在未來十年內(nèi)，全球各地的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將從2020年的750億臺增長到1000億臺以上，從物聯(lián)網(wǎng)的增長來看，從4G到5G的提升是重要的促進措施。當今的4G網(wǎng)絡(luò)可以在一個通信塔臺上支持5500到6000個NB-IOT設(shè)備。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為醫(yī)療健康、農(nóng)業(yè)、制造業(yè)等行業(yè)領(lǐng)域和日常生活帶來的變化比上世紀科幻作家的想象還要大。
為什么要開發(fā)自定義的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序?
物聯(lián)網(wǎng)市場意義重大，它可以為許多其他行業(yè)領(lǐng)域和市場提供更多的產(chǎn)品，而物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備正在廣泛普及，從智慧城市、農(nóng)田管理到大型工廠、智能家居，還有自動駕駛汽車。
消費者物聯(lián)網(wǎng)是最需要移動應(yīng)用程序的領(lǐng)域。而在農(nóng)業(yè)和企業(yè)業(yè)務(wù)等其他領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可能不需要移動設(shè)備接口。它們可以直接連接到云平臺，也可以進行管理以使用Web應(yīng)用程序。
另一方面，面向客戶的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常使用應(yīng)用程序：人們經(jīng)常使用移動設(shè)備。當消費者想到物聯(lián)網(wǎng)時，可能想到的第一件事是智能家居。
不僅智能家居需要移動接口來連接設(shè)備。消費者可以將物聯(lián)網(wǎng)用于：
•汽車
•醫(yī)療保健
•農(nóng)業(yè)
•兒童和寵物護理
智能家居物聯(lián)網(wǎng)市場的增長必將更加突出。根據(jù)商業(yè)雜志Forbes的一項調(diào)查表明，三分之二的消費者表示，他們可能會在2019年購買物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。50%的參與者表示他們可能購買可穿戴設(shè)備。到2025年，將有760億臺互聯(lián)設(shè)備交付給客戶，將創(chuàng)造約4900億美元的收入。
智能聯(lián)網(wǎng)汽車將如何發(fā)展呢?根據(jù)Machina Research Study公司的調(diào)查， 90%的汽車與智能手機連接。而如今只有10%。
物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的種類將不斷增加，并且它們都需要使用軟件應(yīng)用程序來控制它。在這個還遠遠沒有飽和的市場，企業(yè)可以自行開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)移動應(yīng)用程序。
物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品可以做什么?
物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備具有功能和能力的全新集合，可以將其分為四個功能：監(jiān)測、控制、優(yōu)化和自治。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品可以全部包含這四個功能，每個功能都有各自的好處。
例如，監(jiān)視功能是產(chǎn)品控制、優(yōu)化和自治的基礎(chǔ)。企業(yè)必須選擇能夠為客戶帶來價值并指定其可承受的技能。
(1)監(jiān)測
物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品能夠通過傳感器和外部數(shù)據(jù)源全面控制產(chǎn)品的狀態(tài)、操作和外部環(huán)境。使用收集的數(shù)據(jù)，這些產(chǎn)品可以提醒用戶或其他人環(huán)境或性能的變化。
(2)控制
物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品可以通過內(nèi)置在設(shè)備中或駐留在產(chǎn)品云平臺中的遠程命令或算法進行控制。
(3)優(yōu)化
物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品監(jiān)測數(shù)據(jù)的生產(chǎn)性流通，再加上控制產(chǎn)品運行的能力，使企業(yè)能夠以各種方式實現(xiàn)產(chǎn)品性能的最大化，其中許多方式以前是不可行的。智能連接可以將算法以及分析應(yīng)用到正在使用中的或歷史的信息中，從而顯著地提高輸出、使用率和有效性。
(4)自治
監(jiān)視、控制和優(yōu)化功能結(jié)合在一起，可以使物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品達到以前無法實現(xiàn)的自治水平。
人們應(yīng)該了解的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)
如何開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序?這取決于企業(yè)的產(chǎn)品理念。對于智能家居應(yīng)用程序以及聯(lián)網(wǎng)汽車和卡車應(yīng)用程序，這些功能無疑會有所不同。然而，在開始物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序開發(fā)之前，需要知道一些基礎(chǔ)知識。首先了解一下物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
支持物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品組件
任何一個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)都包含四個主要組件：
(1)硬件
物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中使用的硬件包括用于遠程儀表板的設(shè)備、控制設(shè)備、服務(wù)器、路由或橋接設(shè)備以及傳感器。這些設(shè)備管理基本任務(wù)和功能，如系統(tǒng)激活、操作規(guī)范、安全、通信和檢測，以支持特定的目標和操作。
物聯(lián)網(wǎng)中最關(guān)鍵的硬件可能是其傳感器。這些設(shè)備包括能源模塊、電源管理模塊、RF模塊和感應(yīng)模塊。射頻模塊通過其信號處理、WiFi、ZigBee、藍牙、無線電收發(fā)器、雙工器和BAW來管理通信。
不同類型的傳感器，其中包括：
•溫度傳感器
•壓力傳感器
•接近傳感器
•加速度計和陀螺儀傳感器
•紅外傳感器
•光學傳感器
•氣體傳感器
•煙霧傳感器
(2)軟件
物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的軟件應(yīng)該是基于云計算的應(yīng)用程序，無論是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備還是移動設(shè)備，主要是用于管理和調(diào)節(jié)與其連接的所有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的儀表板。該儀表板還應(yīng)該收集來自傳感單元的信息，并將其顯示給用戶。
•移動應(yīng)用
•Web應(yīng)用程序
•自定義儀表板
(3)云平臺
云計算是物聯(lián)網(wǎng)最重要的創(chuàng)新技術(shù)之一。它可以采集并提煉信息。采用云平臺的最大好處是企業(yè)不需要自己構(gòu)建物理資源來保存數(shù)據(jù)。
(4)網(wǎng)絡(luò)連接性
網(wǎng)絡(luò)通過兩種方式發(fā)送數(shù)據(jù)：一是從手機到傳感器設(shè)備的返回發(fā)送;二是網(wǎng)絡(luò)鏈接物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的所有設(shè)備。這兩種采用不同類型的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
·藍牙
藍牙是最廣泛使用的近距離無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之一。用戶可以快速獲得可為其提供可穿戴技術(shù)以與智能工具配對的藍牙應(yīng)用程序。
·無線網(wǎng)絡(luò)
一些數(shù)字設(shè)計師表示，對于物聯(lián)網(wǎng)集成來說，采用Wi-fi是一種流行的選擇。這是因為它所承載的框架具有快速的信息傳輸速率和控制大量數(shù)據(jù)的能力。
·ZigBee
ZigBee專為工業(yè)而開發(fā)，而針對客戶的開發(fā)則更少。它通常以2.4GHz的頻率運行。這對于通常在房屋或建筑物之間以微小速率傳輸數(shù)據(jù)的工業(yè)站點而言是完美的選擇。
·射頻識別
它利用磁場來確保能識別物體。這種短而多變的超高頻識別技術(shù)的波長大約有100毫米。然而，遠程超高頻的波長可以達到200毫米。
·廣域網(wǎng)
LoRaWAN或遠程廣域定位網(wǎng)絡(luò)只是大型定位網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)程序之一。LoRaWAN IoT網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要旨在借助數(shù)百萬個低功耗設(shè)備來維持強大的網(wǎng)絡(luò)。智慧城市采用的就是這種協(xié)議。
物聯(lián)網(wǎng)挑戰(zhàn)
在開始開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序之前，應(yīng)該了解該行業(yè)尚未解決的挑戰(zhàn)。
(1)安全與隱私
在最具爭議性的問題之中，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序開發(fā)面臨的巨大挑戰(zhàn)是個人隱私和安全性。在這里談?wù)摰陌踩圆粌H是網(wǎng)絡(luò)安全性，還包括物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中涉及的所有組件的安全性。這些應(yīng)用程序由網(wǎng)絡(luò)支持，該網(wǎng)絡(luò)連接了硬件和軟件元素，并包含大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將流經(jīng)各種設(shè)備，從而可能使個人隱私泄露。
除了作為物聯(lián)網(wǎng)軟件開發(fā)安全性的挑戰(zhàn)之外，在開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序時還應(yīng)考慮更多關(guān)鍵問題：
•數(shù)據(jù)交換安全性：認識到信息從物聯(lián)網(wǎng)傳感單元和設(shè)備傳輸?shù)较到y(tǒng)或入口，然后保存在云端，這一點非常重要。在應(yīng)用程序開發(fā)過程中，確保遵循數(shù)據(jù)文件加密協(xié)議至關(guān)重要。
•物理安全性：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常被忽略，網(wǎng)絡(luò)攻擊者可以輕松地對此進行篡改。因此，檢查安全性組件是否屬于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備始終是一個挑戰(zhàn)。
•云存儲安全性：盡管考慮了云存儲空間的保護，但是程序員很難保證物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)得到正確保護以及數(shù)據(jù)得到保護。此外，還應(yīng)處理適當?shù)脑L問權(quán)限和授權(quán)。
•隱私更新：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備獲取的數(shù)據(jù)始終遵循特定的規(guī)則和法律。例如，所有的健身跟蹤器都必須遵守HIPAA法規(guī)收集用戶信息。這表明，通過物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備保存在云平臺上的信息經(jīng)過認證符合規(guī)定。遵守HIPAA之類的法規(guī)可以確保隱私信息的安全。
(2)網(wǎng)絡(luò)連接性挑戰(zhàn)
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序開發(fā)的意義在于數(shù)據(jù)的實時傳輸。然而，由于連接不良或延遲，這最終成為一個難題。提供有價值的前端信息的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備至關(guān)重要。然而，當物聯(lián)網(wǎng)傳感單元被調(diào)用來監(jiān)視、處理數(shù)據(jù)和提供信息時，糟糕的網(wǎng)絡(luò)連接就成了一個問題。
這個問題可以在設(shè)計和應(yīng)用程序環(huán)境階段解決。例如，重要的打印設(shè)備可以通過WiFi家庭路由器與筆記本電腦、手機連接。然而，智能汽車的情況卻不同，因為它們需要采用移動互聯(lián)網(wǎng)。因此，程序員需要理解各種設(shè)備的功能和特性，并做出相應(yīng)的開發(fā)決策。
(3)跨平臺兼容性(硬件和設(shè)備)
在創(chuàng)建物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序時，應(yīng)該同時考慮到未來的技術(shù)調(diào)整。因此，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要軟硬件功能的平衡。
對于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序設(shè)計師來說，無論操作系統(tǒng)、設(shè)備更新和錯誤修復(fù)如何，都很難保證設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)平臺都能提供最佳的效率。
在開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序時，程序員需要確保可以無縫集成該應(yīng)用程序，而不會增加物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)社區(qū)(包括軟件和硬件)的困難。
(4)數(shù)據(jù)收集與處理
由于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序涉及大量信息，因此信息收集和處理對于設(shè)計人員來說是困難的。與隱私和安全計劃一起，開發(fā)團隊需要保證他們?yōu)樵诃h(huán)境中收集、保存或處理數(shù)據(jù)的方式進行了良好的規(guī)劃。
為了實現(xiàn)這一點，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序開發(fā)團隊必須雇傭信息專業(yè)人員和分析設(shè)計師以及采用機器學習資源，以從存儲在云中的信息中獲得見解。
如何開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用
(1)選擇平臺
企業(yè)可以使用許多平臺來開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序，也可以選擇其中任何一個，但是要注意它們支持哪些創(chuàng)新以及花費多少費用。
以下是開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序的一些頂級平臺：
•HomeKit
•Android Things
•ThingWorx
•Xively
•Ubidots
•Azure IoT Suite
•IBM Watson
•Oracle IoT
•Kaa
許多這樣的開發(fā)平臺正試圖解決不一致的問題，允許物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)商將不同供應(yīng)商的設(shè)備連接到一個統(tǒng)一的系統(tǒng)中，這些設(shè)備可以支持不同的程序。例如，谷歌公司的物聯(lián)網(wǎng)平臺Android Points現(xiàn)在支持多家制造商的設(shè)備，也可以連接到低能耗傳感器。
(2)選擇硬件
如果企業(yè)不想為物聯(lián)網(wǎng)項目生產(chǎn)自己的硬件，則需要從其他設(shè)備制造商那里購買設(shè)備。首先，其設(shè)備需要滿足企業(yè)對產(chǎn)品的需求。其次，設(shè)備應(yīng)該可靠，因為其鏈接精度對于項目的成功至關(guān)重要。由值得信賴的設(shè)備制造商生產(chǎn)的傳感單元可以保證更高質(zhì)的量。
毫無疑問，程序員將需要從基于微控制器的電路板，片上系統(tǒng)(SOC)板、單板計算機(SBC)以及專用于智能藍牙和WiFi的專用電路板中進行選擇，以下就是一些知名的產(chǎn)品：
•Arduino Uno
•Raspberry Pi
•Intel Edison
•Udoo Neo
•LightBlue Bean
•Adafruit Flora
•Tessel
•Particle Photon
•Mediatek Linkit One
•C.H.I.P
(3)提前考慮可擴展性
考慮企業(yè)計劃創(chuàng)建應(yīng)用程序功能的速度。毫無疑問，企業(yè)的應(yīng)用程序是否會保持相關(guān)性在很大程度上取決于可擴展性。它必須處理大量的數(shù)據(jù)、各種設(shè)備和程序。因此，云計算技術(shù)最適合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
(4)快速查看應(yīng)用程序
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序運行必須非?？?。當涉及到共享數(shù)據(jù)以及來自另一個位置控制設(shè)備的數(shù)據(jù)時，不可避免地出現(xiàn)延遲。設(shè)想一下自動駕駛汽車如果沒有立即響應(yīng)人類的命令將會產(chǎn)生什么樣的后果。這就是性能和高速鏈接必須是人們最關(guān)心的問題之一的原因。
(5)確保安全
保護物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序是企業(yè)面臨的首要問題。遺憾的是，由于大量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備全部駐留在一個網(wǎng)絡(luò)中，因此物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在一定程度上面臨著數(shù)據(jù)侵權(quán)的風險。
此外，由于人們使用物聯(lián)網(wǎng)最多的場合是住宅、汽車和卡車以及醫(yī)療設(shè)備，這些攻擊可能導(dǎo)致個人的敏感信息泄露。
企業(yè)需要確保使用安全工具構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序。
以下是有關(guān)確保物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序中安全性的一些想法：
•選擇值得信賴的硬件供應(yīng)商。一些為其設(shè)備提供軟件程序的供應(yīng)商可能會錯過潛在的軟件漏洞。對于企業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序，需要確保選擇值得信賴的硬件或由安全專家來運行它。
•使用經(jīng)過驗證的物聯(lián)網(wǎng)平臺。這在很大程度上取決于企業(yè)用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序的系統(tǒng)。一定要使用信譽良好的平臺，檢查他們的工具，并不斷更新。
•不僅要考慮網(wǎng)絡(luò)攻擊，還要考慮物理攻擊。存儲在設(shè)備上的任何類型的數(shù)據(jù)都不僅需要加密，而且還應(yīng)從字面上進行屏蔽，而擺脫存儲設(shè)備并不簡單。
•使用受保護的網(wǎng)絡(luò)。通過Web服務(wù)器或云平臺在企業(yè)的應(yīng)用程序以及設(shè)備之間流動的所有信息都應(yīng)得到保護。
•為應(yīng)用程序安全性應(yīng)用最佳實踐。使用文件加密、模糊處理、雙因素身份驗證以及其他方法，以確保授權(quán)用戶安全使用企業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序和設(shè)備。
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