备添加设备69新增的设备配置设备点击