AWS IOT解决方案分析

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IOT解决方案核心是要解决无数的设备怎么连接到平台上进行处理,下面看看AWS给出的解决方案都能做些什么?

一、IOT能干什么?

IOT喊了这么多年,终于慢慢要落地了。新技术关键还是要有应用驱动才会成熟。IOT在典型的应用有,车联网,梯(电梯)联网,现在比较火的共享单车也是一个典型的IOT应用。

我们来看看其中一个梯联网的案例,来理解一下IOT在其中发挥的作用:

IOT在梯联网中发挥的作用

电梯这个行业,和别的行业不太一样。其实卖电梯并不会赚特别多的钱,但是维护电梯确对一个电梯公司非常重要。就像我们说的美女,是七分姿色,三分保养。电梯也一样,维护非常重要。中国一部分电梯事故,是为了省钱,没有找专业资质的公司来维护造成的。

全球目前有 1500 万部电梯,前 4 大厂商手里都维护有超过 100 万部电梯。每部电梯平均每年有 2 天的时间是不工作的。这两天,可能是因为故障,也可能是因为保养,对一部电梯来说,两天可能不算什么,但是乘以 1500 万,大家知道这个数字是多么大。

另外,每部电梯每个月要进行 2 次例行的巡检,这个数字好像也不大,我们把这两次巡检乘以 12 个月,再乘以 1500 万,这个量就很大了。

电梯运营挑战

所以说如果我们能用一种新的技术手段,把这个东西效率提高了,节省的费用是大大的。所以这个就用到了IOT解决方案。通过传感器把数据收集到云上去,实时监控和分析电梯,发现问题,节省人工成本。

二、AWS的IOT解决方案

IOT很多厂商都在投入,我们看看AWS提供了什么IOT解决方案。

IOT解决方案核心是要解决无数的设备怎么连接到平台上进行处理,下面看看AWS给出的解决方案都能做些什么?下面是AWS给出的IOT解决方案的参考架构图:

IOT解决方案的参考架构图

图上主要涉及到的组件和功能如下:

1. AWS IoT 设备 SDK

AWS IoT 提供有 SDK,使用提供的SDK集成到IOT设备和移动应用程序中,设备和程序就不用关心数据是怎么发送以及发送到哪里去。AWS支持MQTT、HTTP 或 WebSockets 协议连接和验证 AWS IoT 并与之交换消息。MQTT比较有意思,1999年IBM发明的,核心是开销小,支持使用发布/订阅消息模式,提供一对多的消息发布,解除应用程序耦合,非常适合IOT场景。

2. 设备网关

设备网关是IOT设备连接和管理的入口,负责管理IOT设备的连接。

AWS IoT 设备网关支持设备安全高效地与 AWS IoT 进行通信。设备网关可以使用发布/订阅模式交换消息,从而支持一对一和一对多的通信。凭借此一对多的通信模式,AWS IoT 将支持互连设备向多名给定主题的订阅者广播数据。设备网关支持 MQTT、WebSocket 和 HTTP 1.1 协议。设备网关可自动扩展,以支持 10 亿多台设备,而无需预配置基础设施。

3. 身份验证和授权

安全是基本需求,在IOT设备认证和鉴权的能力是基本能力。

AWS IoT 支持 AWS 身份验证方法(称为“SigV4”)以及基于身份验证的 X.509 证书。使用 HTTP 的连接可以使用任一方法,使用 MQTT 的连接可以使用基于证书的身份验证,使用 WebSockets 的连接可以使用 SigV4。

4. 注册表

注册表将创建设备标识并跟踪元数据,如设备的属性和功能。注册表向格式一致的每台设备分配唯一的标识,而不管设备的类型和连接方式为何。此外,它还支持描述设备功能的元数据,例如传感器是否报告温度,以及数据是华氏度还是摄氏度。

5. 设备影子

凭借 AWS IoT,您可以创建每台设备的持久虚拟版(或“影子”),它包含设备的最新状态,因此应用程序或其他设备可以读取消息并与此设备进行交互。设备影子保留每台设备的最后报告状态和期望的未来状态,即便设备处于离线状态。您可以通过 API 或使用规则引擎,获取设备的最后报告状态或设置期望的未来状态。

设备影子提供始终可用的 REST API,使得构建与您的设备进行交互的应用程序更加轻松。此外,应用程序可以设置设备的期望未来状态,而无需说明设备的当前状态。AWS IoT 将比较期望未来状态和最后报告状态之间的差异,并命令设备“弥补差异”。

AWS IoT 设备 SDK 使您的设备能够轻松地同步其状态及其影子,并响应通过影子设置的期望的未来状态。

6. 规则引擎

规则引擎对大量的IOT设备上来的数据进行最初的过滤和处理,更复杂是数据分析送到后端的云服务去处理。

规则引擎可以构建 IoT 应用程序,这些应用程序将收集、处理和分析互连设备在全局范围内生成的数据并根据数据执行操作,且无需管理任何基础设施。规则引擎评估发布到 AWS IoT 的入站消息,并根据您定义的业务规则转换这些消息并将它们传输到另一台设备或云服务。规则可以应用至一台或多台设备中的数据,并且它可以并行执行一个或多个操作。

规则引擎还可以将消息路由到 AWS 终端节点,包括 AWS Lambda、Amazon Kinesis、Amazon S3、Amazon Machine Learning、Amazon DynamoDB、Amazon CloudWatch 和内置 Kibana 集成的 Amazon Elasticsearch Service。外部终端节点可以使用 AWS Lambda、Amazon Kinesis 和 Amazon Simple Notification Service (SNS) 进行连接。

您可以在管理控制台中或者使用类似 SQL 的语句编写规则。规则可以编写为采用不同的方式表示,具体取决于消息内容。例如,如果温度读数超出特定阈值,则它可以触发规则以便将数据传输到 AWS Lambda。规则还可以编写为考虑云中的其他数据,例如其他设备中的数据。例如,您可以在规则中编写,如果此温度超出其他 5 台设备的平均值 15%,则应采取措施。

三、IOT的前景

从IOT产业链厂商(运营商,云服务,IOT厂家)来看,IOT慢慢逐渐成熟落地的时机已经到了,越来越多的IOT应用会出来,实际服务和解决生活中的具体问题。

【本文为51CTO专栏作者“大数据和云计算”的原创稿件,转载请通过微信公众号获取联系和授权】

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责任编辑:赵宁宁 来源: 51CTO专栏
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