关于阿里云:从元年到壮年物联网需要物模型完成进阶实践类

本文重点面向内部用户从端到端全链路接入阿里云IoT平台物模型的流程，次要心愿对物联网感兴趣或者业务须要接入阿里云IoT平台的企业，可能对物模型有个简略理解。具体概念性介绍后续另起文章。

同时也倡议依照文中接入流程体验一下IoT平台，依据DEMO，能够从端到端将设施上报、上行管制、业务服务实现串联，实现一个最根底的物联网软硬一体解决方案。

一、物模型价值

1.1 物联网元年

关键词：摸索、疾速

2016年阿里云物联网平台（前称：物联网套件）上线，为客户设施上云提供了通道能力，包含MQTT连贯、音讯流转等外围性能。

第一批客户大多基于该模式应用物联网平台能力，过后整个行业处于物联网云平台起步期，包含AWS，Azure起步阶段同样只是提供通道能力。

基于通道能力，客户应用物联网平台接入形式详见文档：
https://developer.aliyun.com/article/746536

这个阶段的客户大多是硬件厂商，软硬一体开发，尝试物联网转型晋升设施价值，对物联网平台的诉求比较简单，心愿本人更多参加，对新模式有更多把控力，所以都会采纳自定义协定上云。

1.2 物联网凋敝

关键词：生态、扩大、数字化
近两年物联网设施、解决方案如雨后春笋般涌出，不少用户心愿赶上物联网这波浪潮。这个阶段的客户不仅仅关注设施连云，也开始关注围绕设施产生的解决方案。因而客户角色从硬件厂商，疾速扩大到集成商、软件提供商等。因为大量角色的进入，对软硬开发解耦、易扩大的能力提出了诉求。同时咱们也发现第一批应用通道能力的平台客户随着本人业务倒退、设施扩大，原来的架构已无奈撑持，对物联网平台也提出了新的要求。

举两个典型场景：

老客户降级：某个共享设施提供商，原来仅提供大学校园共享洗衣机服务，利用物联网平台通道能力上云，随着公司业务倒退，从共享洗衣机业务扩大到校园淋浴、饮水机、充电桩等多类设施，原来自定义协定和API无奈撑持多品类设施，难扩大。须要有一套接入规范和标准，不便疾速扩大设施类型。
新生态客户：某个充电桩平台客户，提供充电桩治理平台，作为甲方要求大量桩企（乙方）依照平台标准接入，典型的软硬件拆散场景。须要有一套接入规范和标准，不便疾速扩大桩企规模。
这一阶段平台在通道能力之上，提供了物模型能力，物模型能够屏蔽底层设施差别，让软件开发者基于平台提供的规范API开发；硬件开发者基于平台提供的标准协议开发；从而达到软硬开发解耦的目标。

1.3 物联网赋能

关键词：场景化、智能
物联网终极目标肯定是基于设施采集数据赋能业务，实现数字业务化。例如金融、物流、家居、餐饮、商场、医疗、交通等不同畛域通过物联网数字化后，联合数据分析智能化决策、互联互通、场景规定、数字孪生等能力实现纵深畛域场景化、智能化。

这一阶段平台在通道能力、物模型能力之上，还进一步提供设施智能运维、数据分析、可视化、数字孪生等高价值服务，帮忙客户数字化后产生真正的业务价值。

基于以上剖析，物联网曾经过了最后的“元年”阶段，也迈入了“凋敝”阶段，正逐渐朝“问物联网要赋能”的阶段演进。物模型是物联网生态化、高扩大、数字化、智能化十分重要的根底，强烈建议客户应用。

二、物模型接入实际

2.1 自定义接入模式

以一个老客户为例，原来仅应用物联网平台通道能力，以下1~8流程都须要自定义开发，当客户设施类型足够简略时，该模式复杂度通常不会成为客户痛点。

2.2 面临的挑战

随着客户接入设施品种越来越多，面临的扩展性问题也越来越严厉。

2.3 应用物模型后的模式

物模型模式下，设施与云交互协定、云平台设施API都基于物模型标准化了，即便设施一直扩大，客户业务服务器和设施端逻辑都不须要进行调整，保障了扩展性。

三、物模型接入流程具体介绍

3.1 流程图

以下是客户具体接入流程，次要分为：云端配置、设施开发、服务端开发、设施运行时治理四大局部。平台会提供一些工具，使各局部流程更高效。接下来进行具体介绍。

本文试图手把手介绍从0到1接入物模型，还会配套介绍一些接入过程中有帮忙的平台能力，所以文章篇幅比拟长，事实上客户接入流程还是非常简单的，真正开发只须要波及到图中红色三个模块。
如果您心愿疾速接入，能够间接关注P0局部，其它局部都能够跳过。

3.2 云端配置

3.2.1 创立产品（P0）
登录物联网平台：https://iot.console.aliyun.com/product

阐明：

所属品类：规范品类库提供了一些供参考的模板，抉择后能够批改，倡议应用。
节点类型：依据理论抉择即可。
数据格式：“ICA规范数据格式(Alink JSON)”示意设施应用规范Alink JSON格局上报数据；“透传/自定义”示意设施能够应用自定义格局，通过Alink特定Topic上报物联网平台，该模式客户须要写脚本进行转换，透传模式在此不做开展，前面独自起文章介绍。

3.2.2 物模型建模（P0）
模型查看
已有的模型是继承自创立产品时抉择的“充电桩”品类模板。

编辑模型
通过“编辑草稿”，进行批改和增加，最初须要对物模型“公布上线”。

阐明：

定义物模型十分重要，物模型通过属性、事件、服务三要素形容了设施所有能力，设施和云交互、客户服务器拜访设施通过物模型都能够实现协定标准化。如果客户定义的物模型如果足够通用和业余，阿里能够帮忙作为ICA行业标准进行推广。
服务的调用形式有：同步调用、异步调用两种模式。客户云端开发调用上行管制API，同步调用和异步调用获取返回后果形式不一样，在后文“3.3”章节具体介绍。

物模型概念介绍
物模型介绍文档：https://help.aliyun.com/document_detail/73727.html
理解物模型概念，可能帮忙您更好对设施建模。

3.2.3 物模型配置
以后默认是物模型强校验模式，即设施上报数据在IoT平台会进行物模型数据标准强校验，如果不符合规范会报错。

另外物模型弱校验、免校验、去重等规定也会在近期陆续凋谢，前期进行文档补充。

配置之后，会在设施运行时失效。

关联浏览：4.2 物模型扩大规定校验。

3.2.4 注册三元组（P0）
注册设施

阐明：

增加设施：测试阶段应用较多，单个增加。
批量增加：量产阶段应用，有两种模式，“主动生成”示意设施标识符(deviceName)由平台依照肯定的规定随机颁发；“批量上传”反对客户自定义设施标识符(deviceName)。

查看设施列表
能够通过“设施列表”、“批次治理”两种形式查看创立的设施列表。

通过“批次治理”查看这一批次设施详情，并且反对下载三元组列表。

留神：此处设施标识符(deviceName)十分重要，与productKey, deviceSecret一起称为设施的“三元组”，作为设施的惟一身份，大部分状况须要烧录到设施上。

3.3 设施开发

3.3.1 应用设施SDK开发（P0）

SDK文档

设施SDK文档：https://help.aliyun.com/document_detail/42648.html

阐明：依据须要抉择适合的语言版本。C SDK 倡议应用“4.x”版本。

开发前筹备

本文抉择 Java SDK进行演示

环境筹备：https://help.aliyun.com/document_detail/97331.html

物模型开发：https://help.aliyun.com/document_detail/97333.html

开发之前须要先筹备好两份数据：1）设施三元组；2）设施物模型；

1）设施三元组

productKey：*
deviceName：
deviceSecret：*

2）设施物模型

为了不便查看物模型具体数据标准，通过导出“物模型TSL”查看具体物模型定义，其中包含物模型属性、事件、服务标识符、参数、数据标准。抽取局部内容，针对以下属性、事件、服务在DEMO中进行开发演示。

开发代码

DEMO

只须要将三元组，和属性、事件、服务参数替换成您的设施信息。其它代码能够间接运行。

对于免订阅能力介绍：

有些设施最资源比拟敏感，为了防止初始化订阅大量Alink协定中零碎Topic带来的性能开销，平台提供了免订阅能力，即平台帮设施进行Topic订阅。

SDK只有3.1.0及当前版本反对免订阅能力，并且默认关上该能力。

如果3.1.0及当前版本SDK您心愿勾销免订阅，仍旧按需订阅Topic，能够设置SDK配置项敞开该能力，在make.settings中设置“FEATURE_MQTT_AUTO_SUBSCRIBE=n”。

阐明：

上报属性胜利，云端会返回REPLY，有以下日志阐明设施到云，云到设施的链路全副走通。

设施收到属性设置指令，在实现物理设施属性批改后，倡议将最新属性同步上报云端。

3.3.2 不应用SDK开发

协定筹备

“2.1 应用设施SDK开发”介绍了应用阿里云提供的SDK进行设施开发，当然您也能够抉择不应用SDK，齐全基于Alink协定（设施和云交互协定）开发。

Alink协定文档：https://help.aliyun.com/document_detail/90459.html

重点关注物模型协定局部：

https://help.aliyun.com/document_detail/89301.html。外面蕴含了物模型相干所有Topic介绍（物模型Topic列表在控制台也能够查看，如下图）。

文档具体介绍了设施端如何向云端上报“属性”、“事件”，如何订阅云端向下发送的“服务”指令。

Topic和Payload都基于客户定义的物模型进行标准化和规范化，从而使得客户设施与云交互方式不会随着设施类型变动而扭转，满足扩展性要求。

环境筹备
依据本人选型抉择适合的MQTT客户端，本文抉择eclipse paho。

开发

DEMO

物模型复用“2.1 应用设施SDK开发”中“开发前筹备”给出的。

对于免订阅能力介绍：

有些设施最资源比拟敏感，为了防止初始化订阅大量Alink协定中零碎Topic带来的性能开销，平台提供了免订阅能力，即平台帮设施进行Topic订阅。

SDK只有3.1.0及当前版本反对免订阅能力，并且默认关上该能力。

如果不应用SDK开发，能够通过设施端在MQTT的连贯报文中的clientId局部, 新增_ss=1示意开启主动订阅, 建连胜利后服务端会主动订阅上以下表格中的topic, 若传递 _ss=0 或者不传递该字段, 则不会产生服务端主动订阅动作。

上报属性

日志打印的设施申请和响应。

上报事件

服务调用

此处为一段伪代码。能够在MQTT建连的时候通过callback监听云端下发的控制指令或音讯。

前提：曾经对上行的TOPIC进行订阅过，免订阅能力参考下面介绍。

重点阐明：

所有被订阅的上行Topic都会被监听到。物模型相干的次要包含：属性上报Reply、属性上行设置、服务上行管制。
设置设施属性（https://help.aliyun.com/document_detail/89301.html#title-wmh-...），默认异步形式返回后果。
订阅的Topic为Alink协定规范Topic：“/sys/{productKey}/{deviceName}/thing/service/property/set”
服务管制（https://help.aliyun.com/document_detail/89301.html#title-3pt-...），同异步形式取决于物模型中service配置的调用模式。
服务异步形式订阅的Topic为Alink协定规范
Topic：“/sys/{productKey}/{deviceName}/thing/service/{tsl.service.identifier}”
服务同步形式订阅的Topic须要遵循RRPC Topic模式：详见文档https://help.aliyun.com/document_detail/90568.html

留神：仅设施侧须要感知RRPC非凡TOPIC，设施上云后，数据流转、凋谢API面向的还是Alink协定编程。

3.3.3 在线调试
设施开发后之后，如何疾速模仿业务服务器给设施下发指令，调试设施能力？IoT平台提供了“在线调试”的性能，能够模仿设施或模仿利用端到端调试。

此处应用“在线调试”外面“调试实在设施”能力。通过控制台下发设施控制指令，分两类：（1）服务调用（2）属性设置。

（1）服务调用调试

云端下发后，能够到设施端查看管制Log是否打印，以判断指令达到端侧。

从图中可见设施收到startChaResService服务，同时向云端返回了输入参数。

（2）属性设置调试

阐明：

“获取”：暂不反对到设施，只能从云端获取设施最新属性。
“设置”：指令间接到设施端，设施批改本地属性之后，上报云端最新属性；到设施上的设置指令为"set"。
“设置期望值”：如果设施在线，会间接下发设施，如果设施离线，指令在云端进行缓存，待上线后下发设施端，下发之后，设施批改本地属性之后，同样上报云端最新属性；到设施上的设置指令同样为"set"。如果您心愿应用物模型期望值能力，可点击查看左下方“浏览原文”。

云端下发后，能够到设施端查看管制Log是否打印，以判断指令达到端侧。

从图中可见设施收到set指令，返回了服务响应，同时向云端上报了最新属性。

3.3.4 查看物模型数据

DEMO运行之后，能够看到设施曾经“在线”状态。

“运行状态”展现设施上报的属性值；

“事件治理”展现设施上报的事件；

“服务调用”展现云端下发设施的管制服务；

上报属性结构化展现。

上报事件，包含事件参数展现。

属性设置、服务调用两类服务的云端下发入参、设施响应出参都有展现，如上证实设施收到云端指令，并且失常返回响应。

3.3.5 查看日志服务

设施在运行过程，可能会呈现一些异样，比方连贯失败、认证失败、数据异样等等，为了便于排查，能够查看日志服务。举例设施上报数据可能会不合乎物模型标准，比方事件参数"gunNum"对应值的数据范畴为0~100之间，而实在上报了50000。日志服务会展现设施谬误详情。

能够看到日志内容为“{"Reason":"tsl parse: int value is bigger than max 100 -> gunNum"}”，阐明gunNum对应值超过物模型标准最大值100的限度。物模型标准详情到“物模型TSL”查看。

同时能够通过“日志转储”中“日志报表”进一步查看设施大盘，包含设施高低线次数、设施上线IP区域散布、设施音讯量、设施音讯量Top列表、物模型谬误散布、云端API谬误散布等多维度指标。

日志服务介绍文档：https://help.aliyun.com/document_detail/44542.html

3.4 服务端开发

设施连贯到阿里云IoT平台，设施数据会保留在IoT平台时序数据库。同时IoT平台提供两种形式供客户获取设施数据：形式1）通过服务端订阅或者规定引擎实时流转到客户服务器；2）通过凋谢API供客户调用获取。

3.4.1 服务端调用API开发（P0）

环境筹备
SDK下载文档：https://help.aliyun.com/document_detail/30581.htmlAPI

接口列表：https://help.aliyun.com/document_detail/69579.html

重点关注物模型应用相干API

DEMO以下示例为设置设施属性API，设施异步返回后果，客户须要通过“数据流转”形式获取。

重点阐明：

上行管制如果为异步服务，须要通过订阅数据流转获取设施返回后果，订阅形式和数据结构详见“3.2数据流转”章节介绍。

关联介绍：“3.2.1 服务端订阅”中“重点阐明”

3.4.2 数据流转

平台提供两种数据流转形式：（1）服务端订阅；（2）规定引擎；

（1）、服务端订阅（P0）

服务端订阅配置

“推送音讯类型”抉择“设施上报音讯”，包含物模型属性上报、事件上报、设施上行指令后果（包含属性设置响应、服务管制响应）等音讯。

音讯格局详见文档：https://help.aliyun.com/document_detail/73736.html

服务端订阅DEMO

接入阐明：https://help.aliyun.com/document_detail/143601.html

日志打印出订阅到的流转音讯如下，合乎预期。

重点阐明：

上行管制如果为异步服务，须要通过订阅数据流转获取设施返回后果。订阅Topic为"/sys/{productKey}/{deviceName}/thing/downlink/reply/message"，须要依据"requestId"关联申请和响应。

关联介绍：“3.1 服务端调用API开发”中“重点阐明”

（2）规定引擎数据订阅

配置SQL

SQL介绍文档：https://help.aliyun.com/document_detail/30554.html

调试SQL

Payload数据格式文档：https://help.aliyun.com/document_detail/73736.html#title-9p8-...

能够查看“调试后果”

合乎配置的SQL后果。

转发数据

能够转发到客户以下多种云产品中，本文抉择AMQP作为示例验证。

创立实现后，须要到规定列表页“启动”改规定。

订阅数据

服务端订阅代码能够复用下面“3.1”服务端订阅代码。差异就是服务端订阅，订阅的是Topic对应的残缺Payload；而规定引擎流转AMQP，在音讯流转过程能够对Payload做一些规定过滤或简略计算。

以下日志精简报文是通过规定引擎过滤后获取的数据。

阐明：同一组数据不要同时开明规定引擎和服务端订阅两种订阅模式，防止音讯烦扰。

3.5 设施运行时

设施量产之后，达到消费者手上，会开始激活上线进入到设施运行时。因为不属于开发态流程，本章节仅做简略介绍，目标是能让开发者晓得开发态的配置在运行态如何产生作用，对设施接上阿里云IoT平台后的流程有个简略的意识。

本文通过物模型接入流程，介绍了平台设施连贯、物模型标准校验、物模型数据、规定引擎、服务端订阅、凋谢API六大根底能力。

设施全生命周期过程中，还有不少设施治理能力供客户抉择，其中包含设施标签、设施分组、设施检索、OTA、设施运维、设施散发、文件上传、近程配置等，欢送应用。

设施标签
介绍文档：https://help.aliyun.com/document_detail/73733.html

设施分组
介绍文档：https://help.aliyun.com/document_detail/90386.html

OTA
介绍文档：https://help.aliyun.com/document_detail/85700.html

设施散发
介绍文档：https://help.aliyun.com/document_detail/143450.html

物联网平台产品介绍详情：https://www.aliyun.com/product/iot/iot_instc_public_cn

              阿里云物联网平台客户交换群