IOT设备开发系统简介

下图为一个较为通用的IoT系统的开发技术域图谱。

我们用华为的HiLink进行举例说明。

• 华为HiLink智能家居开发者平台是以HUAWEI HiLink为核心的技术开放平台。 • 为开发者提供基于云到端的整套智能家居解决方案服务。 • 开发者能基于云到端的整套HiLink智能家居解方案，快速构建智能硬件，缩短产品上市周期，还可以与 HiLink生态圈内的硬件互联互通，形成开放、互通、共建的智能家居生态。

• 华为HiLink智能家居开放者平台提供整套解决方案，并建设开发者社区，为开发者提供全方位的指导，帮 助开发者从开发环境搭建到集成、测试、提供一站式的开发服务。 

• HiLink生态中的开发者可以在HiLink智能家居解决方案平台中进行开发。我们将开放 HiLink SDK、 LiteOS、物联网芯片、安全、和人工智能等核心技术能力： 

• 1 HiLink智能设备 

        • 平台提供HiLink SDK。支持Wi-Fi、BLE、Zigbee等方式联网，帮助智能硬件厂商快速集成HUAWEI HiLink协议。 

• 2 智能家居APP 

        • 平台提供标准的HTML5的设备控制页面，开发者也可以基于JSAPI接口，进行智能设备控制界面开发。 

• 3 HiLink 智能家居云 

        • 云端通过开放API，实现和第三方云的协议对接和数据共享。 

• 4 智能路由开放平台 

        • 开放智能路由平台，可以支持主流智能家居协议的转换，实现第三方设备的控制。

最早其的HiLink并没有如此宏大的蓝图，仅仅是为了增强智能路由器的配套工程，即主要是支撑智能路由 产品族，为其配套尽可能多的智能家居产品。 • 最强大的功能就是其自组网能力，是从企业级路由器自组网协议中衍生出来的，从诞生之初，一直是国内 家用路由器中，最好的自组网协议，没有之一。特色就是其自组网键“HiLink”键，它长这样：

• 1 组播/广播配网 

通过华为智能家居APP或HiLink路由器下发路由器SSID 和密码参数，智能设备连接无线路由器网络。设备配网需 要借助智能家居APP来实现，根据家庭组网路由器的不同。 

• 2 SoftAP配网 

周围有待配网的智能设备，设备处于SoftAP模式，通过 *** 作智能家居APP接入设备热点并向设备下发路由器 SSID和密码参数，设备切换为STA模式并回连路由器网 络，智能家居APP切换重连路由器网络。

由于组播/广播配网往往有路由器兼容性问题（主要是广播拥塞），所以WiFi接入的IoT设备必须要支持SoftAP配网 。

• Device 

HiLink智能家居平台中的设备节点，例如家庭娱乐，家庭照明，家庭安防，家庭健康以及穿戴式等IoT领域的智能硬件。 

• 网关 

物联网解决方案中的网关，包括路由器、家庭网关等。 

• APP 

物联网解决方案中的手机/iPad控制端。 

• 云 

物联网运营管理平台，实现海量连接、设备管理和运营管理。 

a)  统一华为账号 

b) 设备管理 

c) 场景联动控制 

d) 安全连接 

e) 外部数据共享功能 

• Profile 

定义了Device设备侧的应用场景，这些行为包括如何与网关、云平台进行信息的查询和控制等。Profile是服务的集合。 

• 服务 

 服务是指定义智能设备执行查询和控制的命令的集合。比如一盏智能灯，可以对外提供开关服务，外界可以通过这个服务来控 制灯的开关状态以及获取灯的开关状态。

物联网工程师需要学习一下几个方面:

1、物联网产业与技术导论：全面了解物联网之RFID、M2M、传感网、两化融合等技术与应用。

2、C语言程序设计：物联网涉及底层编程，C语言为必修课，同时需要了解OSGi，OPC，Silverlight等技术标准。

3、单片机原理及应用：物联网的底层单片机及其相关应用技术，包括控制、多媒体等。

4、Java程序设计：物联网应用层，服务器端集成技术，开放Java培训技术也是必修课，同时需要了解Eclipse,SWT,Flash,HTML5等技术使用。

5、物联网工程概论：全面了解物联网基本知识、技术体系以及相关理论，对物联网的关键技术，如EPC和RFID技术、传感器技术、无线传感器网络技术、M2M技术等。同时应对与物联网密切相关的云计算、智能技术、安全技术也进行论述。

6、无线传感网络概论：学习各种无线RF通讯技术与标准，Zigbee,蓝牙，WiFi，GPRS,CDMA，3G,4G,5G等等。

7、TCP/IP网络与协议：TCP/IP以及OSI网络分层协议标准是所有有线和无线网络协议的基础，Socket编程技术也是基础技能。

8、嵌入式系统技术：嵌入式系统是物联网感知层和通讯层重要技术。

9、传感器技术概论：物联网专业学生需要对传感器技术与发展，尤其是在应用中如何选用有所了解，但不一定需要了解传感器的设计与生产，对相关的材料科学，生物技术等有深入了解。

10、RFID技术概论：RFID作为物联网主要技术之一，需要了解。

11、工业信息化及现场总线技术：工业信息化也是物联网主要应用领域，需要了解。

物联网软件、标准、与中间件技术：物联网产业发展的关键在于应用，软件是灵魂，中间件是产业化的基石，需要学习和了解。

随着经济和 社会 的发展，城市公共照明已经成为城市现代化水平的重要标志之一，城市照明设施规模日益增大，用电量节节攀升， 社会 各方对城市公共照明的要求和希望越来越高。而目前国内城市照明的监控和管理方式相对简单、粗放，服务质量和节能水平有待提高，难以满足现代化城市照明的需要，主要表现在以下几个方面：

监控管理方式相对粗放。传统“三遥”系统只能实现回路级别的采集和控制，对单灯运行情况无法实时、准确监控，不能实现智能化监控和精细化管理；部分城市仍停留在“时控”时代，缺少基本的信息化管理手段。

运行维护效率低、成本高。现有的照明设施故障发现机制主要采用人工巡查模式，工作量巨大，需要投入大量的人力物力，并且还可能留有盲区，运维效率低、成本高，难以实现主动服务、保障服务质量。

照明能耗偏大。缺少灵活有效的节能控制手段，过度照明和照明不足的矛盾难以调和，无法实现按需照明，从而在保障照明质量的前提下有效降低照明能耗设施安全难以保障。缺少实时监管措施，设施被盗时有发生，给照明管理部门造成直接的经济损失，严重影响城市照明的正常运行，同时带来安全隐患。

1 设计与实现

本系统由3大部分组成：NB-IoT通信模块、云端控制系统、手机端APP。

图1

11 NB-IoT通信模块

基于高通MDM9206平台高性能、低功耗的CAT-M1/CAT-NB1/GSM三模无线通信模块，支持全球各主流定位系统GNSS，不仅支持当前运营商的主流物联网频段，对未来可能会部署的频段也最大可能性的支持 ，其尺寸仅 为 225mm265mm27mm，能最大限度地满足终端设备对小尺寸模块产品的需求，

通过该模块实现路灯信息传输、调光、降功率、按需开关灯等管理方式，减少过度照明节约电能，真正实现节能、环保、安全、舒适的照明，减少对大气的污染，建设资源节约型、环境友好型 社会 。

12 云端控制中心

是根据路灯管控开发的一款远程 *** 作与监控管理平台，方便了管理人员的管理与维护。通过灯联网集中监控管理平台可以远程控制每一个回路的开、关状态，也可以实时监测每个设备的当前信息，并根据采集到的参数的情况，实时判断线路情况，给用户直观的解析。系统同时还具备短消息报警和声音报警的功能。

13 手机端APP

一种基于智能手机APP应用的城市路灯控制方法，包括将智能手机APP应用与路灯管理系统相关联，形成APP调节城市路灯的架构，构建智能手机 APP 节点，每个 APP 节点代表一个APP 注册用户；当用户登录 APP 应用时，APP 应用将包含用户地理位置、行进方式的 APP 应用信息传送到路灯管理系统；路灯管理系统根据APP应用信息，查询用户所属路段的路灯实时状态，并对路灯进行调节控制。采用NB-IoT物联网概念，通过手机 APP 应用按照用户实际需求开启路灯、调节路灯亮度，合理分配路灯照明资源，降低了路灯能耗、节约了路灯使用成本。

2 测试与分析

硬件调试：分为电源电路、通信链路、LED驱动电路调试。

21 电源电路

图2 电源电路

图 2 中，EUP3420 是一款恒定频率，采用电流模脉宽调制（PWM）架构的降压型变换器。芯片集成了主开关和同步整流开关，可以获得更高的效率。本系统采取5V适配器输入，转化给NB-IoT无线通讯模块VBAT网络33V供电。

C1000：适配器的输入端，用万用表或者示波器测试该点电压是否为5V。

L1000：开关电源 buck 电感输出端，用万用表或者示波器测试该点电压是否为33V，通过调整R1000和R1007阻值调整VBAT输出的大小。

22 通信链路

NB-IoT模块上电后sim卡状态测试。

图3 NB-IoT模块Sim卡状态查询

23 LED驱动电路

图4 LED驱动电路

上图中，三极管驱动电路由Q11、R128、D30、J26（焊接LED模组）组成，NB-IoT通信模块通过GPIO口控制三极管的基集，使三极管Q11工作在开关状态，实现对LED的开断。

3 软件测试

安卓手机端可以控制指定路灯的亮与灭以及全开全灭。

图5 手机控制端界面

PC端实现对各个端口的控制。

图6 云端控制端界面

4 控制系统特性

41 管道NB-IoT设计

一是广覆盖：NB-IoT 覆盖能力强，在同样的频段下，NB-IoT 比现有的网络增益 20dB，覆盖面积扩大 100 倍。它不仅可以满足广覆盖需求，对于厂区、地下车库、井盖这类对深度覆盖有要求的应用同样适用。因此不只是道路照明，在室内、工业照明领域的应用前景也十分广阔。

二是强链接：在同一基站的情况下，NB-IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数。一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构。这将意味着，基于 NB-IoT 通信技术的照明控制系统，将能够管控更多的终端设备，满足未来智慧城市中大量设备联网需求。

三是低功耗：低功耗特性是智慧照明应用一项重要指标，NB-IoT聚焦小数据量、小速率应用，因此NB-IoT设备功耗可以做到非常小，终端模块的待机时间可长达10年，特别适用于智能家居的应用。

四是低成本：低速率、低功耗、低带宽同样给 NB-IoT 芯片以及模块带来低成本优势。单个接连模块预期价格不超过 5美元，最终低至 1 美元，这对降低智慧照明应用的成本起到关键性作用。

42 云端智能管理

采用单灯控制技术，构建路灯物联网，精准控制每一盏路灯，在保证照明需求的前提下，根据季节、路段、天气、特殊场合等条件设定路灯运行方案，真正实现“按需照明”，深化节能减排。因本项目范围内 LED 路灯电源不具备调光接口，单灯节能方式采用开关灯控制方式。

通过单灯“在线巡测”，及时发现路灯故障并在地图上进行精准定位，转变“人工巡检、热线报修”的传统运维方式，实现定向运维、主动服务，减轻劳动强度，提高路灯运维效率，降低运维成本。

43 客户端APP

智慧公共照明管理平台具有全面和优化的路灯智能控制功能，为路灯管理人员提供更高效的管理和维护手段，主要体现为：实时监控：可以对任意一盏、一路或任意自定义组的路灯进行开关灯、调光。同时支持多终端，支持基于 Android *** 作系统的移动终端远程控制，可采用平板电脑、手机等终端下发开关灯、调光等控制命令等。

5 应用前景分析

对于 NB-IoT 产业的发展，中国移动、中国联通、中国电信三大运营商皆就NB-IOT发布了各自的发展计划。工信部也发文要求加快 NB-IoT 在国内落地，到今年年底建成基站规模 40万个，到 2020 年建成基站规模 150 万个。中国 NB-IoT 产业加速布局，将是全球 NB-IoT 产业领跑者。目前在上海、广州、江

门、鹰潭、长沙落地了NB-IoT智慧路灯项目，实现了到处开花、处处结果。

6 结束语

城市智慧照明是智慧能源的开端，以 NB-IoT 新一代通信技术为支撑，实现整个城市一张网，对城市道路每盏灯实现全面的感知、智能的控制、广泛的交互和深度的融合，在满足市民正常照明需求的前提下，通过智能调光、降功率、按需开关灯等管理方式，减少过度照明，电能节约率可达30% 60%，真正实现节能减排，减少对大气的污染，建设资源节约型、环境友好型 社会 。同时通过对城市照明设施实现精细化管理，通过对城市道路每个灯具的运行状态进行准确分析和故障报警，并根据故障等级启动相应的处置流程，将被动巡检改为定点维护，反应更加敏捷处置效率更高，将使城市的灯光管理水平与现代化的大都市相适应，提高亮灯率，减少各种故障，合理照明，美化照明，安全照明，营造出现代城市科学和艺术完美结合的照明效果，树立和提升城市的品牌形象。

从物联网的定义及各类技术所起的作用来看，物联网的关键核心技术应该是无线传感器网络（WSN）技术，主要原因是：WSN技术贯穿物联网的全部三个层次，是其它层面技术的整合应用，对物联网的发展有提纲挈领的作用。WSN技术的发展，能为其它层面的技术提供更明确的方向。 以下是实现物联网的五大核心技术：核心技术之感知层：传感器技术、射频识别技术、二维码技术、微机电系统和GPS技术1传感器技术传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大技术。从仿生学观点，如果把计算机看成处理和识别信息的“大脑”，把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话，那么传感器就是“感觉器官”。微型无线传感技术以及以此组件的传感网是物联网感知层的重要技术手段。2射频识别（RFID）技术射频识别（Radio Frequency Identification，简称RFID）是通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据的无线通讯技术。在国内，RFID已经在身份z、电子收费系统和物流管理等领域有了广泛应用。RFID技术市场应用成熟，标签成本低廉，但RFID一般不具备数据采集功能，多用来进行物品的甄别和属性的存储，且在金属和液体环境下应用受限，RFID技术属于物联网的信息采集层技术。3微机电系统（MEMS）微机电系统是指利用大规模集成电路制造工艺，经过微米级加工，得到的集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。MEMS技术属于物联网的信息采集层技术。4GPS技术GPS技术又称为全球定位系统，是具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS作为移动感知技术，是物联网延伸到移动物体采集移动物体信息的重要技术，更是物流智能化、智能交通的重要技术。核心技术之信息汇聚层：传感网自组网技术、局域网技术及广域网技术1无线传感器网络（WSN）技术无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）的基本功能是将一系列空间分散的传感器单元通过自组织的无线网络进行连接，从而将各自采集的数据通过无线网络进行传输汇总，以实现对空间分散范围内的物理或环境状况的协作监控，并根据这些信息进行相应的分析和处理。WSN技术贯穿物联网的三个层面，是结合了计算、通信、传感器三项技术的一门新兴技术，具有较大范围、低成本、高密度、灵活布设、实时采集、全天候工作的优势，且对物联网其他产业具有显著带动作用。2Wi-Fi Wi-Fi（Wireless Fidelity，无线保真技术）是一种基于接入点（Access Point）的无线网络结构，目前已有一定规模的布设，在部分应用中与传感器相结合。Wi-Fi技术属于物联网的信息汇总层技术。3GPRS GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线服务）是一种基于GSM移动通信网络的数据服务技术。GPRS技术可以充分利用现有GSM网络，目前在很多领域有广泛应用，在物联网领域也有部分应用。GPRS技术属于物联网的信息汇总层技术。
核心技术之传输层：通信网、互联网、3G网络、GPRS网络、广电网络、NGB 1通信网通信网是一种使用交换设备、传输设备，将地理上分散用户终端设备互连起来实现通信和信息交换的系统。通信最基本的形式是在点与点之间建立通信系统，但这不能称为通信网，只有将许多的通信系统（传输系统）通过交换系统按一定拓扑结构组合在一起才能称之为通信。也就是说，有了交换系统才能使某一地区内任意两个终端用户相互接续，才能组成通信网。23G网络3G是英文the 3rd Generation的缩写，指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机（1G）和第二代GSM、CDMA等数字手机，第三代手机（3G）是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。3GPRS网络这是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。通俗的讲，GPRS是一项高速数据处理的科技，方法是以“分组”的形式传送资料到用户手上。虽然GPRS是作为现有GSM网络向第三代移动通信演变的过渡技术，但是它在许多方面都具有显著的优势。4广电网络广电网通常是各地有线电视网络公司（台）负责运营的，通过HFC（光纤+同轴电缆混合网）网向用户提供宽带服务及电视服务网络，宽带可通过CableModem连接到计算机，理论到户最高速率38M，实际速度要视网络情况而定。5NGB广域网络中国下一代广播电视网（NGB）是以有线电视数字化和移动多媒体广播（CMMB）的成果为基础，以自主创新的“高性能带宽信息网”核心技术为支撑，构建适合我国国情的、三网融合的、有线无线相结合的、全程全网的下一代广播电视网络。核心技术之运营层：专家系统、云计算、API接口、客户管理、GIS、ERP 1企业资源计划（ERP）ERP是指建立在信息技术基础上，以系统化的管理思想，为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。ERP技术属于物联网的信息处理层技术。2专家系统（Exper System）专家系统是一个含有大量的某个领域专家水平的知识与经验，能够利用人类专家的知识和经验来处理该领域问题的智能计算机程序系统。属于信息处理层技术。3云计算云计算概念间由Google提出的，这是一个美丽的网络应用模式，是指IT基础设施的交付和使用，通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源。核心技术之应用层：垂直行业应用、系统集成、资源打包应用层主要是根据行业特点，借助互联网技术手段，开发各类的行业应用解决方案，将物联网的优势与行业的生产经营、信息化管理、组织调度结合起来，形成各类的物联网解决方案，构建智能化的行业应用。如交通行业，涉及的就是智能交通技术；电力行业采用的是智能电网技术；物流行业采用的智慧物流技术等。行业的应用还要更多涉及系统集成技术、资源打包技术等。
参考资料>

物联网远程控制原理：通过网络连接发送指令给单片机等硬件实行控制。

智能家居是物联网技术应用的一种，智能家居是家居联网技术的应用，其实也是物联网的一个分支，只是将物体具体化成了家居。采用单片机原理，结合手机或电话的通信收发技术，通过继电器控制电话外线的接通和断开以及电话码的输入与输出。

使电话和家电相互连通，从而用电话控制家用电器工作以及当家庭出现危险情况如被盗和发生火灾等，通过传感器感知外界信号传给控制器控制电话及时向主人发出信号，采取解救措施。

相关信息

家电远程智能控制的功能：它可广泛应用在日常生活中，例如可以在回家的路上让空调和饮水机工作，到家便能享受到适宜的温度和可以冲茶、咖啡的热水；当你工作繁忙忘记了关窗锁门可不必再为此担心。智能家居用手机充当家用电器的遥控器，控制电视和空调。

在有失火、入室行窃等突发事件时，家电远程智能控制又可以告诉你家里发生的情况，并采取相应的措施处理突发事件；当暴风雨突然来临，你忘记关上的窗户会自动关闭：当有你喜欢的球赛等电视节目而因工作忙不能看时可将它录制下来等等。

可以不用做物联网硬件开发，因为物联网系统可以分为两部分：硬件和软件。硬件通常包括传感器、节点、网关等，而软件则包括数据处理、分析和应用等。如果您不想进行硬件开发，可以考虑使用已有的硬件产品，例如Arduino、Raspberry Pi等，或者采购一些现成的传感器、网关设备等。

在软件开发方面，您可以选择使用一些物联网平台或开发框架，例如AWS IoT、Google Cloud IoT等，这些平台和框架提供了一些基础的组件和工具，帮助您更容易地实现物联网系统。同时，您也可以自己编写代码进行数据处理、分析和应用开发等。无论哪种方案，都需要考虑数据的安全性和可靠性，以及系统的扩展性和可维护性。

可以通过使用现有的物联网设备或者使用模拟器来实现物联网系统，而不需要进行物联网硬件开发。以下是一些实现物联网系统的常用方法：

使用现有的物联网设备：市场上已经有许多物联网设备可供选择，例如传感器、摄像头、智能家居设备等等。可以根据需求选择合适的设备并与系统进行集成。

使用模拟器：模拟器是一种可以模拟物联网设备行为的软件。通过使用模拟器，可以模拟多种物联网设备的行为和交互，并且可以测试系统的功能和性能。

使用云平台：云平台可以提供物联网设备的管理和数据存储等功能，例如AWS IoT、Google Cloud IoT、Azure IoT等等。使用云平台可以更加方便地管理物联网设备，并且可以通过云服务实现设备之间的数据交互和处理。

总的来说，可以通过选择适合的技术和平台，来实现一个完整的物联网系统，而不需要进行物联网硬件开发。

你好，很高兴回答你这个问题作为一个八年的项目经理。我们主要开发的就是和政府和企业嗯的网站啊，应用程序这一块儿的开发物联网这块儿还没有接触过。

我理解的物联网就是，把这个物和网络连接起来物的话，一般的话像这个一些硬件设备呀，嗯，包括有检测的都会有一些相应的硬件的开发接口。你开发出应用程序来和他的硬件接口相对接，嗯，这样的话实现网络的控制。

钱的话，你看现在嗯，家用电器这样电灯啊，包括咱们的路由器把我小的监测系统监测终端嗯，都算是一个物，就算是一个嗯实际的物体，然后他实际上有吕布嵌套了一些硬件的接口，然后咱们然后把这个接口开发相应的软件和对接起来，就可以实现手机app呀或者电脑程序的一个控制。

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