118月 2015

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阿里云智能硬件平台解决方案

行业需求

传统行业中的家电、传感设备、摄像头等是以传统硬件的方式进行生 产与销售,依靠硬件厂商、代理商、销售渠道来最终销售给终端客户。各 硬件厂商无法建立与终端客户的直接沟通方式,无法直接服务和支持到最 终的客户。各个设备的工作以及售后维修等情况也无法及时有效的获取, 无法通过大数据分析优化与配置产品。通过智能硬件平台,将传统硬件设 备接入物联网,可实时获取硬件设备数据,可以方便进行远程设备控制, 快速建立客户与设备、厂商与设备的连接。通过数据分析与处理得到及时 与真实的产品以及售卖信息,最终使得产品迭代明确、用户需求明确、售 后服务高效、用户使用方便、服务更加个性化。但是智能硬件平台在传统 IT 模式下面临如下问题:

1. IT投入规模大周期长

传统硬件行业,对物联网、互联网的理解需要相当长的过程,如果在传统的 IDC 中,从业务预估、方案确定、选型、采购、安装、部署一般是数月的时间。 如何快速实现硬件联网、相关应用及数据存储分析至关重要,目前传统硬件联网 已经成为行业的趋势,后续将有更多的厂商、硬件与终端用户直接接入智能硬件 平台,需要平台能根据业务的需求迅速的增加资源来满足用户的需求。

2. 大数据存储与统计分析

智能硬件平台通过长连接或者消息机制实现客户实时控制智能硬件、查询智 能硬件设备状态。另外一方面硬件设备状态数据、传感数据也会实时回传到服务 端。海量的设备会带来海量的并发访问以及海量的数据。利用各种算法与工具模型对数据进行分析统计,以此来优化硬件设计、研发、生产、销售、售后等环节, 提升行业的整体效率。由于传统 IDC 在一定成本投入下资源有限,很难在数据 高并发处理,大数据存储与统计分析上满足用户需求。

3. 平台高可用性

智能硬件平台对可用性要求非常高,一方面需要保证终端用户在任何时间任 何地点都可以实时控制和查询智能硬件,另一方面需要保证智能硬件数据实时上 传到平台。网络与平台的不可用会导致严重的损失与事故。客户在传统 IDC 下 去构建一个高可用平台,需要考虑同城灾备、异地灾备、专线等,需要投入大量 的资源与技术才能得到相应的保障。

4. 平台高安全性

智能硬件平台的可靠和安全对于终端客户和智能硬件厂商都非常重要,平台 如果出现数据泄漏或者被远程破解,后果将会非常严重。智能硬件开发厂商的主 要资源与研发能力,一般都集中在智能硬件业务应用层。如果要保证整个系统的 安全,需要投入大量的资源与技术才能得到相应的保障。

解决方案

针对以上挑战,阿里云提出了以云计算大数据为基础的智能硬件平台解决方案,方案架构如下。

 

阿里云智能硬件解决方案

 

解决方案架构解读:

1. 硬件设备

硬件设备由 MCU、MCU 上的 OS、各种传感器、WIFI/蓝牙/3G/4G 以及其 他联网通信模块和应用程序构成。其中硬件设备有两种接入方式,第一种就是通 过联网通信模块接入网关,通过网关完成数据的发送与接收,最终将数据转发到 云平台或者手机端。第二种就是硬件设备直接与手机实现本地连接,进行数据的 交换包括配网等操作。

2. 云上网关

为了保证智能硬件平台能够稳定可靠安全的运行,在云上构建一个高可靠高 并发网关,采用通用协议使得硬件设备、手机端、物联网区以及业务区实现消息 的发送与转发,保证整个平台的消息通畅。

3. 手机端

手机端可以通过直连的方式与硬件设备通信收发数据,也可以通过云上网关与业务区或者其他硬件设备通信收发数据。手机端可以完成设备注册查询、数据存储、数据接收与推送、数据处理以及控制指令发送等功能。

4. 物联网区

可以通过阿里云云服务器(ECS)构建数据推送与接收服务,该服务可以通过 云上网关中的消息推送服务发送或者接收硬件设备的数据,也可以通过 TCP 长 连接直接与硬件设备连接发送或者接收数据。应用服务提供包括设备注册、数据 处理以及用户自定义规则等服务。处理完后的数据被发送到大数据区。整个物联 网区采用负载均衡(SLB)与可水平扩展的云服务器来保证高并发数据采集的可 靠性。

5. 业务区

业务区通过 ECS 构建数据推送与接收服务, 该服务可以通过云上网关中的消 息推送服务发送或者接收手机端的数据,也可以通过 HTTP 等协议直接与手机 端发送或者接收数据。应用服务包括对用户请求的处理以及对运营人员请求的处 理等。对用户请求处理会根据请求的参数,匹配目标硬件,中转业务数据,完成 业务系统的数据订阅与分发,实现对智能硬件的控制,并将用户的行为数据推送 入大数据区进行相应的处理。对于运营人员请求处理包括查看设备运行状态,查 询统计分析报告,包括售后服务状态,在线诊断,销售情况,推送相关客户个性化信息。

6. 大数据区

采集的海量硬件设备数据与用户行为数据被存放在阿里云提供开放结构化数 据服务(OTS)或者分布式数据库服务(DRDS)中,为业务区域的应用提供实 时的查询服务。最终数据会被同步到开放数据处理服务(ODPS)或分析数据库 服务(ADS)中。结合数据分析模型,在 ODPS 中进行相关业务的统计分析与 各种预测。通过 ADS 实现复杂的在线实时查询统计功能。

解决方案特点和优势

1. 高可靠高并发服务能力

阿里云平台在全国有多个节点,并且一个节点具备多个机房。智能硬件平台 通过云服务的配置可以实现同城或者异地灾备,提高服务的可靠性。基于云计算 平台的高并发处理能力,结合应用系统的分布式架构,具备给上千万同时在线的 硬件设备、运营人员、用户提供服务的能力。

2. 高安全服务能力

阿里云安全结合阿里云自身计算平台强大的数据分析能力,构建了涵盖网络 层、系统层、应用层和数据层的纵深防护体系,覆盖了抵御网络攻击的全过程, 包括提供高达数百 G 的防 DDoS 攻击、网络入侵检测、Web 应用防护、主机入 侵防护,以及漏洞检测、木马检测等一整套安全服务。

3. 低成本

云计算平台的按需使用、按量计费,有效降低了用户的成本。即开即用、以及完善的管理平台特点,极大的降低了运维成本。

4. 大数据分析能力

云平台具备多种数据分析服务,并拥有强大的计算资源。通过引入各种算法, 模型以及多种数据的融合,能够高效对数据进行挖掘,产生更大的业务价值。

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