如何构建未来的物联网应用程序

物联网技术为医疗健康、农业、制造业等行业领域和日常生活带来的变化比上世纪科幻作家的想象还要大。

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为什么要开发自定义的物联网应用程序?

物联网市场意义重大，它可以为许多其他行业领域和市场提供更多的产品，而物联网设备正在广泛普及，从智慧城市、农田管理到大型工厂、智能家居，还有自动驾驶汽车。

消费者物联网是最需要移动应用程序的领域。而在农业和企业业务等其他领域，物联网设备可能不需要移动设备接口。它们可以直接连接到云平台，也可以进行管理以使用Web应用程序。

另一方面，面向客户的物联网设备通常使用应用程序：人们经常使用移动设备。当消费者想到物联网时，可能想到的第一件事是智能家居。

不仅智能家居需要移动接口来连接设备。消费者可以将物联网用于：

• 汽车
• 医疗保健
• 农业
• 儿童和宠物护理

智能家居物联网市场的增长必将更加突出。根据商业杂志Forbes的一项调查表明，三分之二的消费者表示，他们可能会在2019年购买物联网设备。50%的参与者表示他们可能购买可穿戴设备。到2025年，将有760亿台互联设备交付给客户，将创造约4900亿美元的收入。

智能联网汽车将如何发展呢?根据Machina Research Study公司的调查， 90%的汽车与智能手机连接。而如今只有10%。

物联网设备的种类将不断增加，并且它们都需要使用软件应用程序来控制它。在这个还远远没有饱和的市场，企业可以自行开发物联网移动应用程序。

物联网产品可以做什么?

物联网设备具有功能和能力的全新集合，可以将其分为四个功能：监测、控制、优化和自治。物联网产品可以全部包含这四个功能，每个功能都有各自的好处。

例如，监视功能是产品控制、优化和自治的基础。企业必须选择能够为客户带来价值并指定其可承受的技能。

(1)监测

物联网产品能够通过传感器和外部数据源全面控制产品的状态、操作和外部环境。使用收集的数据，这些产品可以提醒用户或其他人环境或性能的变化。

(2)控制

物联网产品可以通过内置在设备中或驻留在产品云平台中的远程命令或算法进行控制。

(3)优化

物联网产品监测数据的生产性流通，再加上控制产品运行的能力，使企业能够以各种方式实现产品性能的最大化，其中许多方式以前是不可行的。智能连接可以将算法以及分析应用到正在使用中的或历史的信息中，从而显著地提高输出、使用率和有效性。

(4)自治

监视、控制和优化功能结合在一起，可以使物联网产品达到以前无法实现的自治水平。

人们应该了解的物联网应用开发

如何开发物联网应用程序?这取决于企业的产品理念。对于智能家居应用程序以及联网汽车和卡车应用程序，这些功能无疑会有所不同。然而，在开始物联网应用程序开发之前，需要知道一些基础知识。首先了解一下物联网系统的结构。

支持物联网的产品组件

任何一个物联网系统都包含四个主要组件：

1. 硬件

物联网系统中使用的硬件包括用于远程仪表板的设备、控制设备、服务器、路由或桥接设备以及传感器。这些设备管理基本任务和功能，如系统激活、操作规范、安全、通信和检测，以支持特定的目标和操作。

物联网中最关键的硬件可能是其传感器。这些设备包括能源模块、电源管理模块、RF模块和感应模块。射频模块通过其信号处理、WiFi、ZigBee、蓝牙、无线电收发器、双工器和BAW来管理通信。

不同类型的传感器，其中包括：

• 温度传感器
• 压力传感器
• 接近传感器
• 加速度计和陀螺仪传感器
• 红外传感器
• 光学传感器
• 气体传感器
• 烟雾传感器

2. 软件

物联网系统的软件应该是基于云计算的应用程序，无论是网络设备还是移动设备，主要是用于管理和调节与其连接的所有物联网设备的仪表板。该仪表板还应该收集来自传感单元的信息，并将其显示给用户。

• 移动应用
• Web应用程序
• 自定义仪表板

3. 云平台

云计算是物联网最重要的创新技术之一。它可以采集并提炼信息。采用云平台的最大好处是企业不需要自己构建物理资源来保存数据。

4. 网络连接性

网络通过两种方式发送数据：一是从手机到传感器设备的返回发送;二是网络链接物联网系统内的所有设备。这两种采用不同类型的网络协议。

• 蓝牙：蓝牙是最广泛使用的近距离无线网络技术之一。用户可以快速获得可为其提供可穿戴技术以与智能工具配对的蓝牙应用程序。
• 无线网络：一些数字设计师表示，对于物联网集成来说，采用Wi-fi是一种流行的选择。这是因为它所承载的框架具有快速的信息传输速率和控制大量数据的能力。
• ZigBee：ZigBee专为工业而开发，而针对客户的开发则更少。它通常以2.4GHz的频率运行。这对于通常在房屋或建筑物之间以微小速率传输数据的工业站点而言是完美的选择。
• 射频识别：它利用磁场来确保能识别物体。这种短而多变的超高频识别技术的波长大约有100毫米。然而，远程超高频的波长可以达到200毫米。
• 广域网：LoRaWAN或远程广域定位网络只是大型定位网络的物联网程序之一。LoRaWAN IoT网络协议主要旨在借助数百万个低功耗设备来维持强大的网络。智慧城市采用的就是这种协议。

物联网挑战

在开始开发物联网应用程序之前，应该了解该行业尚未解决的挑战。

1. 安全与隐私

在最具争议性的问题之中，物联网应用程序开发面临的巨大挑战是个人隐私和安全性。在这里谈论的安全性不仅是网络安全性，还包括物联网应用中涉及的所有组件的安全性。这些应用程序由网络支持，该网络连接了硬件和软件元素，并包含大量数据，这些数据将流经各种设备，从而可能使个人隐私泄露。

除了作为物联网软件开发安全性的挑战之外，在开发物联网应用程序时还应考虑更多关键问题：

• 数据交换安全性：认识到信息从物联网传感单元和设备传输到系统或入口，然后保存在云端，这一点非常重要。在应用程序开发过程中，确保遵循数据文件加密协议至关重要。
• 物理安全性：物联网设备通常被忽略，网络攻击者可以轻松地对此进行篡改。因此，检查安全性组件是否属于物联网设备始终是一个挑战。
• 云存储安全性：尽管考虑了云存储空间的保护，但是程序员很难保证物联网系统得到正确保护以及数据得到保护。此外，还应处理适当的访问权限和授权。
• 隐私更新：物联网设备获取的数据始终遵循特定的规则和法律。例如，所有的健身跟踪器都必须遵守HIPAA法规收集用户信息。这表明，通过物联网设备保存在云平台上的信息经过认证符合规定。遵守HIPAA之类的法规可以确保隐私信息的安全。

2. 网络连接性挑战

物联网应用程序开发的意义在于数据的实时传输。然而，由于连接不良或延迟，这最终成为一个难题。提供有价值的前端信息的联网设备至关重要。然而，当物联网传感单元被调用来监视、处理数据和提供信息时，糟糕的网络连接就成了一个问题。

这个问题可以在设计和应用程序环境阶段解决。例如，重要的打印设备可以通过WiFi家庭路由器与笔记本电脑、手机连接。然而，智能汽车的情况却不同，因为它们需要采用移动互联网。因此，程序员需要理解各种设备的功能和特性，并做出相应的开发决策。

3. 跨平台兼容性(硬件和设备)

在创建物联网应用程序时，应该同时考虑到未来的技术调整。因此，物联网的发展需要软硬件功能的平衡。

对于物联网应用程序设计师来说，无论操作系统、设备更新和错误修复如何，都很难保证设备和物联网平台都能提供最佳的效率。

在开发物联网应用程序时，程序员需要确保可以无缝集成该应用程序，而不会增加物联网生态社区(包括软件和硬件)的困难。

4. 数据收集与处理

由于物联网应用程序涉及大量信息，因此信息收集和处理对于设计人员来说是困难的。与隐私和安全计划一起，开发团队需要保证他们为在环境中收集、保存或处理数据的方式进行了良好的规划。

为了实现这一点，物联网应用程序开发团队必须雇佣信息专业人员和分析设计师以及采用机器学习资源，以从存储在云中的信息中获得见解。

如何开发物联网应用

1. 选择平台

企业可以使用许多平台来开发物联网应用程序，也可以选择其中任何一个，但是要注意它们支持哪些创新以及花费多少费用。

以下是开发物联网应用程序的一些顶级平台：

• HomeKit
• Android Things
• ThingWorx
• Xively
• Ubidots
• Azure IoT Suite
• IBM Watson
• Oracle IoT
• Kaa

许多这样的开发平台正试图解决不一致的问题，允许物联网开发商将不同供应商的设备连接到一个统一的系统中，这些设备可以支持不同的程序。例如，谷歌公司的物联网平台Android Points现在支持多家制造商的设备，也可以连接到低能耗传感器。

2. 选择硬件

如果企业不想为物联网项目生产自己的硬件，则需要从其他设备制造商那里购买设备。首先，其设备需要满足企业对产品的需求。其次，设备应该可靠，因为其链接精度对于项目的成功至关重要。由值得信赖的设备制造商生产的传感单元可以保证更高质的量。

毫无疑问，程序员将需要从基于微控制器的电路板，片上系统(SOC)板、单板计算机(SBC)以及专用于智能蓝牙和WiFi的专用电路板中进行选择，以下就是一些知名的产品：

• Arduino Uno
• Raspberry Pi
• Intel Edison
• Udoo Neo
• LightBlue Bean
• Adafruit Flora
• Tessel
• Particle Photon
• Mediatek Linkit One
• C.H.I.P

3. 提前考虑可扩展性

考虑企业计划创建应用程序功能的速度。毫无疑问，企业的应用程序是否会保持相关性在很大程度上取决于可扩展性。它必须处理大量的数据、各种设备和程序。因此，云计算技术最适合物联网应用。

4. 快速查看应用程序

物联网应用程序运行必须非常快。当涉及到共享数据以及来自另一个位置控制设备的数据时，不可避免地出现延迟。设想一下自动驾驶汽车如果没有立即响应人类的命令将会产生什么样的后果。这就是性能和高速链接必须是人们最关心的问题之一的原因。

5. 确保安全

保护物联网应用程序是企业面临的首要问题。遗憾的是，由于大量物联网设备全部驻留在一个网络中，因此物联网技术在一定程度上面临着数据侵权的风险。

此外，由于人们使用物联网最多的场合是住宅、汽车和卡车以及医疗设备，这些攻击可能导致个人的敏感信息泄露。

企业需要确保使用安全工具构建物联网应用程序。

以下是有关确保物联网应用程序中安全性的一些想法：

• 选择值得信赖的硬件供应商。一些为其设备提供软件程序的供应商可能会错过潜在的软件漏洞。对于企业的物联网应用程序，需要确保选择值得信赖的硬件或由安全专家来运行它。
• 使用经过验证的物联网平台。这在很大程度上取决于企业用于物联网应用程序的系统。一定要使用信誉良好的平台，检查他们的工具，并不断更新。
• 不仅要考虑网络攻击，还要考虑物理攻击。存储在设备上的任何类型的数据都不仅需要加密，而且还应从字面上进行屏蔽，而摆脱存储设备并不简单。
• 使用受保护的网络。通过Web服务器或云平台在企业的应用程序以及设备之间流动的所有信息都应得到保护。
• 为应用程序安全性应用最佳实践。使用文件加密、模糊处理、双因素身份验证以及其他方法，以确保授权用户安全使用企业的物联网应用程序和设备。