从端到云——工业物联网项目全栈快速开发

作者：刘洪峰，网名叶帆，叶帆科技创始人兼CEO，前微软（中国）.NET Micro Framework开发团队成员，微软全球最有价值专家(MVP)，CSDN十大MVB。以微软.NET MF系统为核心，研发了物联网智能网关、YFIOs和YFHMI等物联网中间件软硬件平台。?
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从去年伊始，国内外一些大公司都先后推出了面向物联网领域的平台产品，如微软Azure平台的IoT Hub、阿里云平台的物联网开发套件、百度云平台的物接入IoT Hub、物解析IoT Parser和物管理IoT Device等等，但上述公司的产品从平台特色和技术角度来看，相对比较适合一些企业级项目开发及智能硬件的云连接、云存储的使用，其实并不太适合一些对控制实时性较高、接入点多、业务逻辑相对复杂的工业领域。

工业自动化领域相对比较封闭，发展也比较慢，多年来涉及到通信相关的，大部分还是采用现场工业总线等技术来实现。笔者曾发过一篇《浅谈工业级物联网项目架构设计及实施》，里面除了介绍了工业物联网的概念和特色外，还介绍了物联网通用中间件平台的架构设计。时至今日，随着国内外大公司的介入，物联网越来越热。下面笔者将结合工控领域的特色及当前物联网领域的一些新技术新趋势，分享工业物联网和民用物联网的特色及异同，并从自身实际应用开发的角度，解读从端到云，工业物联网项目的全栈快速开发之路。

一、前言

1.1 民用物联网VS工业物联网

最近诞生的共享单车，短短一年多的时间就遍布国内一二线城市，迅速成为一个现象级应用，可以说是民用物联网领域最大的应用。小米的智能家居套件，以低廉的价格，相对实用的功能，也赢得了不少智能家居爱好者的追捧，也是比较典型的民用物联网应用。?
工业物联网对大部分人来说，相对陌生，往往是面向行业的应用，比如我们当前所做的养殖物联网监控，污水处理物联网监控和垃圾处理物联网监控。

那民用物联网和工业物联网的区别是什么呢？

从技术角度来说，民用物联网和工业物联网并没有本质的区别，都是有云、有端、都具备传感器数据采集、设备控制及通信传输等功能。只是工业物联网脱胎于工控自动化网络，后者对可靠性和实时性有较高的要求，有各种工业级别的现场总线，如Profibus，Modbus RTU/TCP，CANopen等等，后续又在民用以太网的基础上，推出了工业以太网。那时候还没有云的概念，考虑到安全，网络都是私有的，很少和因特网进行互联。从某种意义上来说，没有云技术的高速发展，就不会有现在的民用物联网上各种现象级应用。当然工业物联网也得益于云技术的成熟，才能使高门槛的工业自动化技术得到了一定程度上的普及，否则也很难有今天所谓的工业物联网。不过民用物联网和工业物联网区别还是有的，下面将一一简要介绍。

首先是数量的区别，民用物联网往往面临的是百万、千万级别的用户群。工业物联网从量上来说，要比这个规模小得多。

其次是功能上的区别，民用物联网功能往往比较单一，易用，免维护。工业物联网功能就相对复杂的多，往往对应一个行业内的一系列具体的功能，

然后就是价格上的区别，民用领域的用户对价格相对敏感，所以民用领域的物联网产品往往价格比较低廉。工业物联网领域的产品由于面向行业，面向具体的应用，量少，所以单价相对较贵。

最后就是品质上的区别了，最简单的工业和民用的区别，就是设计产品的时候，器件选型民用产品往往选择民用级别的，工业级产品往往选择工业级的。除了价格上工业级的芯片比较贵外，应用环境的温度范围比民用领域也要宽广，可以在相对苛刻的条件下也能可靠地工作。

1.2 工业物联网全栈开发

全栈开发的概念来源于Web开发领域，指同时具备前端和后台开发的能力。引申到工业物联网领域，全栈开发意味着要懂硬件开发，要懂各种传感器、云开发、Web开发技术、手机APP开发、各种通信技术和数据存取，大数据时代还要求懂数据挖掘和分析。

这对全栈工程师来说，要求就非常高了。考虑到实际，从技术路线来看，全栈开发还是分派系的，如“Java派”，各种层面的开发都是以Java类的开发技术为主。如“.NET派”，各种层面的开发都是用.NET技术进行开发。由于历史原因，我从2001年开始进入工控开发，工控软件类开发大都以微软技术为主，所以全栈开发主要采用了.NET技术。

二、工业物联网设备端开发

民用物联网端的开发和工业物联网端的开发还是有很大区别的，民用物联网端产品是厂家直接基于芯片进行产品开发。