华为云IoT设备接入服务全体验

摘要：华为云IoT设备接入服务，海量设备，一键接入，你值得拥有！

本文分享自华为云社区《【云驻共创】Huawei Mate 40产线直击之 华为云IoT设备接入服务全体验》，原文作者：启明 。

前言：

在开始本文之前，我们先问问自己下面两个问题：

问题一：物联网慢慢渗入千行百业，其快速发展已成必然，但是在发展的过程中有没有什么挑战呢？

问题二：目前在智能制造行业很多物联网设备，都是依赖边缘网关的，也即，通过边缘网关来接入物联网，那么为什么要使用边缘网关呢？边缘网关有什么好处呢？

我们将通过下面的文章，来一一解答。

一、物联网带来的机遇

经调查数据显示，目前已经有60%的企业，现在正在使用或者是即将部署IoT业务；有24%的企业IT预算，会用于IoT相关的一些投资；同时，已经有63%的企业，通过IoT的部署，已经收获非常丰厚的回报。物联网在经济中正在发挥着越来越重要的作用。关于物联网的更多的数据可以见下图：

同时，我们可以看到，在实际生活当中，也遍布了物联网的身影：智慧抄表、智慧路灯、智慧井盖、车联网、智慧零售、智慧门店……物联网已经深深的渗入到各行各业，并且推动着相关行业的数字化转型，引领着行业做着非常深远的变革。

回顾历史，我们可以总结发现，在互联网经济中，一共有三波“浪潮”：

• 第一波：信息服务业数字化，主要是在2000年至2015年。互联网公司的发展，通过互联网软件数字化，已经推动了相关的行业进行物联网转型。而这，已经是过去式了；
• 第二波：服务产业数字化，集中在2014-2020年，主要是以电信、银行、政府、医疗、出版、零售等等为代表的传统服务+互联网技术进行着数字化。这一阶段已经基本完成；
• 第三波：实体经济数字化，从2015年至今。其中包括我们最为关注的制造业、能源、交通、农业等等涉及到民生的一些大的行业的变化，这是正在发生变革的一波“浪潮”。

从国家的十一五/十二五规划到十三五的规划，到近期热议的“新基建”，都在推动制造业产业升级。可目前我国制造业规模庞大、但大而不强，自主创新能力不足，该如何提升呢？数字化转型正是提升制造业竞争力的关键途径。

二、物联网带来的挑战

物联网带来的红利无疑是巨大的，但是同时，也带来也一定的挑战：

挑战一：让“物”说话

在让“物”说话的过程中，我们的关键挑战在于：

• 大量现存设备未被数字化；
• 多样化设备、各行业协议、各行业通信方式不同；
• 设备要求低功耗、低成本；
• 设备安全问题突出。

我们目前让设备入网的最常用的就是传感器。传统的传感器只是模拟信息量的记录，无法对记录进行分析处理。因此，第一步，需要将传感器所有的感知数字化，用非常客观的数字来表达诸如温度、压力、位置等等信息。同时，我们需要在传感器能够感知的基础上，让它“学会表达”，也就是网络化，通过连接上网，让“物物相连”。先数字化，然后网络化，这是让“物”说话的第一步。

挑战二：让“物”说一种话

让“物”说一种话的关键挑战在于：

• 百万种数据元素，缺乏标准和规范；
• 多样化数据格式；
• 各厂商“烟囱式”发展，数据孤岛林立，数据互通困难。

目前的一些设备，因为行业不同，生产厂家也是不同的，比如路灯、井盖、水表等等，都是不同的厂家生产的。那么，在生产过程中，它们所使用的协议、接入方式有可能都是不一样的，就相当于不同国家的人，没有统一的语言，完全无法沟通。因此，我们需要在各种设备之间，“架起桥梁”，让它们说同一种话，这也就是我们的“物模型”，或者“产品模型” 。让数据标准化，统一物模型，让“物”说同一种话。

挑战三：让“物”说有价值的话

让“物”有价值的话的关键挑战在于：

• 海量数据带来算力、存储问题；
• 实时流、时序、离线、多维分析复杂；
• 行业应用场景复杂；
• 商业闭环、价值变现和分配问题。

如何让数据变得有价值，是制造业面临的一个巨大挑战。海量的数据出现之后，我们需要从各个方面去分析：时间维度、冷热数据、有价值的数据和没有价值的数据等等，从而得到一个完整的数据分析，进而能够对“物”进行决策，让数据有价值。

以上即是物联网面临的主要的挑战。可以看到，“万物互联”并不是一件简单的事情。而回归到制造业，在制造业的数字化落地过程中，企业发现，数据的量非常大，流通起来非常困难，数据采集的周期也非常短，基本以秒为单位。同时，数据如何使用，都已经被限制。因此，具体到制造业，数字化的过程中还有如下问题：

• 无法做个性化定制：全要素采集非常困难；
• 无法网络化协同：多域数据流打通难；
• 无法智能化生产：数据大、维度多分析难；
• 无法服务化延伸：产品智能化服务开发难。

三、华为云IoT设备接入服务解读

（一）设备接入服务解决方案架构图：

互联网的用户，都有一个基本的认知，那就是“数据不会凭空产生”。数据都是通过采集进而上报上来的。华为云IoT设备接入服务，即是进行数据采集工作的一个工具，或者说，平台。以下是华为云IoT的物联网解决方案架构图：

华为云IoT云服务，以LiteOS为操作系统，赋能设备以“感知”的能力，同时，通过SDK让设备有网络化的能力；设备网络化之后，通过网关等方式接入华为云IoT的物联网平台（包括设备接入服务、设备发放服务、全球SIM联接以及数据分析服务等等），进行数据上报、命令下发等操作；再通过API方式，连接到物联网应用，打造智慧交通、智慧城市、智慧园区等等各种智慧场景。当然整个框架里面也有很多华为云其他的服务，比如数据库等等，来支撑上层物联网应用的使用。

其中，设备接入服务，提供海量设备的接入和管理能力，配合华为云其他服务同时使用，帮助客户快速端到端构筑满足要求的物联网解决方案。其包括多网络接入、设备联动规则、产品模型开发等等功能，通过这些微服务，为设备接入提供一个整体服务管理能力。

（二）华为云IoT设备接入服务通信模型

让“物”说话，只是一个拟人的修辞手法，我们实际上要做的，是要让设备使用一种通信方式进行“沟通”。那么我们要如何将一个设备抽象出来进行分析处理呢？

首先，是属性上报。通过相关的协议解析，属性上报之后，基于模型管理，会把设备的属性分成属性、命令、事件和透明的消息模式，而这些，我们又可以通过schema的形式进行描述；而在上层应用，我们也会按照这样的模型进行相关的处理。

接下来，我们详细介绍一下设备接入服务的各个能力。

1、产品模型（Profile）：统一的数据&通信模型

上述这样的一个统一的数据模型是如何形成的呢？这里引入了一个“编解码插件”的概念。具体的方式如下：

• 定义产品：这里有两种方式进行定义：

方式1：设备厂商通过SP Portal在线编辑Profile；

方式2：设备厂商获取平台提供的样例Profile，根据自身业务进行修改，生成自己业务所需Profile；

• 快速生成插件

插件生成：平台提供开发者Portal，通过开发者Portal基于自己定义的Profile，快速生成插件；

插件部署：对于完成的插件支持一键快速部署；

• 价值

对于上层应用价值：降低上层应用对设备管理复杂度，通过在平台规模不同厂家的数据，形成统一的Profile，上层应用无须感知不同设备的差异；

对设备厂商价值：无须修改设备代码，通过插件适配不同企业的诉求，降低设备厂家的维护复杂度。

2、规则引擎：数据流转&设备联动

我们再来结识一下设备接入的另一个强大的功能：规则引擎。通过规则引擎，我们可以把上报的数据上传到相关的服务（比如数据分析服务等等），引发多设备协同（提醒、告警通知、状态报告等等）。

3、构筑边云协同、泛接入、可信的智能IoT边缘服务：

IoT边缘，即除了提供云端的能力以外，通过边缘也会构筑大量的能力，包括泛接入能力、本地自治、行业应用等等。特别需要介绍一下，泛接入能力能够满足除了一些相对标准的协议接入以外，还能提供一些私有协议的接入。在边缘之上，也会集成前面说的行业插件能力。通过这种第三方行业插件的能力，能够接入各种各样的设备。

4、基于规则的设备联动，边云协同实现多场景业务自定义

边缘侧的设备联动，可以和云端的IoTDA接入服务做统一的协同。

5、网络异常时提供本地自治能力，确保业务连续性

本地自治的能力很好理解。一般来说，当网络异常的时候，边缘的站点，是贴近设备的。贴近设备的时候，根据自己的管理能力，为接入的设备提供服务，也就是说当网络边缘站点跟云端的网络出现异常情况的时候，可以通过本地自治管理，能够保证业务的连续性。

四、华为云IoT设备接入服务快速接入&演示

接下来，结合一个产线的设备来实际演示一下设备是如何接入物联网平台的。我们需要准备的物料有：

• 边缘网关（Atlas500）
• 边缘网关集成标准MODBUS协议
• PLC（镭雕机，含设备网关MODBUS Sever和采集器）接入到边缘网关
• 边缘网关集成私有设备接入协议（集成对应协议解析的容器/进程服务）
• PLC（贴片机）采用私有TCP协议介入到边缘网关

具体流程：

1、进入IoTDA服务：https://www.huaweicloud.com/product/iothub.html，点击“立即使用”

2、进入设备接入服务页面，创建产品：

通过控制台的产品页面，可以预先从属性、服务、设置的命令、事件等等每个维度去定义每一种产品，以下简单介绍比较重要的几个产品模型：

• IoT边缘：edge_node，创建产品并定义相关产品模型。每个模型的属性，对应一个服务的类型，如edge_access，即是负责MODBUS的设备接入

• 镭雕机：LaserMarkingModbus。模型较为简单。通过镭雕机上报雕刻的速度、电流和LED灯等等。

• 镭雕机的设备网关：modbus_server。主要用来设置与MODBUS设备对接的相关的参数，比如连接类型、鉴权、IP地址端口等等信息。

• 贴片机：Mounter1。较为复杂，里面除了基本的信息，如产品版本、产品名称、加工程序名等等，还包括如加工结果、设备状态、压缩空气气流等等所有涉及到贴片工艺相关的一些参数

3、进入“设备”：

“设备”里的HDC2021 Training就是本次实验所需的设备

在“设备”的概念里，“设备”是分层级的，HDC2021 Training所属产品是我们之前定义的“edge_node”，同时，它又有两个子设备：training_server（镭雕机）和MountDevice0425（贴片机）。

4、注册子设备：在HDC2021_Training/training_server下注册Modbus子设备

• 选择产品：

• 进行数据采集配置

• 添加子设备，并点击“确定”：

• 完成

以上就是一个简单的设备接入的演示。华为云IoT平台除了可以使用网关接入，还可以采取直连（MQTT）的方式，对硬件没有特殊的要求，大家有时间可以自行前往进行体验。

五、华为云IoT设备接入服务小结

回顾我们在一开始提出的问题，我们在经过这一阶段的讲解之后，可以做出这样的回答：

问题一：物联网慢慢渗入千行百业，其快速发展已成必然，但是在发展的过程中有没有什么挑战呢？

答：前面说过的三大挑战：让“物”说话，让“物”说同一种话，让“物”说有价值的话。也即，让设备数据化、网络化、标准化，同时需要有数据分析能力，让数据能够价值最大化。

问题二：目前在智能制造行业很多物联网设备，都是依赖边缘网关的，也即，通过边缘网关来接入物联网，那么为什么要使用边缘网关呢？边缘网关有什么好处呢？

答：边缘网关对网络可靠性、安全性的增强，是非常有利的，同时能够增强本地多个单设备的本地闭环也有这明显的好处。

通过上述的讲解和实验，我们可以看到华为云IoT设备接入服务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。

一起来体验一下吧~

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