物联网开发实战
郭朝斌
小米生态链企业秒秒测 IoT 事业部总监,前诺基亚高级工程师
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物联网开发实战
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开篇词 | 物联网这个趋势,你不应该错过

讲述:郭朝斌大小:14.61M时长:16:00
你好,我是郭朝斌。
很高兴能有机会和你聊聊物联网,因为我觉得,这是未来的一个趋势,即使你不在这个行业,了解一下也可能会对自己有用。
可能你已经感受到了,我们身边越来越多的硬件设备正在被嵌入芯片、注入软件,从而实现各种各样的新应用、新功能,比如智能门锁。
以前我们出门的时候,经常说要带好四样东西,“伸手要钱”,也就是身份证、手机、钥匙和钱包。随着智能手机的发展,我们现在出门已经不需要带钱包了,拿着手机扫二维码,就可以买东西。而智能门锁则让我们省去了带钥匙的麻烦,你输入密码或者指纹就可以开门,甚至还可以远程生成临时密码给别人开门。
比方说你在外面休假,然后你的亲戚临时要到你家里取东西,你完全可以生成一个临时密码发给他,这样他就可以进去了。
这些东西,一开始的时候我们都感到很新奇,但是一段时间之后就觉得很自然、很平常了,甚至还会觉得如果离开它们,生活反而会出现问题。
这一切,正是物联网这一技术趋势的体现。

下一个技术风口

所谓物联网,其实就是借助互联网的力量,实现万物互联。
互联网本质上已经实现了人与人、人与信息的连接。那么接下来,人体自身,比如你的各项生理指标;人使用的各种物品,比如水杯、桌子和椅子;甚至人所处的周围环境,例如卧室的温度、湿度和甲醛含量,都会被接入互联网,实现人与物、物与物的连接。
所以说,物联网是互联网发展的必然趋势。
这种万物互联的愿景和趋势,无疑会深刻改变我们的生活,重塑农业、制造业、交通、物流、零售和家居等各个领域。
Gartner 是一个美国的技术咨询公司,每年都会发布一些技术趋势分析报告。它有一个工具叫技术成熟度曲线。这个工具会把每一个技术发展的过程分成 5 个阶段:
一开始,技术处于萌芽期
然后,它会迅速到达一个最高点,也就是期望膨胀期
紧接着,这种技术就会进入泡沫破裂低谷期,有些技术在这个阶段已经被验证为不符合实际需求,就淘汰掉了;
但是还有一些技术,会进入到稳步爬升恢复期
最后,技术进入到生产成熟期
现在我们来看一下物联网。Gartner 曾经在 2015 年发布过一个报告,说物联网处于期望膨胀的巅峰;到了 2019 年,我们再找到它新发布的报告,就会看到智能家居、工业物联网和智能楼宇这些细分的领域,正在从恢复期走向成熟期。我在这里放了一张图,你可以去参考。
Gartner 2019年物联网技术成熟曲线(改自Gartner官网)
大公司向来对于技术趋势非常敏感,一方面它们要保持领先,另一方面它们要防止出现颠覆者。我们看看国内的一线技术公司:硬件厂商,如华为、小米;云计算企业和互联网巨头,比如阿里云、腾讯云等,已经纷纷投入大量的人力、资金布局物联网行业。
面对技术的潮起潮落,吴军博士曾说:“我们所能做的就是尽量把握每一次技术大潮。”
公司如此,作为技术人也是这样,顺应技术趋势发展,才能成为时代的弄潮儿。记得在移动互联网刚起步的阶段,大概 2013 年,我还在诺基亚从事手机相关的开发工作。我有一位同事在那个时候就选择离开诺基亚,加入了 Uber 成为中国总部早期成员,后来又去了另一家打车软件公司担任部门总监,实现了能力和职位的火箭式提升。
也许你也可以像我的这位前同事一样,抓住一个行业的机会,实现自身价值的提升。因为我很看好物联网这个技术趋势,在我看来,物联网就是这样一个机会。它的影响力正在变得越来越大,现在很火热的新基建数字化转型都离不开它,所以它将让很多人进入职业发展的快车道。

物联网为什么不好懂?

如果你主动了解过物联网相关的知识,很可能觉得它们不太好掌握。而且你也会发现,网络上的很多相关资料,大多数内容不成体系,学起来往往不得要领。
这是为什么呢?因为物联网涉及的知识非常庞杂,包括通信技术、嵌入式开发、互联网系统、大数据、人工智能等等,甚至还有相关应用领域的专业知识。比如,你做交通物流方面的应用开发,就得了解交通物流的知识。
这些知识可以说是“盘根错节”地交织在一起,要求我们得先具备抽丝剥茧、理清思路的能力,去看清楚这些技术的作用和相互之间的关系。只有这样,我们才能在物联网这个领域获得快速的成长。
因此,在这门课中,我会为你梳理清楚物联网领域庞杂的专业知识,将“庞杂”转变为“条理”,并深入剖析其中的核心技术,最终帮你建立起一个完整的知识体系。
这个完整的知识体系,可以确保你在任何时候都不会迷路。这样,你对工作中的很多问题就会看得更加清楚,能够逐渐建立架构师的思维能力,为职场中的提升做好“内功”的准备。

为什么我能为你讲清楚?

你可能想问,既然物联网知识这么难掌握,为什么我可以讲清楚呢?
其实我也一直有这样的疑惑:我常常觉得自己对于物联网有天然的熟悉感,但是不知道为什么。直到有一次整理简历,我发现这跟我的经历有很大的关系。
我非常喜欢机器人,研究生时期主要做的研究,就是国自然(国家自然科学基金)资助的机器人相关的课题。我们几个同学还与清华的一位同学组队,代表清华大学参加了 RoboCup 机器人竞赛,之后我们又代表自己的学校参加了 FIRA 机器人竞赛,并且获得了几个奖项。
参加工作后,我在诺基亚做过移动通信、蓝牙等通信技术的相关开发;研究过手机操作系统的底层架构;移植、开发过 FireFoxOS 这类理念非常超前的手机操作系统;做过比 Apple Watch 还要早的智能手表项目;并且多次参加 Hackathon 比赛。
后来,创业过程中,我不但做过小米生态的智能硬件(那是小米平台上少有的医药器械设备);而且还从 0 开始设计、搭建过一个完整的物联网系统,并投入到了几个大型企业的生产环境中。
正是因为从大学到工作的这些经历,我对硬件软件通信技术前端后台都有比较好的掌握,而这正好契合物联网的多种技术融合的特点。所以,我对物联网的整个知识体系非常清楚,并对相关技术有深入研究。

怎样高效入门物联网?

物联网从整个体系结构来看,可以分为三个层面。
第一是设备层,也就是各种硬件设备。
设备组件有传感器,比如测量温度、湿度、光照强度等参数的设备;也有执行器,比如控制电路通断的继电器、实现物体移动的马达等。
物联网设备,不仅涉及传统嵌入式系统的开发,而且也需要考虑通信技术,比如 Wi-Fi、蓝牙和蜂窝网络等。你只有熟悉它们的特点,才能在实践中做出正确的选择。
第二是网络层,主要关注的是设备与物联网平台的通信协议。
物联网的网络通信仍然是基于互联网的,所以底层还是 TCP/IP 协议。应用中你更多需要了解、掌握的是具体的网络协议,比如 HTTP、MQTT 和 AMQP 等。在做物联网系统设计的时候,你得搞清楚这些协议的适用场景。
第三是应用层,也就是实现具体业务逻辑的地方。
除了像普通互联网后台一样,要面对服务器框架、数据库系统、消息队列等问题外,物联网系统首先需要处理的就是海量的数据。这又可以分为三个方面:
数据存储,比如 NoSQL 数据库和时序数据库的选择。
数据处理,比如 Spark、Flink 等大数据处理框架的不同特点,批处理和流处理的适用场景等。
数据分析,如各类机器学习算法,甚至 AI 的应用。
设备层、网络层和应用层这三个层面的知识,都是你在设计和实施一个物联网系统的过程中需要掌握的。另外,现在数据隐私系统安全越来越重要,它们贯穿系统的整个生命周期,也是需要你通盘考虑的事情。我提供了一个知识体系图,供你随时查看。
物联网知识体系图

这门课是怎样设计的?

我们应该如何高效地学习呢?在这门课里,我将通过三个循序渐进的模块,理论结合动手实践,来帮你构建物联网的知识体系。
在基础篇,我会带你快速认识物联网
我将按照设备接入网络、与平台对话、传输数据和利用数据产生价值的路径,介绍物联网系统的基本框架,让你对设备层、网络层和应用层这三大层面留下初步的印象;然后通过智能家居场景的简易 IoT 系统设计,让你对物联网建立更直观的认知。
在进阶篇,我会带你掌握物联网的关键技术
我将结合简易智能家居项目,为你深度剖析物联网三大层面的核心知识点,并对开源生态、用户隐私、系统安全的实践注意事项做针对性的补充。这些知识能帮你做好充足的准备迎接工作实践。
在实战篇,我会手把手带你从 0 开始完成自己的智能家居项目作品
网上虽然已经有一些 DIY 硬件设备的资料,但是大多没有放在物联网的技术背景下去做,只是单机版本的。而这个实战项目,是我为你量身定制的。我将围绕智能家居的简易物联网系统,一步一步讲解实现步骤和注意事项。为了降低难度,我还专门做了两件事:
我采用了 Python 语言来进行嵌入式系统的开发。就算你是 0 基础,也可以做出自己的小作品。
我设计了一个硬件套装,如有需要,你可以根据这份文档自行采购相关硬件。
你在跟着我动手操作的过程中,肯定会对物联网的核心技术有更深刻的理解。工程项目跟游泳一样,我从来没有见过哪个人是通过看书学会游泳的。你必须不断地在实践中锻炼、提高自己的技能。
最后,我也特别希望,你能在部落里晒出自己的实战作品,跟其他同学一起学习交流。
在这三个模块之外,我还会时不时为你加个餐,介绍一下物联网的未来发展趋势重点实践领域,比如 5G 等新型通信技术的应用。
期待能通过这门课程帮助你在物联网领域实现自己的成就,在职场获得更大的提升。让我们一起做万物互联时代的懂行者吧!
欢迎你把课程分享给同样对物联网感兴趣的朋友,一起进步;也请你多多给我留言,说说自己对这门课的期待,或者目前遇到的困惑,我一定会认真答复。
我是郭朝斌,我们下一讲见!
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物联网是未来的趋势,正在改变我们的生活方式。通过互联网的力量,实现万物互联,包括人体生理指标、物品和周围环境。物联网已经进入稳步爬升恢复期,对农业、制造业、交通、物流、零售和家居等领域产生深远影响。大公司和一线技术企业已经投入大量资源布局物联网行业。物联网领域知识庞杂,但通过系统学习,可以建立完整的知识体系,为职场提升做好准备。 物联网从整个体系结构来看,可以分为设备层、网络层和应用层。设备层涉及传感器和执行器,需要考虑通信技术;网络层关注设备与物联网平台的通信协议;应用层实现具体业务逻辑,需要处理海量数据、数据存储、处理和分析。这三个层面的知识是设计和实施物联网系统的关键。课程将通过基础篇、进阶篇和实战篇,帮助学习者构建物联网的知识体系,理论结合动手实践,让学习者快速认识物联网、掌握关键技术,并完成自己的智能家居项目作品。作者郭朝斌将通过课程帮助读者在物联网领域实现自己的成就,在职场获得更大的提升。

2020-11-09119人觉得很赞给文章提建议

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全部留言(66)

  • 最新
  • 精选
  • Geek_Jxh
    请问有讲以Zigbee协议传输相关的描述吗?

    作者回复: 没有覆盖到,如果关注这个主题的人多,后面我抽个时间写一写

    2021-02-04
    7
  • Robin
    @郭老师,文章中提到的硬件套装目前已经在商城中下架了。请问有其他渠道可以购买吗

    作者回复: 微信群中有运营同学整理的购买链接,可以自行购买一下。

    2021-03-29
    5
    3
  • YueShi
    目前是Java工程师 物联网始终是感兴趣的方向 看到老师发的能力上的要求 更期待了 下单, 下单, 全套装

    作者回复: 加油!

    2020-11-11
    2
    2
  • Jason
    现在这个课程主要针对开发人员的内容比较多,什么时候可以出一个关于产品经理(物联网)的课程?

    编辑回复: 你好,收到你的反馈了。我是专栏负责人,我的微信是15010994757,我想针对你希望学的课程和你交流下~

    2022-02-16
    2
    1
  • James
    老师,这个Gartner是不是要收费,看不到那个曲线

    作者回复: 可能是,可以权衡一下,有些信息通过公开的渠道也可以了解个大概。

    2021-03-21
  • Rom
    老师可以加一下您的微信么,希望跟您学习更多的物联网知识。

    作者回复: 有一个微信群,可以找到我的

    2021-03-20
    4
  • Julie.W
    郭老师,期待Zigbee专栏~

    作者回复: 最近太忙了,我会在后期看看有没有机会。

    2021-03-09
  • Jerry
    老是,您好,方便咨询您个问题吗? 我是之前一直做制造行业的信息化 plm cad capp这种,做的是项目经理和解决方案,我最近想往工业云平台 ,工业互联网方面转型, 一个是不知道可行性 二就是不知道该从哪里入手, 另外有没有工业(制造业)应用的课程

    作者回复: 工业互联网或者说工业物联网是必然的趋势,因为工业对于效率的提升向来重视。我没有关注到有很好的课程,很多都还在实践探索。你可以多学习一些云相关的知识,结合你之前的经验来实践。

    2021-02-01
  • magnetic左恩
    老师我想请问一下,视美泰的 IoT-3288E 开发板子能否一战?

    作者回复: 实战篇的实验建议基于推荐的开源硬件进行哈

    2021-01-26
  • 炒米粉
    请问这个课程适合研究生学物联网方向的看嘛

    作者回复: 我认为适合,可以对于行业最新的进展和应用体系有全面了解。而且有动手实验来为实操做准备。 为了保险,你可以免费试读一两篇再决定。

    2020-11-25
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