開發與維運

基於阿里雲IoT組件搭建車聯網基礎平臺

背景

近年來,雲計算、IoT等概念如火如荼,尤其是最近物聯網又稱為了“新基建”的內容之一。在傳統的汽車製造領域,雲計算和物聯網能夠幫助該行業的企業帶來什麼改變?這種背景下,“車聯網”被頻頻提起。怎麼定義車聯網?車聯網能夠給車主帶來什麼?能夠給汽車製造企業(主機廠)帶來什麼?能夠給後服務市場帶來什麼?該怎麼樣落地?這些汽車領域的上下游企業都在各自不斷的摸索。
在阿里雲上,可以基於IoT套件等已有產品搭建一個車聯網,便於汽車行業的企業開發自己的車聯網應用。這些應用的發展思路多樣,可以是面向車主的手機端APP,用來管理自己愛車的油耗、空調、電子設備;可以是面向主機廠的車輛運行監控網絡;也可以是面向後服務市場的數據分析及定向營銷。

企業的訴求可大概歸類為:

痛點/需求點 詳細內容
車載數據的上下行 作為主機廠,能夠從汽車內置的傳感器中收集比OBD還要多的數據,怎麼解決設備的連接問題,怎麼去採集這些數據使用什麼樣的通信協議等等,這些海量數據怎麼進行穩定可靠的上下行通信。
數據的分析與運營 對於採集上來的數據,怎麼去做分析,運營,讓這些數據產生價值,上層的應用系統怎麼建設去滿足整車廠的需求
行業的業務衍生拓展需求 主機廠或者汽車後市場基於收集上來的數據來做大數據分析,上層的業務系統的規劃逐步迭代,從C端的APP到大數據分析推動質量改進再到汽車後服務中的保養和金融服務等,步建設汽車雲平臺,由車聯網,雲計算,大數據組成。
產品選型複雜 市場上這麼多開源框架,人員招聘、學習過程、框架搭建,從時間到費用各種各樣的成本都不低。

解決方案:
阿里雲IoT物聯網套件+大數據平臺

方案概要
怎麼去接入數量逐步增加的車機端,讓用戶只關心上層應用系統的建設,不用去擔心平臺的後臺擴展,兼顧設備端的安全認證,鏈路傳輸加密等等。

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方案概述:
• 接入網關支持線性動態擴展,可支撐億級設備同時連接
• 通信鏈路加密
• 自動嘗試與Server重連,嘗試時間是1s,2s,4s,8s,最大間隔60s,間隔時間可設置
• 車內數據1s收集一次,非實時性數據幾分鐘打包上傳一次,實時數據採用長鏈接
• 實時數據基於MQTT協議與IoT hub長連接通信
• 服務端訂閱消息,將消息傳入MNS
• 應用服務器獲取數據解壓數據,並將消費處理後的數據傳入MNS
• 數據計算產品去消費經服務器規則處理後傳入MNS中的數據
• 外部離線數據,定時同步通過工具Data integration可以將異構的數據源抽取寫入同一個數據源Table Store(或者直接導入阿里雲最新的時序數據庫產品InfluxDB),進行後續各種計算和使用。

此外,因為使用阿里雲IoT套件及數據產品,整套系統建議基於阿里雲進行部署。

基礎平臺總體設計:
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設計思路

  1. 位於每輛車作為車聯網終端的數據採集與通信終端(簡稱終端),嵌入阿里雲IoT套件的終端開發SDK。本SDK用於將終端數據以及底層車聯網端到端的通信通道進行加密封裝,並在車輛與服務端進行數據交互時,提供終端身份合法性的鑑權認證。
  2. 車輛各傳感器數據實時/準實時上傳至阿里雲時,阿里雲安全防禦產品通過終端鑑權及認證後,車聯網數據將對接到阿里雲IoT Hub。
  3. 阿里雲IoT Hub作為專業的物聯網/車聯網終端接入網關,具備億級設備的長連接,以及百萬級併發的海量終端接入能力。
  4. 車輛終端可通過移動通信的3G/4G網絡,用長連接保持與IoT Hub的通信,實時傳輸車輛傳感器所採集的各種數據。當車輛終端所處網絡環境不好時,可本地緩存傳感器數據,待網絡恢復時,終端中的IoT SDK將自動恢復與服務端的數據連接並回傳數據。
  5. 通過終端的長連接收到車輛數據後,IoT Hub將把數據傳遞給位於其後的規則轉發引擎Rule Engine。Rule Engine按照預先設計的規則(例如車輛實時運行狀態數據、故障碼等),將數據轉發到後端各業務應用系統。
  6. 各業務應用系統收到各自業務所需要的數據後,進行業務處理,並根據需要將數據存儲在數據存儲模塊中。
  7. 鑑於各業務系統的業務邏輯均可以“車”為維度,所用數據也包含了各種狀態甚至社交信息,不是標準的關係型數據,且數量可能極為巨大。為了更好的存儲這些數據並將之沉澱,為未來的大數據增值分析提供基礎,主要的數據存儲部分將採用非關係型數據庫,其中包含阿里雲MaxCompute(用來進行離線分析),表格存儲(OTS,用來實施查詢),EMR(阿里雲的Hadoop和Spark集群服務)、MongoDB,以及比較新的時序時序數據庫產品InfluxDB。
  8. 此外,業務系統的基本運行可採用阿里雲RDS for MySQL數據庫進行關係型數據的存儲。
  9. 採用Redis來緩存熱數據,提高訪問效率。同時採用OSS來存儲非結構化業務數據,如文本,圖片等。

希望此文能夠拋磚引玉,為車聯網相關從業者一點啟發。

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