什么是物联网开发工程师

1现在每个家庭都会使用WiFi，WiFi是由无线路由器发射出来的。一个无线路由器，可以说就是一个局域网（LAN）。只要把那些电子设备连到家里的WiFI，就可以通过终端控制他们了。可是，现在我们常见的能连上WiFi的设备，只有手机和电脑。电视机、空调和电灯都是连不到WiFI的东西。（好像有个名词叫网络电视，这个我就不了解了，有兴趣请自行搜索）

2那么，怎样把电灯连到网络呢，这个时候就需要修改电路了——在电灯这个电路里面加一个网络模块。说起来简单做起来难，现在家用电灯都是日光灯什么的，里面还有什么镇流器。这个时候，就需要有相关专业知识才行了。当然现在也有大功率LED灯了，其发光亮度堪比日光灯，至于能不能替代日光灯成为主流产品，拭目以待。

一，相对的，有客户端就有服务器（server），那个怎么给灯泡里弄一个服务器呢？这个时候就需要给灯泡嵌入一个芯片了，灯泡与芯片结合，就是一个嵌入式系统了。

二，嵌入式系统，就是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪的专用计算机系统。

三。嵌入式这一领域，可以分为嵌入式硬件和嵌入式软件。比如，我思考着搭一个电路，使电灯这个电路受于芯片的控制，这就是嵌入式硬件；电路搭建好了，我就想着在芯片上写一个小小服务器，或者说就写个小程序，可以用手机通过WiFi来控制该芯片，这就是嵌入式软件。

物联网中最常用的编程语言，即Java，C，C ++，Python，JavaScript和Go。
Java：物联网技术最流行的编程语言
Java有多个应用领域，从后端编程到Android的移动应用。根据 Eclipse基金会执行的2017年物联网开发者调查，Java首次提供了用于物联网开发的编程语言列表，专门用于网关和云。
使用Java进行物联网开发的一个主要好处是便携性。Java没有任何硬件限制，这意味着您可以在计算机上编写和调试Java代码，并将其部署到几乎任何运行Java虚拟机的设备上。出于这个原因，许多公司选择聘请Java开发人员进行物联网项目。
C：嵌入式设备的关键编程语言
C编程语言接下来成为物联网IoT堆栈最喜欢的语言。然而，根据Eclipse基金会的说法，它被认为是受限设备开发的领先技术。
该编程语言提供对低级硬件API的直接访问。由于其与机器语言的相似性，C非常快速且灵活，使其成为处理能力有限的物联网系统的完美选择。
C ++：Linux的第一语言
与其前身C一样，C ++已广泛用于嵌入式系统开发。但是，C ++的主要优势在于处理能力，在任务更加复杂时使其成为C的有用替代方案。
C ++最适合编写硬件特定的代码。它可与Linux，第一大物联网技术 *** 作系统配合使用。但是，与Java相比，它具有有限的可移植性。
Python：面向数据的物联网系统的解决方案
作为最受欢迎的网络编程语言之一，以及科学计算的前沿技术，Python在物联网开发中也获得了巨大的推动力。 对于数据密集型应用程序，Python是一个不错的选择，特别是在管理和组织复杂数据时。
JavaScript：事件驱动物联网应用的最佳解决方案
根据年度StackOverflow开发者调查显示，JavaScript是过去五年来最流行的编程语言之一，是现代Web开发中的核心技术。
在许多其他应用领域中，JavaScript是物联网编程语言中最常用的构建事件驱动系统。它可以管理连接设备的大型网络，并且在需要处理多个任务而无需等待其他任务完成时可以胜任。JavaScript对IoT的主要优势之一是非常节约资源。
Go：坚固的技术堆栈为复杂的物联网网络提供动力
Go是一款开源编程语言，由Google创建。尽管它不能像语言那样拥有同样广泛的用途，但我们之前专注于这一点，它是在您的物联网系统内建立通信层的强大技术。
Go语言关于物联网的主要优势是并发性和同时运行多个进程（数据输入和输出）的能力。这使得构建由多个传感器和设备组成的复杂IoT网络变得更加容易。

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。

console模式既是即时命令行模式, 也可以称之为交互模式, 就像micropython的交互模式一样

烧录console模式脚本, 烧录方法和第一篇中讲解的一样, 脚本是luattools v2自带的,在 \resource\8910_script\script_LuaTask_V236\demo\console 目录下

烧录完成后, 我们需要用一条micro-USB数据线连接UART接口, 然后打开电脑上的串口调试助手, 我们可以看到串口调试助手进入了console

根据air724ug a13原理图: >

所学内容：信息与通信工程、模拟电子技术、数字电路与逻辑设计、微机原理与接口技术、电子科学与技术、计算机科学与技术。物联网导论、电路分析基础、信号与系统、工程电磁场、通信原理、计算机网络。

物联网工程技术人员工作内容

1负责具体物联网平台产品功能模块设计开发。

2负责相应的功能模块测试。

3参与系统设计，编写相应的设计报告和技术文档。

4参与项目的设计，跟踪评估、协助控制项目进度。

5设计无线传感器，以及无线传输网络。

6负责新产品(系统)的方案制定、产品的开发设计、以及实施推进。

7协助产品开发管理。

8协助产品性能分析和标准制定。

9跟踪以及样品效果评估。

10为产品提供采购、装配、校准标定、品质性能要求等方面的技术支持，解决产线出现的异常问题。

11负责电子电路BOM编制、电子器件型号的和品牌以及采购渠道的是否合适等确认工作。

物联网工程工作干什么

物联网专业能干的工作有与物联网相关的企业，从事物联网的通信架构、网络协议和标准、信息安全、无线传感器等的设计、开发、管理与维护，也可在高校或科研机构从事科研和教学工作。

物联网存在成本、技术、政策、用户壁垒等瓶颈，从现阶段来看，环保、安防、智能交通、农业、医疗推广的可能性最大，而企业和个人的物联网应用的普及仍然需要一段时间的发展。未来物联网将拓展到家居交通医疗等各个领域。

对于大多数物联网从业者来说，有两样东西是避免不了的，一个是单片机，一个是移动通信模块。现在主流的通信模块都以4G模组和NB-IOT模组为主（由于运营商正在对2G进行退网，在新产品上继续使用2G模组已经是个不明智的决定了）。无论是曾经的2G模组还是现在主流的4G和NB-IOT模组，都采用了AT指令的方式与外部控制器进行通信，AT指令因此成为物联网从业者必须要掌握的知识。
4G模组举例
AT是Attention的缩写，最早是贺氏公司（Hayes）为了控制调制解调器而发明的协议。后来随着网络带宽的升级，速度很低的拨号调制解调器基本退出一般使用市场，但是 AT 命令保留了下来，并且逐渐被标准化。现在的移动通信模组（2G，4G，NB-IOT）皆采用AT指令作为其控制协议，AT 指令已经成为通信模组产品开发中的实际标准。
某4G模块应用示意图
AT指令只是AT客户端（如MCU）和AT服务器（如移动通信模组）之间的软件接口，硬件上基本都采用串口作为接口。有一点需要注意，很多模块的串口电平采用的是18V，而大多数MCU的IO口电平是33V或5V，所以在硬件连接上需要依据具体情况考虑进行电平转换。
AT指令工作示意图
AT指令的大部分使用场景是这样：MCU主动发送AT指令给模组，然后等待模组返回数据，MCU再根据返回的数据做对应 *** 作。每个AT指令都有一个超时时间，如果MCU发送出AT指令后在超时时间内没有收到返回的数据则需要重试。AT指令中还有一种数据被成为URC数据，URC的全称是Unsolicited Result Code，翻译成中文就是“不请自来的结果码”。顾名思义，它不是模块对MCU所发送AT指令的返回，而是模块主动上报的数据。比如模块收到TCP数据包，或者模块的网络状态发生改变，都会通过URC数据主动告知MCU。
下面介绍下AT指令的格式。AT指令是基于字符串的通信协议，一般 AT 命令由三个部分组成，分别是：前缀、主体和结束符。其中前缀由字符“AT”构成；主体由命令、参数和可能用到的数据组成，结束符一般为 <CR><LF> (即回车换行，对应于ASCII码中的“\r\n”)。AT指令可以分为以下几种（<x>代表命令）：
上表中省略了结束符，在实际使用中，将<x>替换为要用的命令，并且整个命令需要以<CR><LF>结尾。如何知道模块都支持哪些AT指令呢？关于具体的AT指令，其实不用刻意去记忆，因为每个模块都会有配套的AT指令集手册，要用的时候再去查询手册就行了。
AT指令应用举例（以下指令皆省略了回车换行）：
MCU发送：AT
模组返回：OK
命令说明：可以根据是否有OK返回判断模块是否可用。
MCU发送：AT+CGSN
模组返回：<IMEI>
　OK
命令说明：用于查询模组的IMEI。
MCU发送：AT+CGACT=<state>,<cid>
模组返回：OK
命令说明：用于设置模块PDP上下文激活状态。
MCU发送：AT+CGACT？
模组返回：+CGACT: <cid>,<state>
　OK
命令说明：用于查询模块PDP上下文激活状态。

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