今天,物聯網技術發展的目標早已經脫離了簡單的傳感網和電子標簽范疇,整個世界都在期待借助物聯網技術構建智慧的、高度信息化的地球。然而,挑戰也由此而來。
當前的物聯網產業呈現出兩大重要特征:其一,繁雜的技術和復雜的制式;其二,從芯片、設備,到分銷、集成、運營的產業鏈條非常長。這兩個特征,阻礙了物聯網產業的快速發展與做大做強。由于物聯網的產業鏈鏈條很長、協議標準多種多樣,對于傳統的物聯網應用開發,應用廠商除了要專注于應用開發之外,還需要關注很多其他的工作,例如設備層面的調試適配、對接和集成,服務層面的集群部署,合作廠商的能力對接等。這些額外的工作使得應用開發變得非常復雜,周期一般都比較長,并且穩定性也較差。相似的問題,同樣也困擾著產業鏈上的其他伙伴,設備商需要不斷處理各種適配請求,或者支持各種不同的應用協議和需求。為了應對挑戰,建設物聯網中間件平臺的思路開始出現,中國電信北京研究院已通過物聯網中間件平臺的設計和建設,逐漸探索出了一條獨具特色的物聯網發展之路。
平臺模式
讓應用推廣更簡單
所謂物聯網中間件就是構建一個模塊化、高可靠性、高擴展性、易于維護、易于使用、支持快速開發、標準調用的物聯網中間能力層。
物聯網中間件從兩個方面提供服務能力。首先,物聯網中間件向應用提供各類數據訪問、展示、分析、控制等物聯網常用能力。例如,一個遠程抄表應用的開發者可以直接調用中間件提供的電表控件,在其應用中直接顯示一個遠程的電表實時采集數據;或者調用一個歷史數據曲線控件,顯示一段時間內的歷史曲線。其次,物聯網中間件提供各類設備的接入能力。通過簡單配置,物聯網中間件就可以完成一臺物聯網設備的接入,例如一臺具備網絡功能的溫度計或是開關。
物聯網中間件采用了云計算技術,以平臺模式提供PAAS服務能力。因此,使用中間件開發的應用可以非常便捷地獲得部署。過去,傳統應用在研發完成后,還需要經歷小規模部署、試用、改進、上線等諸多的調試修改工作;現在,采用中間件開發的應用只需要在完成后上傳、發布,即可以讓用戶開始下載使用。
平臺模式同時也為新應用的推廣提供了更便利的條件。傳統模式的應用,需要自己處理應用的推廣、廣告、銷售等工作。中間件平臺則具備了應用商店的特性,一旦應用在中間件平臺上發布,即可以直接通過中間件平臺推送給用戶使用。
物聯網中間件的提出,極大地簡化了物聯網應用的開發流程,應用開發者僅需要關注如何實現貼近用戶需求的應用設計即可。應用開發者所需要的能力和設備接入,均已經在中間件設計過程中獲得充分測試,并能夠實現應用的快速部署。與此相應,應用開發可以從傳統的設計、開發、搭建試驗環境、測試、Bug清除、試用、上線的復雜流程,轉化為簡單的開發、試用、上線流程,開發周期也從過去數月甚至數年縮減到現在的1到2周。物聯網中間件同時也大大降低了物聯網應用的研發成本,從而使得更多的開發者可以參與到物聯網的快速發展中來。
攻克難關
讓中間件技術更實用
當前,物聯網中間件已經形成從管理、業務應用、數據適配、到手機客戶端的一系列中間件成果。而這些成果的取得,要攻克一道道難關。
物聯網中間件技術研發的一個重要難點,就是多制式接口的支持和適配。中國電信北京研究院研發團隊深入分析總結了當前主流的各種物聯網協議,設計實現了多協議適配和多制式開放的中間件架構。通過該架構的實現初步解決了上述問題。另外,物聯網應用的常用能力和控件的抽象與設計,也是中間件技術必須攻克的一個難關。通過長期廣泛的調研,以及反復的研發總結,北京研究院聚焦于核心共性物聯網應用能力,構建了從基礎接口、套件到應用模塊的多層次中間件開放模型,能夠滿足大多數物聯網應用研發的需求。在研發過程中,北京研究院還先后推出智能規則、CTMB協議、NoSQL數據庫應用、層次化數據處理、可信安全架構等關鍵技術創新,在平臺建設、設備處理、智能分析、整體管理等眾多核心共性技術層面進行了持續的優化和標準化。
在物聯網中間件平臺的開發實踐中,尤其是實際的應用部署中,其能夠帶來的簡化開發、復用研究成果、拓展合作等好處也逐步顯現出來。此前,北京研究院院已經構建了智能大棚系統,但僅就農業而言,就存在著倉儲、農機、水產、養殖、果園等眾多不同的應用領域,更不用說物聯網在環保、交通、電力等不同行業的細分應用需求了。如果逐一開發,則需要消耗大量的人力物力。依托對于物聯網中間件的理解,北京研究院在數個月的時間內就構建了智慧農業綜合服務平臺,通過一套平臺支持智能大棚、智能灌溉、水產養殖等各類智慧農業應用服務。目前,北京研究院依托中間件平臺提供的智慧農業服務,已在黑龍江、湖南、浙江、山東、北京、陜西、天津等地進行了部署和推廣。其中,在黑龍江已發展了數千個智能大棚用戶。智能大棚系統的實施,使得農場可大大減少農業現場管理人員的投入,同時有效提升農作物壯秧率5%~10%,使水稻的畝產量增加6%左右。
依托物聯網中間件平臺,北京研究院的合作伙伴也快速推出了一些有趣的應用。例如,北京中立格林作為一家專注于空氣質量監測硬件開發的企業,希望為用戶提供一些基于手機的信息服務,但過去一直苦于沒有終端應用研發能力。現在,通過中間件平臺的聯合研發,其在短短兩周內就開發出了空氣質量監測應用客戶端產品。
在研發之外,中國電信還積極推動物聯網體系的標準化和產業化發展。通過關鍵設備的標準化,就能使部署成本逐漸降低,從而激發規模需求,推動市場良性發展。2011年7月,全球7個地方性標準化組織聯合成立OneM2M組織,專注于業務應用層的標準化工作,中國電信已在該組織提交多份文稿。作為應用使能的重要接口能力,物聯網中間件的研究成果必將對物聯網共性能力方面的標準化工作起到積極的推動作用。