构建工业物联网解决方案之路

引言

物联网（IoT）这个词已经流行了好几年了。然而，它仍然是一个听起来时尚、高科技、神秘的概念，有时被智能设备的光环所包围。

在本文中，我不想展示如何用花哨的物联网技术制作一个玩具，而是试图通过使用非智能设备，并专注于开发工业物联网解决方案的常见实践，将物联网解决方案的开发过程彻底揭秘。

谈到“物联网”意味着我们将做一些连接“物”的事情，因此硬件设备，如数据采集器和发射器将在解决方案中发挥重要作用。

“工业”意味着在设备运行的特定情况下，其功能性、准确性、稳定性和耐用性至关重要，有时也意味着大规模部署。

“实践”一词意味着有一些我们可以遵循的常见例行程序和需要避免的现实陷阱。识别并认识它们将有助于我们未来物联网解决方案的开发之路更加顺畅。

本文不提供代码，原因如下：

1. 本文的主要目的是讨论物联网解决方案开发和部署的通用实践和方法论，而不是一个特定的解决方案。我们关注物联网解决方案与纯软件解决方案之间的差异。
2. 我们使用的硬件产品产自中国，不太可能在海外获得。我们的软件是为这些硬件编程的，没有硬件，软件就没有意义。

尽管如此，我确信本文中的讨论仍将帮助您开展自己的工业物联网解决方案业务。

开发和部署物联网解决方案的实践

物联网解决方案的实践在下面列为7个阶段的程序，然后将通过一个简单的用例解释每个阶段的实践。在解释部分，案例和案例所反映的实践将相互交织。然后我们将在每个阶段看到我们将做什么，我们需要什么，以及我们应该避免哪些陷阱。物联网解决方案实践通常包括以下阶段。

1. 识别需求
2. 寻找合适的硬件解决方案
3. 在型号和制造商中进行选择
4. 测试设备和原型应用程序
5. 软件实施
6. 部署设备和软件
7. 连接更多事物，创造更多价值

1、识别需求或培育您的想法

案例：我们的一位客户希望我们帮助他们在工厂内排队卡车。

他们经营一家混凝土工厂，拥有大约100辆混凝土搅拌车，用于将产品运送到各种建筑商。每辆卡车都由一名特定的司机驾驶。混凝土工厂根据每次交付向这些司机支付费用。交付次数越多，收入越多。工厂内有几条生产线生产混凝土。生产和交付都由工厂内控制塔中的调度员管理。调度员首先启动一条生产线生产混凝土，然后派遣一辆卡车到生产线下方获取混凝土。

图1：工厂平面图

问题是卡车的工作秩序不佳。卡车司机声称他们更早来到工厂，但却排在比他们晚到的其他司机后面。一旦排在后面，他们就不得不在工厂等待更长时间。在工厂等待不赚钱。运送混凝土才赚钱。因此，他们运送更多混凝土订单的机会就会减少，并觉得调度员不公平。工厂经理已经制定了一项规则，即先到者应排在后到者之前。但调度员无法很好地遵守，因为他们大部分时间都坐在控制塔里忙着操作和监控生产系统。

他们想要一些东西来解决他们的问题，也许是一个安装在工厂大门处检测卡车进入的设备。工厂里的司机有两班，工厂从不停产。因此，该设备需要每天24小时在户外工作。

实践：物联网解决方案中的需求识别与传统纯软件解决方案几乎相同——与客户交谈并倾听他们，观察他们的工作，阅读他们的文档和数据；然后，解决问题并总结一份需求规范。

然而，当事情变得“工业化”时，我们应特别注意设备的工作环境，这可能会极大地影响并限制我们后续的设备选择。环境特殊性是工业物联网解决方案中最关键的考虑因素之一，它贯穿于整个解决方案从开始到结束。

例如，有些设备在白天工作得很好，但在夜间可能就不那么好用了；如果设备需要在户外工作，则必须考虑气候变化和其他物理情况。

2、根据需求寻找合适的硬件

案例：有多种方法可以形成上述先进先出队列。关键是在开放区域中识别哪辆卡车在什么时间进入工厂。

选项1：GPS

在中国，根据交通法规，每辆卡车都必须安装至少一个GPS设备，定期向交通管理部门报告其位置。本案例中该工厂卡车上的GPS设备恰好向我们的服务器发送数据。因此，也可以使用GPS时间和位置来确定卡车何时返回工厂。

我们可以在我们的系统中标记工厂的位置，并比较卡车的实时位置。当一辆卡车报告离工厂大约10米近，并且它与上次报告的位置相距超过10米时，我们可以触发一个事件，表明它已返回，并将卡车排队。

此选项至少有四个问题。第一个和第二个问题是关于准确性。第三个和第四个问题是关于数据可用性。

第一个问题是GPS位置会漂移。即使卡车静止不动，发动机关闭，我们仍然可以看到其GPS位置缓慢移动。通常，漂移半径正常情况下可以达到25米，当信号不佳时会更大。

第二个问题是GPS设备不会持续报告它们的位置。通常，设备会以大约每10秒的间隔报告其位置。因此，每个设备不会在同一时间报告其位置。当卡车断电时，GPS设备可能会停止工作。因此，同步它们的报告时间是不可能的。

由于上述两个问题，如果卡车A和B都配备了GPS设备，并且A先进入工厂，B紧随其后，那么我们读到A在B之前进入工厂的可能性，与B在A之前进入工厂的可能性几乎相同。

在这种情况下，第三个问题是那些GPS设备恰好将它们的位置发送到我们的服务器。如果不是，我们将无法获得这些卡车的位置，并且可能不得不在每辆卡车上安装第二个GPS设备，导致解决方案的总成本暴涨，这对于我们的大多数客户来说是不可接受的。因此，此选项将阻止我们与某些客户开展业务，因此这是一个不太可行的选项。

第四个问题是GPS定位记录的传输依赖GPRS网络。在这种情况下，工厂内的GPRS信号良好。理论上，当GPRS信号不可用时，系统将完全无法工作。当然，这种情况不太可能发生，因为工厂里的人需要通信，没有人会愚蠢到在手机偶尔会停止工作的地方建造工厂。

选项2：车牌识别系统

此选项的工作方式如下：在工厂大门处安装一个摄像头，当卡车返回工厂时拍照。摄像头内部有一个车牌识别模块，它将识别卡车上的车牌并将其号码通过网络发送到计算机。

此选项的第一个问题是特殊场景下的准确性。根据最受欢迎的供应商之一的说法，车牌识别系统在白天99%的情况下都能正常工作。这个准确率相当不错。然而，这仅仅是针对常规车辆在白天的表现，而不是本案例中的卡车。

1. 首先，卡车在工厂和施工现场之间穿梭。施工现场的灰尘可能会覆盖车牌，导致识别率显著下降。
2. 其次，中国大多数卡车和混凝土工厂都是全天运营的。识别率的准确性在夜间可能会下降。
3. 第三，在多雨的夜晚，准确率完全不可接受。本案例中的工厂位于中国南方，雨量可能很大。

此选项的第二个问题是这种优质车牌识别系统的成本很高。

选项3：RFID标签和读取器

我们最终采用了这个选项。

我们在工厂大门处安装了一个RFID阅读器，并给每位司机一个RFID标签。司机将标签贴在他们的卡车上，然后将车开进工厂。当他们到达时，标签阅读器会读取标签号码并将其发送到网络中的计算机。计算机上的程序会查询数据库并识别相关的司机和卡车。之后，司机和他的卡车将在系统中排队。

与带有车牌识别系统的摄像头相比，阅读器和标签的价格要低得多，但它们可以全天候工作，无论刮风下雨，都能提供最佳的速度、准确的识别、位置和时间。

实践：在物联网解决方案中，我们必须找出我们要处理的“物”，并使用正确的硬件来收集和传输来自这些“物”的数据。

没有合适的硬件，需求可能无法满足，收集到的数据或结果可能不可靠，系统可能不稳定，解决方案的总成本可能被夸大，解决方案的可扩展性可能受到限制。

在上述案例中，我们看到准确性、数据可用性和工作环境极大地影响了我们的选择，成本有时也是一个重要考虑因素。合适的硬件意味着它必须在所有工作环境中良好运行，以最好地支持不间断的工业操作，并平衡可接受的准确性和成本。

以下列出了一些最常见（但并非全部）的关于工作环境的考虑因素：

1. 电源：如果连接数据采集器的设备断电了怎么办？如果设备由电池供电，它能工作多久？
2. 网络: 没有网络，万物只是万物，而不是物联网。
3. 工作时间：白天和/或夜晚
4. 气候：您的设备能否在冰冷、多雨、多风、多雾和/或多尘的天气中存活？
5. 人为破坏和盗窃：在我们的一个案例中，一名受雇的卡车司机使用干扰器干扰GPS信号并切断卡车上远程摄像头的电源，以盗窃货物；现在汽车盗贼使用GPS信号探测器在盗窃前发现并断开GPS设备
6. 地点：例如，GPS在室内无法工作
7. 压力：外部压力或挤压要求坚硬的容器来保护设备
8. 空间：是否有足够的空间来安装和固定设备并使其免受潜在挤压？
9. 温度：电池在低温下消耗更快；一些芯片在高温下可能会出故障
10. 湿度：短路的可能原因
11. 稳定性：在哪里安装和固定您的设备？振动可能会破坏芯片之间的连接
12. 酸碱度：酸性环境会损坏电线或电缆
13. 生态：我见过几个客户的光纤电缆被老鼠咬断；活着的虫子导致系统故障
14. 清洁度：计算机视觉系统在灰尘、污垢或雾气严重的情况下会失效
15. 噪音：语音识别系统在噪音严重的情况下会失效
16. 磁性

工作环境问题通常会使整个解决方案不切实际或导致物理故障，这种情况很少能通过“远程重启”来恢复，而需要昂贵的人工现场干预。这就是构建稳定耐用的工业物联网解决方案如此具有挑战性的原因。

图2：在另一个案例中，我们在货运电梯中为我们的设备寻找足够的空间时遇到了困难

您还可能面临决定使用专用设备还是通用架构（如Raspberry Pi、Arduino等）的挑战。这里没有明确的规则适用。该决定通常是多个方面之间的平衡。由于我们讨论的是工业解决方案，因此首先列出业务考量。

1. 集成/部署可扩展性：如果您将GPS模块与Raspberry Pi主板连接，当我们进行有趣的定制时，使用面包板和电线是可以的，但对于工业用途来说，这显然是不可接受的。您必须将模块和主板焊接在一起，并可能将它们放入一个坚硬的容器中以保护芯片。如果您收到一份订单，要求在一周内部署数千台设备，会发生什么？您的团队或其他人能在给定时间内组装设备吗？如果不能，也许最好找到适合您需求的专用设备。
2. 技术支持：对于通用架构，主板有庞大的社区。但当涉及到某些扩展模块时，支持您的人会更少。对于专用设备，许多制造商可以提供SDK、包含多种编程语言源代码的演示程序、及时的电话和/或即时通讯支持。一些制造商甚至提供现场服务。当您在要求苛刻的工业项目中找到这样的制造商时，这将更受欢迎。
3. 成本：这确实取决于设备。通常，专用设备由于大规模生产和更好的模块化集成，价格低于通用架构。
4. 设备OEM：一些制造商愿意在他们的产品上印上贵公司的名称。如果您正在考虑这一点，专用设备可能是您的首选。
5. 创新/快速建模：通用架构具有强大的可编程性，因此更快地为新想法建模成为可能。
6. 可扩展性：您现在或将来是否需要用特殊模块扩展设备？
7. 性能：一些通用架构，如Raspberry Pi，具有相对高性能的CPU和大内存，这对于“物”侧的计算任务非常有用；然而，它们并非总是赢家，一些专用设备内置了专门设计的硬件，例如，配备车牌识别模块的远程摄像头、LED显示屏阵列控制器，可能会为某些特定任务带来更好的性能。

图3：专用硬件设备与通用架构的比较

方面	专用设备	通用架构
集成/部署可扩展性	更可取
技术支持	可能更可取	主板社区庞大，扩展模块社区较小
成本	通常更可取
设备OEM	可能更可取
创新/快速建模		更可取
可扩展性		更可取
性能	可能更适用于特定任务	更适用于通用计算

3、从数百万制造商中选择型号

案例：在上一阶段，我们为解决方案选择了RFID技术。之后，是时候从合适的制造商那里选择合适的产品了。我们最终选择了一款专用RFID阅读器，因为它集成度高，技术支持出色，成本较低。

如今在中国，我们可以非常容易地从各种渠道接触到数百万设备供应商

1. 电子商务市场。电子商务市场是我们最喜欢的采购选择。我们可以非常容易地找到大量的设备供应商，它们按近期销售额、相关性、买家声誉甚至设备供应商到我们位置的距离进行排序。我们还可以阅读市场中买家的评论和问题。
2. 搜索引擎。一些制造商，可能规模较大，没有在网上商城开设自己的电子商务店铺。他们有自己的官方网站。通过使用搜索引擎，可以找到这些制造商或他们的经销商。
3. 物联网相关论坛。例如，Raspberry Pi和Arduino都有各自的在线论坛。一些通用物联网论坛提供其他产品或硬件架构的信息。
4. 社交网络。如今，一些制造商正在社交网络上建立他们的销售渠道，例如微信（中国最大的移动社交网络）、微博（一个类似Twitter的中国社交网站）。也可以在那里找到有关优秀制造商的信息。
5. 传统的行业协会和线下贸易市场。

图4：电子商务市场中的各种RFID相关产品（第三个提供了一个演示程序）

经过一番搜索并通过即时通讯应用或电话沟通后，我们锁定了由两家制造商提供的四种型号。

两家制造商都提供有源和无源RFID标签。有源RFID标签使阅读器能够在大约1到10米的距离内读取它们，但标签中的电池必须每几个月更换一次；无源标签只能在大约1米的范围内读取，但无需使用任何电池，而且它们比有源标签便宜得多。

在这种情况下，我们使用有源标签还是无源标签都无关紧要。本案例中的客户决定使用有源RFID标签，因为他们的司机可以舒适地通过大门。在另一个案例中，另一个客户更喜欢无源RFID标签，因为他们认为让司机在大门处停车并读取标签会给大门周围区域带来更多安全。

实践：同一种硬件可能拥有各种型号和配置，由不同的制造商提供，这也会影响整个项目。是时候进行一些选择了。

选择包括选择型号及其制造商。

在选择型号时，如果我们是为了爱好而制作东西，我们可以出于简单的原因挑选一个。对于商业来说，事情就没有那么简单了。在上一阶段，我们列出了在比较专用设备和通用架构时适用的七项考虑因素，这些因素在我们在型号之间进行选择时也适用。客户的需求也会影响型号的选择。

在选择制造商方面，我们有大量的来源。由于我们是从制造商那里采购，我们必须像寻找商业伙伴一样认真对待。尽管本文是关于物联网技术的，但我仍然乐于分享我们选择制造商的经验。以下是我们最好避免的一些制造商……

1. 因出卖客户而臭名昭著。他们会试图找出您的客户并在未经您允许的情况下联系他们吗？他们会为了自己的利益停止向您供货吗？如果您正在考虑将某个制造商作为您唯一的供应商，并且该产品对您的解决方案至关重要，那么您最好对他们进行更多的背景调查。
2. 制造能力有限，供货不足。
3. 销售不积极，更关键的是，当我们进入下面的测试或部署阶段时，技术支持反应迟钝。
4. 产品存在明显缺陷，暗示质量控制问题，例如，宣称防水或计划在户外使用的产品上随机出现微小缝隙；印刷电路板上重新焊接的焊点。
5. 产品文档编写糟糕。
6. 实际上不是制造商而是经销商。在大多数情况下，从贸易商那里购买是完全可以的，但假装是制造商则是另一回事。如果他们以与质量和服务不符的高价销售产品，对您的技术请求甚至采购订单反应迟缓，这可能暗示他们经营不善。

如果您正在为您的想法制作原型，您可以推迟此阶段，并在将您的发明批量销售到世界之前选择您的制造商。

4、测试设备和应用程序原型的编程

案例：选择了无源RFID标签后，我们从一家制造商那里购买了一个阅读器和10个标签，并用原型应用程序进行了一些测试。

阅读器和标签在3天内发货。我们不仅从制造商那里获得了阅读器的通信协议，还获得了带源代码的演示程序。

演示程序对我们帮助很大

1. 它设置了硬件的特定参数，例如感应距离、阅读器的IP地址等。
2. 它验证了阅读器和标签正在工作。
3. 它后来被用作我们程序的引导。
4. 它还帮助我们的程序员在短时间内理解协议。

实践：测试是耗时最多的阶段之一。如上所述，物联网解决方案通常在各种物理环境中工作。因此，最好在测试中模拟这些环境。在环境测试之前，我们必须做一些准备，例如设置阅读器，规划测试，如果没有可用的演示程序，则编写原型程序等。

在本案例中，我们从一家制造商那里购买了设备。如果截止日期很紧，也许最好从两家制造商那里购买，并同时测试它们的设备，以防一个产品出现故障时，我们仍然有另一个可以继续使用。尽管如此，我们最好还是在没有项目压力的情况下测试设备并选择供应商。

发货时间有时也很关键。如果制造商无法按时发货，这可能是一个不好的信号，表明它在持续及时地向您供货方面存在一些困难。

案例在这里继续。

步骤0，电源和网络准备

我们研究了RFID标签阅读器的安装指南，将阅读器和一台计算机连接到交换机的局域网端口，并给它们通电。由于标签放置在阅读器附近，阅读器通电后一直发出蜂鸣声。这非常分散注意力。我们将标签移开。

步骤1，办公室功能测试

阅读器有其初始IP地址。我们将交换机和计算机更改为与阅读器相同的子网。我们从计算机ping阅读器，并验证阅读器正在响应且网络正常。

然后我们启动演示程序，将阅读器的感应距离配置为2米，并取回RFID标签。阅读器不再发出蜂鸣声，直到我们将标签靠近2米范围内。我们将距离改回默认值。阅读器又开始发出蜂鸣声。为了避免干扰，我们将距离改为1米。然后我们验证阅读器可以配置为各种读取距离。

在演示程序中，我们还可以看到当标签被读取时弹出的号码，并且阅读器在上一步中发出蜂鸣声。通过比较程序上显示的号码和标签上打印的号码。然后我们验证阅读器可以正确读取标签。

我们还看到演示程序收到了心跳包。

我们重新配置了阅读器以拥有新的IP地址，即阅读器的子网，然后分别更改了交换机和计算机的网络设置。重新配置后，阅读器不再响应ping命令。

我们查阅了手册，手册上说新的网络设置在设备重启后才会生效。我们拔掉电源线关闭阅读器，并在1分钟后重新通电。它再次响应了ping命令。

我们重复步骤2和步骤3，以验证感应距离配置在断电后是否可以保留。

我们重复了类似的步骤来验证其他功能是否正常。

我们将几个标签并排放置，并将它们靠近阅读器，验证阅读器可以同时读取它们。

步骤2：户外环境测试

户外测试的目的是找出生产环境中存在的问题，并验证在办公室测试中无法验证的功能。

在测试1中，我们将阅读器和标签带到一个阳光明媚的日子里，并用一根电缆将阅读器和笔记本电脑连接到交换机。我们调整并检查阅读器，看语音反馈是否可听，LED显示屏在阳光下是否可见。

在测试2中，我们将标签带到离阅读器10米远的地方，然后靠近阅读器。我们验证了阅读器可以在10米范围内按预期读取所有标签。

在测试3中，我们用相当多的灰尘和污垢均匀地覆盖了阅读器，因为混凝土工厂也很脏，并在10米范围内测试了标签的读取。

在测试4中，我们保持灰尘和污垢，并测试了读取情况：一位同事拿着一个标签进入10米范围，然后另一位同事拿着另一个标签进入大约6米远的范围，并观察阅读器是否能正确报告该序列。

其余测试在此省略。

实践：在投入工业使用之前，设备应在所有可能的场景中进行测试，以确保它们能够按预期工作。为了测试设备，我们还应花一些时间编程一个简单原型来配合硬件工作。该原型并非用于生产，而是用于快速发现硬件是否能按预期工作。

如今，中国许多硬件制造商都为其产品提供演示程序。提供演示程序可以显著减少测试时间，因为这些程序不仅会展示协议的工作原理，它们本身也可以用于验证设备是否正常工作。如果项目时间紧迫，带有源代码的演示程序可能是一个必备功能。

物联网解决方案带来了测试覆盖率的新挑战。如果我们在不可控环境中部署设备，最好通过模拟可能的环境进行更全面的测试。我们还可以测试事件发生的顺序。

5、软件实施

案例：软件实施包括数据库建模和编程。

由于本案例中业务数据与硬件产品无关，我们让软件团队在设备测试的同时进行数据库建模。在这个简单案例中，表并不多。

1. RFID标签及其对应的卡车和司机。
2. 标签读取历史。
3. 工厂卡车排队。

当标签被读取时，记录将被插入到数据库表中。

编程部分包括

1. 接收来自数据采集器的数据。
2. 记录数据。
3. 处理数据中的重复、不准确和错误。
4. 利用和可视化数据。

标签阅读器使用TCP协议传输标签号码。我们将演示代码合并到我们的TCP通信主机中。包括数据库交互和基本测试在内，几乎在两小时内完成。

我们遇到了两个关于数据重复和不正确的问题。第一个问题是，由于RFID具有很长的感应距离（客户要求的），一辆卡车通过大门时可能会产生多个读数。第二个问题是，工厂只有一个大门，装载的卡车在离开工厂时也会产生读数。

为了解决这些问题，我们在应用程序中编写了以下逻辑。第一次读取会使卡车排队，随后的读取将不再使卡车排队。我们还将应用程序连接到工厂的生产线系统，并从这些系统中读取已调度的卡车。当卡车被调度并完成装载时，它将被从队列中移除，并且在20分钟内不会再次排队——这不那么准确，但这是一个假设，即交付通常需要20分钟以上。我们后来改进了它。

记录筛选后，显示在调度员显示器屏幕上。

实践：物联网编程的挑战始终在于为数据重复、不准确或不正确（“物”的本质）做好准备。

重复数据可以轻松识别并消除，因为它们是相同的。

为了解决数据不准确和不正确的问题，例如GPS报告位置的漂移，我们通常采用以下方法：

1. 双重验证，使用另一个冗余设备，或使用以不同方式收集数据的另一个设备。例如，如果我们能检测到车辆已断电，那么它移动的可能性就很小，这样就可以抑制GPS漂移问题。
2. 如果设备冗余不是一个可接受的选项，则与同一设备发送的其他数据进行比较。例如，如果一个温度传感器每秒报告约20摄氏度，然后突然跳到100摄氏度，然后又回到约20摄氏度，那么很可能100摄氏度是一个错误的读数。
3. 数据处理算法也可以应用。
4. 校验和数据也可以应用于帮助防止网络数据传输中的问题。

可扩展性也是此阶段的一个重要考虑因素。在物联网解决方案中，通常会连接数千个设备。

在开发物联网解决方案时，理解TCP或UDP协议可能是必不可少的。在物联网解决方案中，大多数设备为了硬件实现、传输效率、可扩展性和标准化，都使用TCP或UDP协议传输数据。XML SOAP或JSON数据包很少见。为了简化我们的实现并帮助我们在业务发展壮大时进行扩展，我们通常使用一些通信或消息框架，例如SuperSocket、NetMQ等。

高性能数据库操作的知识也可能是必备的。当数据被收集时，它们通常存储在传统的有关系数据库或NoSQL数据库中。数据量可以非常迅速地增长到TB、PB甚至更多。数据库分区、分布式存储和查询将有助于解决许多问题。

6、部署设备和软件

案例：设备的部署并不困难，因为我们有专业的工程师，而且工作在一个上午内就完成了。

图5：工厂大门安装的RFID标签阅读器

实践：硬件部署不同于软件部署。

谨慎安全。我们的一些工程师在卡车上安装传感器或摄像头时受伤。

如果您没有专业的工程师来安装设备，您最好让产品尽可能易于安装和维护。否则，在扩大市场份额时，您将面临许多问题。

部署后，应按照前面“测试”部分所示的方式，对设备和软件程序进行测试。

7、连接更多事物，创造更多价值

案例：我们后来为混凝土工厂的解决方案提供了更多连接事物。

我们在工厂安装了一个巨大的LED显示屏阵列，在司机休息室安装了另一个LED显示器，并在上面显示了队列，这样司机就能看到他们在队列中的位置。

图6：户外LED显示屏阵列（其后方是两条生产线和调度员办公室）

关于LED显示屏阵列测试的附注：巨大的显示屏阵列安装在非常高的地方。使用这种设备进行测试既不方便又效率低下。在测试阶段，我们带了一个由LED集线器连接的高像素密度LED显示屏阵列。由于该阵列的密度更高，它足够小，可以放在桌子上，我们可以轻松地对其进行测试。

图7：在办公室测试中使用了高像素密度LED显示屏阵列

为了摆脱上面提到的“20分钟”假设，我们连接了卡车上的GPS设备，并通过计算它们到工厂的距离来标记它们的位置为“离开工厂”。

我们在卡车上安装了传感器并监控卸货情况。一旦卡车装载完毕，它就不会排队，直到卸下混凝土。通过GPS数据，调度员可以看到卡车是否在特定地点卸下了混凝土。

图8：物联网解决方案的工作方案

我们提供了关于每辆卡车每天、每月运行多长时间、多远、多少次的报告，以及收集到的装载和卸载数据。

我们为建筑经理（混凝土工厂的客户）开发了一个App，这样他们就可以知道混凝土工厂的卡车已经将产品运送到他们的工地，而无需全天守候在工地。

最后，我们利用以下设备形成了一个解决方案

1. RFID标签和阅读器，通过局域网连接。
2. 两个LED显示屏阵列，每个阵列上都有一个LED控制器，通过局域网连接。
3. 每辆卡车上集成了GPRS传输模块的GPS终端。
4. 每辆卡车上都有一个旋转传感器，通过GPS终端提供的透明传输协议向我们的云端发送信号。
5. 我们云端的服务器和硬盘阵列，接收来自这些GPS终端的数据并将处理后的数据转发到工厂的程序中。
6. 工厂中的服务器接收来自云端的结果。
7. 调度员办公室和工厂其他地方的电脑。
8. 几个交换机用于连接这些设备。
9. 每个工地经理的智能手机。

每次我们在解决方案中添加新类型的设备时，我们都会重复上述阶段。每个阶段列出的考虑因素帮助我们全面评估情况并从多方面避免问题。

最耗时的任务是

1. 设备安装（40%）：这取决于要安装的设备数量。在这种情况下，我们必须与司机协调，因为他们通常外出运送混凝土订单。在卡车上重新布线GPS终端和传感器的电路也花费了相当多的时间。前往工厂也可能需要数小时。
2. 软件实施（45%）：软件开发也可能需要很长时间，但在制造商的帮助下，时间减少了；构建基本系统基础设施（如通信框架和数据库规划）的时间不在此计算
3. 设备选择和制造商联系（5%）
4. 需求收集和环境检查（10%）

实践：随着收集到更多数据，物联网解决方案变得更加强大。数据流和信息得到有效利用。通过收集数据，我们也在为大数据分析和未来应用打开大门。

在许多解决方案中，大多数设备根本不是“智能设备”。这些由各种设备制造商生产的云连接“愚蠢设备”运行可靠，提供所需数据，并形成高效的物联网解决方案。

结论

用于生产的工业物联网解决方案需要全面了解环境要求，在各种硬件方案中进行选择，仔细选择硬件制造商，进行彻底的环境测试，准备应对现实世界中的故障、不准确和庞大数据量，以及专业的设备安装。

通过遵循开发和部署物联网解决方案的7阶段实践，我们用坚定的双手打开了通往新的互联世界的大门。

历史

2016-8-2：首次发布