目錄

A、硬件終端直接連接Internet，無需硬件端再組網

B、硬件終端本地連接網關控制器，網關控制器連接Internet

C、以上兩種架構的適用場景及優缺點1、上面的A架構（終端直連架構）2、上面的B架構（網關連接架構）3、行業應用選擇建議之我見

一點總結

基于硬件端架構對初創選型的一點建議

@(物聯網架構特點、與互聯網的差異，對初創項目的選型建議)

  物聯網的組成，在硬件端整體架構方面，會有兩種組織形式。一種是連接Internet的硬件設備即是終端設備，不需要再連接其他設備；另一種是連接Internet的硬件設備主要負責連接雲端網絡，這個設備不是采集/控制終端，還需要與其他終端組成硬件端網絡。下面分別介紹一下這兩種架構組織形式以及在應用中的利弊關系。

A、硬件終端直接連接Internet，無需硬件端再組網

  這種架構硬件端的聯網相對簡單，不需要使用網關控制器，每個終端設備都有聯網模塊，直接與Internet相連。下面用一張圖描述這種組網形式的聯網部分：

  這種形式的硬件設備端的設計相對簡單些，每個終端設備都置入一個可以連接Internet的數傳模塊，所有的數據都直接上報到雲端，所有控制指令的發出，也是經過雲端下發。例如常見的WiFi遙控插座（所謂的智能插座）就屬于這種形式下的物聯網架構實現的。

B、硬件終端本地連接網關控制器，網關控制器連接Internet

  這種架構中，硬件終端設備是不能直接連接Internet的，終端設備首先要連接到網關控制器，然後網關控制器集中將數據上報到雲端，雲端下發的指令也是經過網關控制器處理後決定是否需要某個終端執行。下面用一張圖描述這種組網形式的聯網部分：

  這種形式的硬件設備端相比上一種，增加了一個網關控制器。每個終端設備通過有線或無線的方式與網關控制器組成本地網絡，所有數據都先發送給網關控制器（網關控制器也可能是網關與控制器兩個設備）。網關控制器相當于一個本地控制中心，先對數據進行處理運算，並分析是否需要進行控制、調整，做出相應的反應發送給終端設備。然後再根據需要決定上報到雲端哪些數據狀態，連接Internet是由網關控制器完成的。雲端發出的控制指令或運行配置數據，也是先由網關控制器鑒別處理，決定該如何具體控制並發出信令給終端設備。例如常見的樓宇門禁控制（可在APP上開門的），就屬于這種形式下的物聯網架構實現的。

C、以上兩種架構的適用場景及優缺點

1、上面的A架構（終端直連架構）

  理論上可以適用于所有具備聯網條件的應用場景，前提是只要可以連接到Internet（寬帶有線、WiFi、3G\4G\5G、NB-Iot等均可）。更適合只需要單機運行的終端設備。

  優點：
  硬件設備端無需再組網操作，實施相對簡單些。
  不受多個設備之間的地面情況影響，在有連接到Internet的條件下，更容易實現。

  缺點：
  終端設備所在位置必須具備連接Internet的條件。
  某些場景下，具備上面的條件綜合成本會更高，一般情況下可以直連Internet的模組也比自組網的價格要高些。
  最重要的一點，終端設備的自動化智能管理，只能依靠雲端，但是到雲端的網絡經過的環節以及雲端服務本身的穩定性、安全性和應急處理的可控性都遠遠低于終端設備本地條件。如果是需要多個設備綜合運行調整的，這些不確定性對終端設備的影響是很大的。

2、上面的B架構（網關連接架構）

  這種架構對聯網（Internet）條件不好，只有部分地點可以聯網，一定範圍多個終端設備需要成爲一個個體組織的情況更適用。尤其那些多個終端的數據要綜合到一起，並在一定數據變化時需要立即做出反應控制的場景，尤爲適用，例如工廠、智能家居。

  優點：
  本地反應速度快，除了遠程監管之外，在斷網（Internet）情況下同樣可以正常運行。
  網關控制器相當于一個本地的控制中心，所有的自動化控制以及近距離移動控制均可通過網關實現，安全性、可控性以及穩定性更高。
  在本地工作區範圍內同樣可以實現多級管理以及與雲端控制一樣的便捷。
  網關控制器可以有限開放僅需要雲端知曉的數據接口，滿足遠程監管即可，有效減少安全事故。

  缺點：
  必須增加一個網關控制器來實現聯網（Internet）。
  網關控制器與終端設備之間要先通過有線或無線方式組網，增加了設備端的複雜性。
  本地環境可能對網關控制器到某個設備端的聯網造成影響或障礙，需要考慮這些因素。

3、行業應用選擇建議之我見

  在前面我們介紹很多被美化了行業感念，我們再把這些拿出來看一下，哪些更適用哪種架構。先看一下這些被炒的火熱的名詞：智能家居、智慧交通、智能醫療、智能電網、智能物流、智能農業、智能電力、智能安防、智慧城市、智能汽車、智能建築、智能水務、智能工業、商業智能等等。

  下面就舉例分析一下硬件端適用的架構形式。

  智能家居
  如果您把一個遠程遙控插座也稱之爲智能家居的話，那麽這類單體開關控制不需要與其他配合操作的，更適用于終端直連架構。

  如果您是做一套控制和監測家中多個家電設備及電動裝置的智能家居系統，那麽網關連接架構更適用。原因是：
  1、可以減少聯網操作及降低成本，一戶範圍內的距離，無論使用有線還是無線進行設備組網，成本都低于每個終端增加一個聯網模塊。
  2、控制更快速、可靠。例如你的智能家居系統中有燃氣檢測終端和關閉閥門電動裝置兩個終端需要聯動，因爲已經在本地組網，當檢測到燃氣泄漏後控制器就可以立即通知閥門關閉，而不需要等待發送到雲端，等雲端再發指令回來，不用擔心這個時候可能網絡不好或斷網。

  智慧交通
  智慧交通比較特殊，因爲它的公共屬性，通常是不會在公有雲上部署的。所以它的架構是上面兩種的混合體，爲什麽這樣說呢？

  爲檢測交通狀況部署的傳感器分布在大街小巷，有易于有線組網的，有只能無線傳輸的，有單體存在的，所以也會出現應用Internet協議組專網的情況。整體上是屬于網關連接架構，每個控制器都會有所在級別的應對控制權，不會上報到最高級別在發下來。特殊偏僻情況才會應用終端直連架構（也是專網），隨著5G的普及應用，直連到專網的情況會更多。

  智能醫療 / 智慧醫療
  智慧醫療最初看到的影子就是遠程會診，逐步發展到數據共享及設備共享。到這個層面，每個醫院的設備管理及數據管理都是很嚴格的，都是需要通過權限限制的。所以最終一定是要有一個充當控制器的設備來作爲對雲端傳送的關口，那麽屬于網關聯網架構，只不過設備組網可能也會有基于Internet協議的局域網。

  從架構形式上，還是要設備與控制器之間先組網，然後再通過網關控制器連接雲端外網，所以是網關聯網架構。

  智能電網 / 智能電力
  拿遠程抄表的發展來說，是經曆了 網關聯網架構—終端直連架構—網關聯網架構 的演變過程。最初是利用電力線做的電力載波系統實現的設備本地網，然後經過網關傳輸到電力管理部門，後來有了3G/4G模組，出現了單個電表直連雲端的案例，但是因爲信號覆蓋質量以及通信費用逐步又回到了網關聯網架構的方式。

  近年NB-Iot的普及發展，帶動了終端直連架構的應用，但是抄表系統還是更適合網關聯網架構，同樣可以將網關設計爲NB-Iot聯網的，不用考慮信號覆蓋問題，大大減少通信費用。

  電力火災監控系統，今年有所發展，這個應用是需要在每層的配電箱裏假裝監控裝置，屬于後期加裝，使用NB-Iot的終端直連架構就更合理，只不過可能是連接到消防系統的私有雲。

  智能物流 / 智慧物流
  智慧物流與物聯網相關的架構中，車載用的就是終端直連架構，提供車輛位置和行駛數據，值需要一個終端就可以了。倉庫分揀等就是典型的網關聯網架構，要求反應迅速，安全可靠，使用本地控制器做控制中心。甚至一個分揀機機就是一個硬件端的本地網。

  物流涉及的環節比較多，現在科技在物流行業的應用還遠遠不夠，所以智慧物流可發展空間還很大，各個環節都有待繼續智能化，大家一起努力吧。

  智能農業 / 智慧農業
  智慧種植、智慧養殖這是大家今年常聽到的名詞，似乎一下子生活中所有的行業都變成高科技了。不過某些地方的確有好的案例，據我所知智慧種植是在農業應用中最早出現應用物聯網科技技術的。

  很多年前我就給一家種植企業做過通過手機監控大棚溫度、濕度、光照數據的，後期又加上了自動 控制加熱、通風、加濕等。這是一個典型的網關聯網架構，因爲一個大棚裏就不止一個終端，如果每個終端都連接外網的話，成本會上升很多，並且斷網後自動控制會失效，造成的損失會很嚴重。

  再說智慧養殖，一個養豬場要使用很多各種傳感器，也會涉及到類似大棚那樣的自動化控制，不能依靠外網運行，要在本地實現智能化控制的閉環，外網只是爲了監控和必要的控制幹預，但是不是必需的。

  智能安防 / 智慧安防
  說道智慧安防，就想起來早期的安防系統，各種布線連接，目的就是要把各種傳感器和執行電動裝置連接起來，與控制中心組網，實現統一監控。

  發展到今天，科技給安防賦予了更多的便捷和能力。但是始終有一個主題就是，安防是以單位爲中心的，小區的安防現場第一控制權在小區安保室（指控制設備），企業的在企業的安保室。都是要有一個本地中心，這是第一要務，連接外網是擴展應用，雖然會擴展的很強大，但是基本屬性不可改變。不能因爲外網中斷，本地就失去了監控和指揮的能力。

  智慧城市
  從技術的角度，智慧城市的建設是通過以物聯網、雲計算等新技術，實現全面感知、泛在互聯、普適計算與融合應用。這個話題有點大，我的理解就是通過城市中各行各業、包括基礎設施、社會服務、城市管理等智能化應用的普及，實現整個城市智慧程度的提高。所以這個只是一個統稱的概念，會泛生出很多細分的領域，這裏就不用細談了。

  智能汽車 / 車聯網
  這個領域熱了幾年了，自動駕駛的普及似乎還很遙遠，雖然個別高校和科技園有實驗性應用，但是距離普及還任重而道遠 ，涉及的因素很多，不僅僅是技術問題。

  那麽說說車聯網裏的典型應用“T-BOX”，這個後期逐步擴展增加了多個傳感器，采集數據更加全面，這個就是終端直連架構。T-BOX就是一個移動終端，有的還可以與車載顯示器連接，雲端可以推送各種車周邊服務信息等。筆者之前也做過這種應用，車聯網還是有一定的發展空間的，但是要做紮實的，可落地的項目。

  智能水務 / 智慧水務
  智慧水務主要是爲防汛抗旱、水資源調度和水環境治理服務，所以監控點（數據采集）相隔距離都是較遠的，那麽最適合的就是用NB-Iot或3G/4G/5G組成的終端直連架構，但是肯定要連接到水務部門的私有雲上，這個的原因不說自明。

  智能工業 / 智慧工廠
  這裏說一下智慧工廠裏關于設備的物聯網應用，各個設備的關鍵節點都裝有檢測傳感器，數據要實時傳送到控制器，控制器以最快的速度計算出結果，給出判斷執行的指令。如果需要人爲幹預，需要立刻執行，這是在生産線改造中應用最多的場景。

  這種場景也代表了工廠類的普遍應用場景，要求反應迅速，安全可控，所以是不會直接單終端聯網上雲的。工廠裏的安全是至關重要的，上雲端的都是經過控制器處理、篩選後的，所有來自雲端的指令也是經過控制器安全確認過的才可以分發執行。是典型的網關聯網架構。

一點總結

  以上是我個人對熱門行業應用物聯網硬件設備端架構的探討，僅代表個人觀點。總結下來就是在硬件設備本地相對密集可以具備單位組織屬性的，就優先采用網關聯網架構，十分分散的就采用終端直連架構。如果是安全控制需要，分散的也要連接到遠程控制器，再上雲端。

基于硬件端架構對初創選型的一點建議

  對于初創項目（企業），在選擇架構的時候，一定要優先使用網關聯網架構，否則沒等發展起來，因安全事故問題可能就會將項目夭折了。因爲設備連接到雲端的可控性、安全性、穩定性是一個永遠需要解決的問題，不要讓你的客戶剛一用上你的産品就帶來很大的麻煩，那後面還哪有口碑啊。當然，個人消費類産品可能這點不那麽重要。

碼農三哥，一名普通程序員，會點java軟件開發，對AI人工智能有點興趣，後續會每日分享些關于互聯網技術方面的文章，感興趣的朋友可以關注我，一起交流學習。

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