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物聯網軟件開發

物聯網軟件開發

作者: 由你创 阅读量:51

物聯網系統架構

  1. 設備層 (感知與控制層)
    • 核心: 物聯網設備/硬件。
    • 組成: 感測器(如溫濕度、光照、加速度計)、執行器(如摩打、繼電器)、微控制器(MCU,如ESP32、STM32)或微處理器(MPU,如樹莓派)、通訊模組(如Wi-Fi、藍牙、LoRa、NB-IoT)。
    • 軟件: 嵌入式韌體 (Firmware)。
  2. 通訊層 (網絡傳輸層)
    • 功能: 將設備層的數據可靠、安全地傳輸到雲端平台,並將雲端的指令下發到設備。
    • 協定:
      • 短距離: Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Z-Wave
      • 長距離 (LPWAN): LoRa, NB-IoT, LTE-Cat M1
      • 應用層協定 (基於TCP/IP): MQTT (最主流,輕量級發佈/訂閱模式), HTTP/HTTPS (適合偶爾上報數據), CoAP (專為受限設備設計)
  3. 平台層 (雲平台/數據處理層)
    • 功能: 物聯網系統的「大腦」。負責設備接入、數據接收、儲存、處理、分析和規則引擎。
    • 核心服務:
      • 設備管理: 設備註冊、身份認證、狀態監控、OTA韌體升級。
      • 數據儲存: 時序數據庫(如 InfluxDB, TimescaleDB)非常適合儲存感測器數據。
      • 數據處理: 流處理(如 Apache Kafka, AWS IoT Rule)和批處理。
      • 規則引擎: 根據預設規則自動觸發操作(例如,如果溫度>30度,則自動開啟冷氣)。
      • 數據分析與AI: 機器學習、數據分析可視化。
  4. 應用層 (業務與表現層)
    • 功能: 為用戶提供可視化界面和互動手段。
    • 形式:
      • Web 應用: 使用 React, Vue.js, Angular 等框架開發的控制台。
      • 流動應用 (iOS/Android): 使用原生(Swift/Kotlin)或跨平台(Flutter/React Native)技術開發。
      • 後台管理系統: 用於管理設備、用戶和查看系統報表。

物聯網軟件開發技術棧

層級角色關鍵技術/語言/工具
設備層 (嵌入式)嵌入式工程師語言: C, C++ (主導), Rust (新興), MicroPython
平台/框架: Arduino, ESP-IDF (ESP32), Zephyr RTOS, FreeRTOS
通訊協定: MQTT 客戶端庫 (如 Paho MQTT), CoAP, HTTP 客戶端
平台層 (雲端)後端工程師、數據工程師語言: Python (主導), Java, Go, Node.js
雲平台: AWS IoT CoreMicrosoft Azure IoT HubGoogle Cloud IoT Core
數據庫: PostgreSQL/TimescaleDB, InfluxDB, MongoDB, Cassandra
訊息隊列/流處理: Apache Kafka, RabbitMQ, AWS Kinesis
容器/編排: Docker, Kubernetes
應用層前端工程師、流動端工程師Web: React, Vue.js, Angular + D3.js, ECharts (用於數據可視化)
流動端: Kotlin (Android), Swift (iOS), Flutter, React Native
後端API: RESTful API, GraphQL

物聯網軟件開發流程 

  1. 需求分析與方案設計
    • 明確要解決甚麼問題?(例如,智能農業、工業預測性維護、智能家居)
    • 定義硬件規格(感測器類型、通訊方式、功耗要求)。
    • 設計系統架構(選擇通訊協定和雲平台)。
  2. 硬件選型與原型開發
    • 選擇合適的MCU/開發板(如ESP32開發套件)和感測器。
    • 開發最小可行性產品(MVP)的原型,驗證核心功能。
  3. 嵌入式韌體開發
    • 編寫設備端代碼,實現:感測器數據讀取、邏輯控制、通過MQTT等協定與雲端通訊、低功耗管理、安全啟動等。
  4. 雲平台開發
    • 在雲平台上創建項目,配置設備認證(通常使用X.509證書或Token)。
    • 開發後端服務:接收設備數據、存入數據庫、實現規則引擎、提供REST API給應用層。
  5. 應用層開發
    • 開發Web或流動端應用,讓用户可以查看數據、控制設備、設定警報。
  6. 測試與部署
    • 測試: 單元測試、集成測試、壓力測試(模擬大量設備連接)、安全測試。
    • 部署: 將設備韌體批量燒錄,部署雲端服務,上線應用程式。
  7. 運維與迭代
    • 監控: 監控設備狀態、雲服務健康狀況。
    • OTA升級: 通過雲端遠程為設備推送韌體更新,修復漏洞或增加新功能。
    • 數據分析: 從收集的數據中提取洞察,優化產品。

由你創科技有限公司是一家專注於物聯網軟件開發的高科技企業。公司擁有百人開發團隊,具備多年物聯網開發經驗,服務範圍涵蓋工業控制/數據信息化、自動化系統控制、儀器控制與電學測量、數據採集/狀態監測、人工智能、通信等領域的全方位軟件開發業務。

我們的專業服務團隊整合先進的項目管理方案和前沿的軟件技術,為企業和科研單位的產品應用落地及科學研究提供強有力支持,協助客戶實現可衡量的商業價值。

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