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物联网工程实战丛书点击查看第二章物联网之魂：物联网协议与物联网操作系统　 　孙昊 王洋 赵帅 杜秀芳 曾凡太 编著 第1章 网络通信技术 1.1 数字通信概述 　　数字通信是指用数字信号作为载体来传输信息，或者用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。它的主要技术设备包括发射器、接收器及传输介质。数字通信系统的通信模式主要包括数字频带传输通信系统、数字基带传输通信系统及模拟信号数字化传输通信系统3种。　　数字信号与传统的模拟信号不同。它是一种无论在时间上还是幅度上都属于离散的负载数据信息的信号。与传统的模拟通信相比其具有以下优势：首先是数字信号有极强的抗干扰能力，由于在信号传输的过程中不可避免地会受到系统外部及系统内部的噪声干扰，而且噪声会跟随信号的传输而放大，这无疑会干扰到通信质量。但是数字通信系统传输的是离散性的数字信号，虽然在整个过程中也会受到噪声干扰，但只要噪声绝对值在一定的范围内就可以消除噪声干扰。其次是在进行远距离的信号传输时，通信质量依然能够得到有效保证。因为在数字通信系统当中利用再生中继方式，能够消除长距离传输噪音对数字信号的影响，而且再生的数字信号和原来的数字信号一样，可以继续进行传输，这样数字通信的质量就不会因为距离的增加而产生影响，所以它也比传统的模拟信号更适合进行高质量的远距离通信。此外，数字信号要比模拟信号具有更强的保密性，而且与现代技术相结合的形式非常简便，目前的终端接口都采用数字信号。同时数字通信系统还能够适应各种类型的业务要求，例如电话、电报、图像及数据传输等，它的普及应用也方便实现统一的综合业务数字网，便于采用大规模集成电路，便于实现信息传输的保密处理，便于实现计算机通信网的管理等。　　要进行数字通信，就必须进行模数变换。也就是把信号发射器发出的模拟信号转换为数字信号。基本的方法包括：首先把连续性的模拟信号用相等的时间间隔抽取出模拟信号的样值，然后将这些抽取出来的模拟信号样值转变成最接近的数字值。因为这些抽取出的样值虽然在时域进行了离散化处理，但是在幅度上仍然保持着连续性。而量化过程就是将这些样值在幅度上也进行离散化处理，最后把量化过后的模拟信号样值转化为一组二进制数字代码，然后将数字信号送入通信网进行传输。在接收端则是一个还原过程，也就是把收到的数字信号变为模拟信号，通过数模变换重现声音及图像。如果信号发射器发出的信号本来就是数字信号，则不用再进行数模变换的过程，可以直接进入数字网进行传输。 1.2 数字通信关键技术 　　数字通信的关键性技术包括编码、调制、解调、解码及过滤等，其中，数字信号的调制及解调是整个系统的核心也是最基本、最重要的技术。现代通信的数字化技术主要表现在以下几个方面。　　1．信源的编码技术　　常用的编码方法有： 脉冲编码调制（PCM）：在光纤通信系统中，光纤中传输的是二进制光脉冲“0”码和“1”码，它由二进制数字信号对光源进行调制而产生。数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的，称为PCM（Pulse Code Modulation），即脉冲编码调制。 增量调制（ΔM）：或称增量脉码调制方式（DM），是继PCM后出现的又一种模拟信号数字化的方法，1946年由法国工程师De Loraine提出，目的在于简化模拟信号的数字化方法。增量调制主要在军事通信和卫星通信中广泛使用，有时也作为高速大规模集成电路中的A/D转换器使用。

点击查看第一章 第2章 信息交换技术 　　谈到交换，从广义上讲，任何数据的转发都可以叫做交换。但是传统的、狭义的第2层交换技术，仅包括数据链路层的转发。数据链路层的概念在第1章中的网络七层模型中提及过。　　2层交换机主要用在小型局域网中，机器数量在二三十台以下，这样的网络环境下，广播包影响不大，2层交换机的快速交换功能、多个接入端口和低廉价格，为小型网络用户提供了完善的解决方案。　　总之，交换式局域网技术使专用的带宽为用户所独享，极大地提高了局域网传输的效率。可以说，在网络系统集成的技术中，直接面向用户的第2层交换技术已得到了令人满意的用户体验。　　第3层交换技术是1997年前后才开始出现的一种交换技术，最初是为了解决广播域的问题。经过多年发展，第3层交换技术已经成为构建多业务融合网络的主要力量。　　在大规模局域网中，为了减小广播风暴的危害，必须把大型局域网按功能或地域等因素划分成多个小局域网，这样必然导致不同子网间的大量互访，而单纯使用第2层交换技术，却无法实现子网间的互访。　　为了从技术上解决这个问题，网络厂商利用第3层交换技术开发了3层交换机，也叫做路由交换机，它是传统交换机与路由器的智能结合。　　简单地说，可以处理网络第3层数据转发的交换技术就是第3层交换技术。　　从硬件上看，在第3层交换机中，与路由器有关的第3层路由硬件模块，也插接在高速背板/总线上。这种方式使得路由模块可以与需要路由的其他模块间高速交换数据，从而突破了传统的外接路由器接口速率的限制。　　3层交换机是为IP设计的，接口类型简单，拥有很强的3层包处理能力，价格又比相同速率的路由器低得多，非常适用于大规模局域网络。　　第3层交换技术到今天已经相当成熟，同时，3层交换机也从来没有停止过发展。第3层交换技术及3层交换设备的发展，必将在更深层次上推动整个社会的信息化变革，并在整个网络中获得越来越重要的地位。　　交换技术正朝着智能化的方向演进，从最初的第2层交换发展到第3层交换，目前已经演进到网络的第7层应用层的交换。其根本目的就是在降低成本的前提下，保证网络的高可靠性、高性能、易维护、易扩展，最终达到网络的智能化管理。　　本章将从交换技术的历史讲起，直到现代交换机的设计等专题。 2.1 交换技术概述 　　1．电路交换技术的发展　　1876年在Bell A.G发明电话以后的很短时间里，人们就意识到应该把电话线集中到一个中心节点上，中心点可以把电话线连接起来，这样就诞生了最早的电话交换技术——人工磁石电话交换机。这种交换机的交换网络就是一个接线台，非常简单，接线由人工控制。但由于人工接续的固有缺点，如接续速度慢、接线员需日夜服务等，迫使人们寻求自动接续方式。　　在1889年，Strowger A. B. 发明了第一个由两步动作完成的上升旋转式自动交换机，以后又逐步演变为广泛应用的步进制自动交换机。这种交换机的交换网络由步进接线器组成，主叫用户的拨号脉冲直接控制交换网络中步进选择器的动作，从而完成电话的接续，属于直接控制（direct control）或叫分散控制方式。步进选择器动作范围大，带来的直接后果是接续速度慢、噪音大。直接控制的方式导致组网和扩容非常不灵活。　　第一个纵横交换机于1932年投入使用。纵横交换机的交换网络由纵横接线器组成，与步进接线器相比，器件动作范围减小了很多，接续速度明显提高。它采用一种称为“记发器”的特殊电路实现收号控制和呼叫接续，是一种集中控制（indirect control）方式。这种控制方式下的组网和容量扩充灵活。　　第二次世界大战后，当整个长距离网络实现自动化时，自动电话占据了统治地位。晶体管的发明刺激了交换系统的电子化，导致了20世纪50年代后期第一个电子交换机的出现。　　随着计算机技术的出现，从20世纪60年代开始有了软件控制的交换系统。如1965年，美国开通了世界上第一个用计算机存储程序控制的程控交换机。由于采用了计算机软件控制，用户的服务性能得到了很大发展，如增加了呼叫等待、呼叫转移及三方通话等功能。　　模拟信号转换为数字信号的原理随着脉冲编码调制PCM（Pulse Code Modulation）的推出而被人们广泛接受。20世纪70年代，电话语音被编码后传送，出现了数字程控交换机。由于计算机比较昂贵，因此采用了集中控制方式。　　数字程控交换在发展初期，有些系统由于成本和技术原因，曾采用过部分数字化，即选组级数字化，而用户级仍为模拟的形式，编/译码器也曾采用集中的共用方式，而非单路编/译码器形式。随着集成电路技术的发展，很快就采用了单路编/译码器和全数字化的用户级交换。　　微处理机技术的迅速发展和普及，使数字程控交换普遍采用多机分散控制方式，灵活性高，处理能力增强，系统扩充方便而经济。　　软件方面，除去部分软件要注重实时效率，为了与硬件关系密切而用汇编语言编写以外，普遍采用高级语言，包括C语言、CHILL语言和其他电信交换的专用语言。对软件的主要要求不再是节省空间开销，而是可靠性、可维护性、可移植性和可再用性，使用了结构化分析与设计、模块化设计等软件设计技术，并建立和不断完善了用于程控交换软件开发、测试、生产、维护的支持系统。　　数字程控交换机的信令系统也从随路信令走向共路信令。　　综上所述，到了20世纪80年代中期，交换网络已实现了从模拟到数字、控制系统的单级控制到分级控制，信令系统从随路信令到7号共路信令的转变。　　经过一百多年的发展，电路交换技术已非常完善和成熟，是目前网络中使用的一种主要交换技术。传统电话交换网中的交换局，GSM数字移动通信系统的移动交换局，窄带综合业务数字网（N-ISDN）中的交换局，智能网IN（Intelligent Network）中的业务交换点SSP（Service Switching Point）均使用的是电路交换技术。　　2．分组交换技术的发展　　20世纪60年代初期，欧洲RAND公司的成员Paul Baran和他的助手们为北大西洋公约组织制定了一个基于话音打包传输与交换的空军通信网络体制，目的在于提高话音通信网的安全和可靠性。这个网络的工作原理设想是：把送话人的话音信号分割成数字化的一些“小片”，各个小片被封装成“包”，并在网内的不同通路上独立地传输到目的端，最后从包中卸下“小片”装配成原来的话音信号送给受话人。这样，在除目的地之外的任何其他终点，只能窃听到支言片语，不可能是一个完整的语句。另外，由于每个话音小片可以有多条通路到达目的站，因而网络具有抗破坏和抗故障能力。　　第一次论述这种分组交换通信网络体制的论文发表于1964年。可惜由于当时的技术尤其是数字技术水平所限，并且对语音信号实现复杂处理的器件及大型网络的分组交换、路由选择和流量控制等功能所要求的计算机还十分缺乏和昂贵，因而这种网络体制未能实现。　　第一个利用这个研究成果的是美国国防部的高级研究计划局ARPA（Advanced Research

工业控制与智能制造丛书点击查看第二章点击查看第三章智能制造之卓越设备管理与运维实践 王　军　王晓东　编著 第1章 设备运维管理的新挑战设备是指可供在生产或生活中长期使用，并在反复使用中基本保持原有实物形态和功能的劳动资料和物质资料的总称，包括机床、反应炉、车辆、飞机、工程机械、工业实施等。设备管理即以设备为研究对象，根据企业的生产经营目标，应用一系列理论方法，通过一系列技术、经济、组织措施，对设备的物质运动和价值运动进行全过程的科学管理，从规划、设计、选型、购置、安装、验收、使用、保养、检验、维修、改造、更新直到报废，保持设备的良好运行状态并不断提高设备的技术水平，使设备资产的投资回报最大化，进而使企业获得最佳经济效益。本章的结构如图1-1所示。企业要管理好设备，首先必须了解设备本体的变化趋势，以及设备管理理论的最新成果，包括维护方法、管理理念和管理标准等。同时，需要进一步了解现代设备对企业开展智能制造的进一步影响与支撑。“中国制造2025”提出了我国实施智能制造的行动方案与路线图。智能制造必然要求在设备投资、设备管理组织、设备使用层面采用全新的、智能化的管理方法。采用信息化技术提升及固化管理措施是智能制造环境下设备管理与维护的重要特征。本章描述了管理要求与信息化相互融合及促进的“IE+IT”方法论。该方法论摒弃了唯管理改善论或唯技术工具论的片面观点，是在两化融合过程的众多失败经验中总结提出的。“IE+IT”提出的在管理水平与信息化水平之间平衡发展、相互促进的思维模式贯穿全书。 1.1　设备本身在悄然改变 在工业及制造领域，最早的设备应当称为工具，即通过纯手工方式进行操作，利用力学原理对材料进行加工与制造。人力工具最大的不足是：效率低，加工能力差，高度依赖使用者的特殊技巧。因此，该阶段人是制造的主导因素，各类手工作坊是制造的基本组织形态。1.蒸汽时代自18世纪60年代哈格里夫斯发明的“珍妮纺纱机”开始，以手工作坊式的生产模式转变为以机器为主要工具的工业化生产方式，大规模工厂开始出现，标志着工业革命的开始。18世纪70年代，瓦特的改良蒸汽机开始被用做纺织机械的动力，并很快推广开来，引起第一次技术和工业革命的高潮，人类从此进入机器和蒸汽时代。蒸汽机不仅在纺织业中得到广泛应用，在采矿、冶炼、机器制造等行业中也得到迅速推广，此时制造可以完全不依赖人力，高效率、标准化进行。2.电气时代19世纪60年代，德国发明了发电机和电动机，电力驱动成为补充和取代以蒸汽机为动力的新能源。人们把这次变革叫作“第二次工业革命”，人类由此进入“电气时代”。采用电力驱动的设备在体积、效率方面远超蒸汽设备，设备精密度、生产效率得到进一步提高。由于电能不易存储，在交通运输方面存在较大缺陷，而高效率的工厂生产对交通运输业需求巨大。19世纪80年代，以煤气和汽油为燃料的内燃机相继诞生，19世纪90年代柴油机研制成功。内燃机的发明解决了交通工具的发动机问题，运输类设备迎来了巨大的发展空间。在20世纪50年代之前，设备主要依靠电力或内燃机提供动力。随着技术的改良和进步，设备效率不断提升，加工速度不断提高。但制造过程中，产品零件的加工参数、加工工序的转换还需依赖人力，要根据专门的人工计算的数据调整设备来进行生产，设备的加工复杂度基本靠人工经验。3.数控时代与此同时，需要加工零件的复杂度也在不断提高，如直升机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工不但复杂，而且精度要求高。为此，美国帕森斯公司和麻省理工学院于1952年联合试制成功第一台利用电子管数控装备的三坐标数控铣床，开创了数控装备的新时代。随着电子技术的高速发展，数控装备进展迅猛。20世纪50年代晶体管元件和印刷电路板被应用于数控装置；60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统（DNC），数控装置进入了以小型计算机化为特征的时代；80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置。数控装置越来越趋于小型化，可以直接安装在机床上，数控机床的自动化程度也进一步提高，具备自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。但此时的数控加工设备竞争激烈、厂家林立、标准众多、接口独立，因此，互联互通一直是困扰企业生产一线的关键问题。4.智能时代20世纪后10年和21世纪，信息通信技术（ICT）得到前所未有的发展，数控设备向开放化、智能化方向发展。为了解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题，许多国家展开对开放式数控系统的研究，如美国的NGC、欧洲共同体的OSACA、日本的OSEC、中国的ONC等计划。一方面，随着智能制造的发展，不同品种、不同档次的开放性数控设备形成系列化，同时，数控设备能够适应工厂多样化产品的加工需求，数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。另一方面，先进制造系统要求加工过程自适应控制、工艺参数自动生成、设备状态自主感知、加工对象自动识别、控制参数自动整定等控制智能化功能，同时还要求简化编程方式，提供智能化的自动编程、智能化的人机界面等操作智能化功能。而企业管理者提出了智能诊断、智能监控、方便系统的诊断及维修等管理智能化功能。具备这些智能功能的设备称为智能装备，也是当前设备发展的最新阶段。综上所述，设备本身正在朝着大型化、高速化、精密化、自动化、数字化和智能化方向发展。 1.2　设备维护方式的变化 企业要在市场竞争中取得优势，必须保证高效率、高质量、低成本、安全环保的生产，而效率、质量、成本、安全环保在很大程度上受设备的制约。设备的技术水平直接关系到企业的生产水平，设备管理水平直接影响到企业的经济效益。对现代企业而言，设备管理与运维已经成为关系到企业核心竞争力、经济效益及生存发展的重要环节。1.事后维修方式工业化最早从英国开始，直到20世纪初的很长一段时间都采用事后维修（Breakdown Maintenance，BM）方式。事后维修是在设备发生故障后再进行修理的一种维修方式。由于事前不知道故障何时发生、在哪个零件上出现，因此缺乏修理前的准备，设备停工修理时间较长。同时，由于这种修理是无计划的，常常打乱生产计划，容易影响产品质量和交货期，给企业带来较大损失。2.预防维修方式美国受两次世界大战的影响，工业化进展很快，在实践总结的基础上于1925年提出预防维修（Preventive Maintenance，PM）方式。预防维修基本是以检查为主的维修体制，改变原有的事后维修，倡导提早检查、防患于未然。通过预防维修可减少故障发生，降低停机损失，提高生产效益。3.计划预修方式苏联采用计划模式，工业化进展较快，于20世纪30年代提出了“点检预修制”。不同时期的点检预修制有不同的内涵，但总体上也是预防设备的意外故障，按照预定计划进行一系列预防性修理。这种维修方式类似于PM方式，但由于当时的检测水平和技术落后，很难对设备状态做出准确判断，因此影响了维修计划的准确性。在随后的维修实践中，逐步发展出标准修理制度、定期修理制度，以及定期与状态相结合的点检预修方式。值得一提的是，我国设备的维修方式受苏联的影响很大，很多大型企业仍然采用以时间周期、维修复杂性为主要分类的计划维修方式。4.生产维护方式第二次世界大战之后，各国经济得到空前发展，同时，设备维修方式不断推陈到新的阶段。20世纪50年代，美国提出生产维护（Productive Maintenance，PM）方式，该方式采用系统的观点，站在生产的角度设计维修模式，强调维修是为生产服务的要求。生产维护包括四类具体的维护方式：维修预防、事后维修、改善维修、预防维修。这种维修方式更贴近企业实际，且更经济。强调对不重要的设备采用事后维修，避免维修过度；对重要设备则通过预防维修，减少非计划停机的发生；对于设计缺陷和固有故障强调采用技术改造、更换等预防维修的方式。5.综合维护方式随着设备加工能力、本身的复杂性和生产速度的不断提高，设备在企业中的重要程度也日益提高。同时，设备本身的投资、维修成本也成为企业制造成本的重要组成部分，降低维护费用和提高可用度成为企业直观的诉求。因此，新的维修方式也不断发展，其中有代表性的如下： 状态性维修：在准确把握设备状态的基础之上采取的针对性维修手段。 预测性维修：在状态性维修基础之上，对设备部件剩余寿命和故障趋势的准确预测而采取的针对性维修手段。 可靠性维修：基于设备状态数据的科学分析，利用可靠性理论而制定的维修策略。 智能化维修：严格来说，智能化维修并不是一种维修方式，而是在维修过程及维修管理的各个环节中，以计算机为工具，并借助人工智能（AI）技术来模拟人类专家智能（分析、判断、推理、构思、决策等）的各种维修和管理技术的总称。 综上所述，与设备本身技术水平的发展相适应，设备维护方式朝着：从事后维护向事中、事前维护转变；从计划为主的维修向检修为主的维修转变；从单一维修模式向系统化、多模式并存的方式转变；从人工经验型维修向基于数据分析的科学型维修转变；从人工作业模式向全面应用计算机管理的电子化模式转变。 1.3　现代设备管理理论 当前极具生命力的设备管理理论是全员生产维护（Total Productive Maintenance，TPM）和设备综合工程学（Terotechnology）。1.全员生产维护TPM是以设备有效利用率为目标，以维修预防（MP）、预防维修（PM）、改善维修（CM）和事后维修（BM）综合构成的全员生产维护为总运行模式，由设备的计划、使用、维修等所有相关人员（从最高经营管理者到第一作业人员）全体参与，以建立自主小组的活动来推行PM，使损失为零。TPM活动是以改善设备的状况，改进人的观念、精神面貌及改善现场工作环境的方式，建立起规范、活泼的工作氛围，使企业不断地发展和进步，TPM管理主要从全效率管理、6S管理、自主维修管理三方面展开。TPM的重要之处是将人的因素引入设备管理中，综合各类设备维修方式的特点，使之成为一套完整的管理体系。TPM管理体系体现为三个“全”：一是全效率，即将设备有效作业率作为衡量设备的指标体系，明确而全面。企业必须科学分析引起设备有效作业率下降的七大损失，并逐步改善。二是全系统，即采用多种维修方式相结合，既兼顾维修的经济性，又兼顾维修的有效性。三是全员参与，即如何调动企业全员参与到设备管理当中，发挥人员的主观能动性，挖掘人员的潜力，尤其是操作人员的自主活动。2.设备综合工程学设备综合工程学是指以设备全生命周期为研究对象，是管理、财务、工程技术和其他应用于有形资产的实际活动的综合，其目标为追求经济的生命周期费用（Life

语法糖，又叫糖衣语法，是上个世纪初一些专家学者，借用生活中糖的概念，对计算机编程语言中晦涩和逻辑复杂操作，进行封装后的一种称呼。 当今大数据、云计算和物联网通常被认为是未来五年甚至十年主导互联网领域的主要技术，所以将来应该也会出现一种或多种新兴的脚本语言和相关的语法糖与这些新兴的技术遥相呼应。 笔者就在这个大背景和大趋势下，计划写一个系列文章，主要介绍通过API对阿里云物联网的封装和操作，方便读者对阿里云物联网的基本操作有所认识。同时，也算是抛砖引玉吧，期待物联网领域的各位专家学者们，能顺势而为，像Java、Perl、Python、Ruby脚本语言一样，开发出物联网领域专属的语言和语法糖。 有一种糖叫语法糖【1】IoT三连之产品之创建产品随着糖的概念的普及和泛化，很多年前一些科研机构的专家和学者，则借用这个概念到技术领域，把一些晦涩难懂、枯燥乏味的重复操作用另一种人类比较容易接受的方式加以封装，并提供给技术人员进行二次开发或使用，称之为语法糖。 有一种糖叫语法糖【2】IoT三连之产品之修改查询删除首先说声抱歉，上次的XYsuger脚本解释程序，后来到WinXP等电脑操作运行，发现无法正常运行，猜测应该是Win10等64位系统才可以；毕竟很多人使用WinXP和Win7等32位操作系统，还好有更新文件。 有一种糖叫语法糖【3】IoT三连之产品标签随着上一次介绍完产品相关的五种操作接口，这回介绍一下产品标签相关的五种操作接口。提到标签，最初的印象是超市里或商场货架上，放在商品旁边带价格说明的方形小卡片。随着这些年互联网的普及和自媒体的泛滥，各种人为有意或无意的，能达成广泛认同的一种词语也被当作标签来用。 有一种糖叫语法糖【4】IoT三连之设备之基本操作上一篇文章将产品和产品标签相关的操作都介绍完了，这次我们转向介绍设备的相关操作。设备对于产品来说，可以理解为一个从抽象到具体的过程，因为产品是一个大的概念，不具备可操作的可能性。只有在一个产品下面，再继续创建设备，然后对这个设备进行相关的操作，才可以有具体的物理意义。 有一种糖叫语法糖【5】IoT三连之设备之扩展操作这次我们在尝试对设备做一些基本操作之外的接口操作，目前姑且称之为设备的扩展操作的。这些接口的操作，对于一个设备接入到阿里云IoT上，并不一定是必需的，但是却可以使我们可以更加灵活和便捷的对设备进行多层面的配置和更改。 有一种糖叫语法糖【6】IoT实践之小组小组分小组在提供产品管理和设备管理之外，阿里云IoT也引入了小组的概念，从而提供了分组管理的操作，对于设备分小组的意思通常的理解是物理上，位置和距离相近的一些设备和产品，然后对这些设备和产品进行类似的操作，方便管理。 有一种糖叫语法糖【7】IoT实践之规则使万物有序万物互联通常被认为是物联网的终极目标，但是从另外的角度来思考这个问题，当一张网连接上万物后，不应该只是物理上的连接，需要逻辑层面的分析处理和不断的数据流通，才会使得整个物联网更具有实际意义和生机勃勃。 有一种糖叫语法糖【8】IoT实践之物联源于Topic最开始，大概上个世纪90年代，是由IBM为了M2M[machine to machine]场景[比如传感器和卫星链接]而定义，开发和使用的；后来随着物联网的兴起，逐渐成为物联网通信的主流协议，也被OASIS标准组织官方所采纳。 有一种糖叫语法糖【9】IoT实践之物联网世界的鸡毛信message在抗日战争时期，我们善良勤劳和机智的老百姓，和敌人斗智斗勇。通过在公文，信件上面插上鸡毛来传递紧急和重要的情报；在物联网的世界，云端通过下发消息给设备，来达到通知设备状态逻辑变更的操作。 有一种糖叫语法糖【10】IoT实践之如影随形阿里IoT的设备影子功能主要用于两个方面，设备在线时，作为设备状态信息的缓存；设备离线时，作为设备再次上线时，离线前状态的保存；关于Shadow在云端的API一共有两个，主要是查询和更新设备影子常用的两个操作。 笔者不才，文笔有限，文中有错，在所难免，如若本系列文章中，有值得商榷的地方，烦请领域内的各位专家学者和老师指出，必当加以改正，雅俗共勉。 若有疑问及相关想法，请在下方评论区留言。

点击查看第一章点击查看第二章大话机器人 高德东　编著 第0章 绪论也许我们还不知道，机器人正在悄悄地走近我们，也正在缓缓地改变着我们。比尔·盖茨曾预言，机器人将像个人电脑一样无处不在。今天，我们已经可以清晰地感觉到他的预言的准确性。可以想象有一天，我们将和机器人站在一起，讨论工作，讨论下班后晚饭吃什么。总之，不管我们是否做好准备，机器人时代都如期到来了，而且机器人就围绕在我们身边：我们走进银行或者酒店，迎面服务的居然是机器人；我们会在淘宝网上挑选一款适合孩子的早教机器人，也会购买一台打理地面的家庭清扫机器人。正如30年前的计算机和移动电话一样，机器人将影响和改变我们的生活，甚至影响当今社会结构。20年前的中国，如果谁拥有一台计算机，那么，他要么是从事计算机工作，要么就是计算机狂热者。而今，计算机已经成为许多人不可或缺的家用和工作必需品。20年前的中国普通百姓会想到计算机能这么快地走进他们的生活吗？移动电话则更加普遍地影响和改变人们的生活，甚至在偏远的山区也会有一位老妈妈拿着手机与远在异国他乡的孩子视频通话，倾吐她那渴望儿女的衷肠。机器人将像计算机和移动电话一样改变我们未来的生活，其改变的力度和程度可能更甚。因为机器人是这个时代众多科技的集成品和综合体，它必将以一种更加广泛和更加深入的方式影响着人类。 0.1　机器人适应新形势需要 全球范围内正在掀起新一轮科技革命和产业变革热潮，无论是专家、学者的论文，还是媒体报道或政府文告，工业4.0、大数据、互联网+、物联网、智能化、云计算、3D打印、人工智能等词汇频繁出现，已成为社会各界关注的焦点[1]。机器人也伴随着新一轮科技革命成为我们生产生活中不可或缺的一部分。 0.1.1　工业4.0 2008年金融危机后，各国为了振兴经济并在新一轮工业革命中占据制高点，纷纷提出了再工业化战略。其中最著名的就是德国提出的工业4.0。2011年，在汉诺威工业博览会上，德国人工智能研究中心董事兼行政总裁沃尔夫冈·瓦尔斯特尔（Wolfgang Wahlster）提出，要在制造领域广泛应用物联网和服务网络等现代媒介，通过生产方式的变革推动第四次工业革命，即所谓“工业4.0”的最初概念，2013年4月德国推出了《德国工业4.0战略》，并在汉诺威工业博览会上正式发布了“工业4.0”[2]，将工业发展分成了四个连续阶段，如图0.1所示。从工业1.0到4.0其主要技术特征分别是机械化、自动化、信息化和网络化[1]。工业 4.0 强调通过信息网络与物理生产系统的融合来改变当前的工业生产与服务模式。德国希望在未来10～15年整体工业将逐渐从3.0向4.0转变。 在信息技术指数级增长、数字化网络化普及应用和集成式智能化创新等三大驱动力的作用下，工业3.0转换到工业4.0，从而带来了新一轮工业革命。工业4.0的核心技术是信息物理系统（Cyber-Physical System，CPS），其概念由美国国家自然基金委员会于2006年提出，主要强调Computing、Communication和Control的融合[3]。CPS是实现了多个软件对多个硬件控制的网络，利用物联网、传感器的无线连接和感知功能来实现对工厂和企业的控制和管理。CPS可将资源、信息、物体以及人紧密联系在一起，将生产工厂转变为一个智能环境[4]。在CPS中，生产设备不再只是“加工”产品的设备，而是拥有智能功能的物联网节点；机器人就是CPS的关键智能节点之一，是实现智能车间和智能工厂的关键环节。 0.1.2　中国制造2025 2018年5月8日，国务院印发《中国制造2025》，部署全面推进实施制造强国战略。其指导思想是：坚持走中国特色新型工业化道路，以促进制造业创新发展为主题，以提质增效为中心，以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线，以推进智能制造为主攻方向，以满足经济社会发展和国防建设对重大技术装备的需求为目标，强化工业基础能力，提高综合集成水平，完善多层次多类型人才培养体系，促进产业转型升级，培育有中国特色的制造文化，实现制造业由大变强的历史跨越[5]。《中国制造2025》战略举措之一——高端装备创新工程以十大领域重点突破，其中就包括高档数控机床和机器人。我国未来十年将重点围绕汽车、机械、电子、危险品制造、国防军工、化工、轻工等工业机器人、特种机器人，以及医疗健康、家庭服务、教育娱乐等服务机器人应用需求，积极研发新产品，促进机器人标准化、模块化发展，扩大市场应用。突破机器人本体、减速器、伺服电机、控制器、传感器与驱动器等关键零部件及系统集成设计制造等技术瓶颈。对于五大工程之一的智能制造工程，要求紧密围绕重点制造领域关键环节，开展新一代信息技术与制造装备融合的集成创新和工程应用；支持政产学研用联合攻关，开发智能产品和自主可控的智能装置并实现产业化；依托优势企业，紧扣关键工序智能化、关键岗位机器人替代、生产过程智能优化控制、供应链优化，建设重点领域智能工厂/数字化车间。2016年，工业和信息化部、国家发展改革委、财政部等三部委联合印发了《机器人产业发展规划（2016—2020年）》，推动“十三五”期间机器人及其产业的发展。规划指出，机器人产业发展要推进重大标志性产品率先突破。在工业机器人领域，聚焦智能生产、智能物流，攻克工业机器人关键技术，提升可操作性和可维护性，重点发展弧焊机器人、真空（洁净）机器人、全自主编程智能工业机器人、人机协作机器人、双臂机器人、重载AGV 6种标志性工业机器人产品，引导我国工业机器人向中高端发展。在服务机器人领域，重点发展消防救援机器人、手术机器人、智能型公共服务机器人、智能护理机器人4种标志性产品，推进专业服务机器人实现系列化，个人/家庭服务机器人实现商品化。面对新一轮技术革新，德国工业4.0和《中国制造2025》虽然应对略有不同，但基本核心关键是一致的，即制造业与信息技术和网络技术的深度融合。世界其他各国也纷纷提出应对策略。美国奥巴马政府于2011年6月出台了《先进制造伙伴计划》（Advanced Manufac-turing Partnership，AMP），确定关键领域包括机器人和先进材料等；英国于2013年10月推出了《英国工业2050战略》，提出通过融合技术、产品和生产网络，促进制造业升级；日本于2014年9月出台《日本制造业白皮书》，提出向知识密集型的高端制造业转型；2015年5月，日本政府设立了“机器人革命行动协议会”；韩国提出了《工业4.0战略实施建议书》，将制造业和信息化融合[6-7]。可以看出，世界各国应对新一轮技术变革，核心直指工业化与信息化相融合的新型制造业，机器人在制造业转型过程充当着极其关键的角色。在这一轮的技术变革中，以移动互联网与大数据服务、医疗健康与物联网、新能源与智能交通自动化、机器人与智能制造等为代表的科技创新正在改变世界的技术发展方向、产业竞争格局与社会组织结构，这一交错融合的科技浪潮引起了制造模式、生活方式、军事作战形态等的变化[8]。制造业数字化、网络化、智能化（即智能制造）是这一轮工业革命的核心[5]。而智能制造的关键环节就是机器人，它将替代人力最终实现“无人工厂”。信息与互联网、新材料与新能源、自动化与人工智能等技术发展以及多学科前沿交叉理论与技术进步，必将拓展机器人的应用领域，并衍生出与机器人相关的新概念、新理论和新方法。 0.2　机器人教育现状 在工业4.0和《中国制造2025》战略的政策激励下，我国工业进入“智能+”时代，机器人产业发展迈入快车道。但机器人专业人才匮乏成为制约产业发展的瓶颈，据教育部、人社部与工信部发布的《制造业人才发展规划指南》预测，到2020年我国高档数控机床和机器人领域人才总量需求为750万，缺口达到300万，到2025年，人才总量需求为900万，缺口将进一步扩大到450万。通过对比2013年和2015年数据，机器人相关职位硕博高学历层次人才需求同比增长率为117.1%，本科学历层次人才需求同比增长率为154.5%，大专及以下学历层次人才需求同比增长率为277.0%[9]。可见，加强机器人教育对填补未来人才缺口有着重要的意义。

0 前言 随着可再生能源大规模接入的趋势成为必然，多能协同的发展对于确保电网安全可靠的运行起着决定性作用，由多种电源形式联接而成的能源互联网建设是目前国内外研究的重点。以全新的互联网体系化发展视角来分析能源互联网的体系发展思路可以使能源互联网的发展有成熟而全局化的参照目标，本文主要研究如何总结并将目前主流的互联网维度体系应用于能源互联网发展中并以互联网思维定义能源互联网中互动密切的源网荷储四个环节中的个体位置，同时分析了互联网和能源互联网体系在个别维度上的差异。 1 互联网维度体系 互联网行业是目前发展最迅速、业态最丰富、产品迭代速度最快的行业，同时也是竞争最为激烈残酷的行业。巨大的竞争使得只有从消费侧角度出发解决用户在传统模式下感觉不便利的问题并且把产品做得最出色的公司才能存活下来，由于用户的需求多种多样并且随外界技术的发展在不断提高，因此从消费侧出发意味着互联网公司时时刻刻都在面临着如何让产品和服务快速满足用户需求的问题。在这个过程中成功存活下来的大型互联网公司逐渐总结出一套相比传统行业非常独特的体系，在这种体系之下，各类业务即并行发展互不干扰，相互之间又可以根据用户需求即时连接捆绑对外提供服务，充分体现了1+1>2的作用。当各类型业务种类足够多的时候，就能够使自身形成一个完整的生态链，生态链中的各类服务相互穿插使服务的种类通过排列组合衍生出各种变化，避免用户因为需求的改变而导致自身响应困难最终导致用户改用其他公司符合他们需求的产品。目前社会上正在对于这套独特的体系和大型互联网公司的成功经验总结为系统化的理论，称之为“点线面体”体系如图1-1所示，同时也代表了互联网模式典型的维度化思维特征，需要将这套体系拆分成点、线、面和体四个维度进行分析。 图1-1 互联网维度体系示意图 1.1 点 点的定义是体系内的角色，指的是每个用户和每种服务，是整个生态体系内的最小组成单位。互联网体系的点的显著特点是同时包括了供给侧和消费侧两边的所有个体，核心思想上是认为供给侧的服务是因消费侧的需求而存在，体现了从用户需求出发的理念。将每个用户定义成点意味着点的分布极其广泛，并且用户作为点在体系内的位置也不固定，比如用户能够按照地域来进行区分、性别进行区分、职业进行区分也可以按照年龄段来进行区分，不同的社会角色使同一用户在使用不同的服务时表现出的需求不同，加上单个用户的同样需求随着时间的推移也会变化和提升，造成用户点在体系内的位置时刻在变但是从大数上来看这种变化是有规律的。服务的点的分布方式就比较简单，主要是根据种类来划分。由于用户点分布的分散性造成用户点的数量必然远远多于服务点，因此一个服务点会和大量甚至海量的用户点连接，典型的如支付宝和微信。服务少用户多使企业在开发服务时面临两种选择，改变产品迎合用户需求或开发新的产品满足用户需求。这种情况造成现在的大型互联网公司的服务都是以点阵的表现形式对外展现，用户从产品中挑选满足自己需求的进行使用，企业从后台可以判断自己各类服务被用户使用的密度来决定产品是否满足了用户的要求达到了完善或开发的目的。 1.2 线 线的作用是使点和点互相间产生联系，其定义也包含多种情况，如用户使用服务的过程、服务获取用户数据的过程、用户和用户通过服务产生关系的过程和单一服务无法满足用户需求而需要体系内其他服务一起产生叠加效果对外提供服务的过程。没有线则点无法进行连接，从用户使用服务的过程来分析，线的坚强程度代表了用户使用服务的频繁程度，也就是单个服务对用户所创造的价值。从服务获取用户数据的过程来分析，线的坚强程度代表了服务对用户需求的感知程度，收集的数据越多，就越能从海量的用户和难以统计的需求中归纳出规律为服务的拓展和改进提供参考。从用户和用户通过服务产生关系的过程来分析，相互沟通是人类最根本的需求也是各类技术发展的源动力，信息时代的重大意义在于使沟通突破了地域的局限性和提高人类个体的在线性，因此从这个角度线的坚强程度代表了服务能否为人的相互沟通和群体沟通提供可靠的保障，这条线越为坚强，则用户对于服务的依赖就越为紧密。最后从服务之间的线进行分析，线的坚强程度代表各类服务间能够做到相互整合的程度，因为不同企业间的服务因为需要维持自身用户不流失往往相互间存在壁垒，因此在企业单个服务无法满足用户需求的时候经常只能靠自身体系内的其他服务来补充，如果服务之间整合得好则既能各自独立发展也能在需要的时候随时连接，除相互补充外最好的效果是产生叠加效应。典型的足够坚强的线如淘宝和支付宝，两种服务各自独立发展但是能在用户交易过程中相互叠加，使交易过程足够安全可靠。 1.3 面 两点就能形成一条线，两条线以上就能够构成平面，平台就此形成。平台的不断形成也代表了各类互联网巨头成长和发展的过程，核心就是点和线的不断排列组合过程中产生的叠加效应。比如当用户从网站购买商品时，就涉及到门户网站、移动APP、电子支付、即时通讯工具、快递服务等。即使大型互联网公司也很难找到同一种服务能够满足用户以上所有需求，在国家大力推广全球化的背景下如果加上交易过程涉及跨国交易时，又会产生货币兑换、报关等新的需求。因此面的形成虽然起源是点和线的排列组合，使多种服务能够同时叠加作用于不同用户，同时平面一旦形成，随着平面内的各个点的互动的频繁性上升和业务线的愈发坚强，也能够倒过来促进平面的稳固，使单一平台上的用户对平台上的各类服务产生极强的依赖性，毕竟数十个点所构成的平面和上万个点构成的平面不管在服务组合的多样性上还是用户的依赖性上都是完全不一样的。就犹如用户点因为社会角色时时变化的关系造成需求分布很不规律一样，平面也并不是固定不变的，而是能够跟随用户需求随时改变，当某个平面中的一系列服务即使通过组合也无法满足用户需求时，这个平面就随之瓦解并通过引入新的服务或新的组合的方式结合用户形成另一个平面。这样的好处就是能够跟随用户需求变化而变化，并且变化过程中能够最大化的利用到每个服务点的功能为每个用户点产生足够多的价值。用户也会对自己的需求不断能被满足而对企业有极强的信任感、期望感和依赖感。 1.4 体 从点到连接点的线，到点和线构成的面，整个生态体系的维度不断的上升直至通过各个平面而形成了整个体系。这个体系时时在变化，但是变化的根源始终围绕着满足用户的需求这个唯一不变的核心。完整的生态链也正式形成，在这个立体的体系内同样一个服务点可能根据用户需求和其他服务组合而同时隶属于多个不同的平面。而滚动的变化也为用户点根据社会角色不同而产生的不同需求可以选择自己需要的平面，融入这个平面以让平面中的服务满足自己的需求。随着用户的变多、服务的变多和技术的发展，体系中的点将会越来越多，而点的越来越多使服务能够产生更多的组合方式，带给用户更好的体验和提高用户的依赖性，这种积极的变化通过用户的传播又会为体系增加更多的用户点。最终使整个生态链体系形成一种健康而积极的滚动状态。1.5

互联网+时代，孤岛式的产业发展与时代已然格格不入，消费升级带来的更多需求，需要一个指向更宽泛却更精确的平台，或者说，一个系统。 当物联网、车联网等一系列互联网+时代的产品走进生活，并给人们带来显而易见的生活改变之后。不可避免地围绕大多数人最基本的生活——“居住”，以及最大的投资——“房产”，延伸出更多需求。 房联网的概念，就是从这里出现，这也是自互联网、物联网之后最大的生态系统。 “房联网”作为一种新经济形势下的创造性概念，如何实现平台化的运营是个中关键。 果冻有家是一款应政策背景和市场趋势而生的租房APP，瞄准的是最具活力的95乃至00后的新生代群体。着重突出的社交互动等功能最大限度的迎合了目标群体特色。配合智能家打造、在线商城、在线金融等元素构建围绕房子的完整生态系统。 作为房联网生态的平台化运用，核心指向解决新生代群体因社交渴求、交易风险、服务费高昂等原因带来的租房焦虑。以最直接的方式打造人与房子、房子与生活之间的互动链条。 “只是租、远不够”“租的是一种生活方式”……以智能锁、找室友、圈子打造等功能为具化表现，致力于建立并宣扬一种“新租房主义”。 房地产已然步入存量时代，未来的趋势必然是资金向服务端的转移。有机构对房地产租赁市场的一份报告中预测，至2030年我国租房数量将达2.7亿人，而整个房地产租赁市场的规模将达到4.2万亿元。 以房子为中心，以租赁为手段，以社交和生态系统构建为流量引入切口，成熟的果栋有家在孵化成功以后，将会突破传统的社群模式，最终的设想中甚至可以营造出一种在地域上就可以区分出的文化部落现象。在将来的某一天，你甚至可以从一个人居住的区域，迅速判断出TA的圈子等级、消费习惯、日常爱好等一系列的特征。这也为在果冻有家基础上的产业嫁接创造得天独厚的环境。 以社交和生态系统设计聚合圈子、以社交和配套的生态系统提供粘性、反过来以更强的社交和生活方式氛围特征继续进行流量引入和产业嫁接，这是一个相辅相成不断加强的运营闭环。

 近日LoRa联盟宣布，经过数轮投票，由阿里巴巴提交的LoRaWAN中国频段技术标准正式成为中国地区的LoRa无线空口标准。自2018年，阿里巴巴加入LoRa联盟并担任董事及亚洲区主席后，已贡献多个国际标准提案。本次标准的设立将对推动LoRaWAN技术在中国市场的发展起到关键作用，有望打通并解决目前LoRaWAN技术在中国标准碎片化以及无法互联互通的问题。本次发布的LoRa CN470频谱方案，前期在ICA联盟低功耗广域网标准组内经过多次深入研讨和优化，是第一份在低功耗广域网领域正式成为关键国际技术标准的ICA联盟标准。  LoRa无线技术是物联网领域的关键无线技术之一，已经在全世界各个国家得到了广泛应用，无线频谱技术标准是无线通信领域的“重中之重”，直接影响网络的性能、竞争力和建设成本。对此，阿里巴巴提出了《LoRaWAN CN470频谱技术标准》方案，并经过长达2年与国际相关技术专家反复研究论证的不懈努力，LoRa联盟批准发布阿里巴巴提交的《LoRaWAN CN470频谱技术标准》提案成为正式国际标准，该标准中的很多方案设计，例如全双工设计与经济的天线设计，能更有效的提升频谱效率与降低硬件成本。  阿里巴巴标准化部负责人朱红儒表示，阿里巴巴一直致力于推动LoRa技术标准普及，本次发布的LoRa CN470频谱方案是阿里巴巴在低功耗广域网领域的首个关键国际技术标准。CN470频谱技术国际标准的成功推动有利于从根本上解决LoRa频谱碎片化的问题，对于推动LoRaWAN中国区产业的发展具有关键意义。  阿里巴巴的这次标准提案，将事实标准推动成为了国际标准，解决了之前国内LPWA网络中的协议孤岛问题。使得在中国广泛部署的470频段的物联网设备成为了国际联盟认可的技术，帮助广大的业内企业不再受到无标准可循的困扰。ICA联盟始终秉承着事实标准联盟的初心，此次《LoRaWAN CN470频谱技术标准》提案成为正式国际标准，也正是ICA联盟推进事实标准的一次最佳实践。  阿里云物联网产品负责人李国财表示，阿里云Link WAN网管平台采用的LoRaWAN协议是以此标准实现，国内已有超过100+家的设备厂商通过认证适配此标准，可保证用户自组企业网时具有延续性与相容性。目前在中国市场，阿里云主导的Link WAN生态已经聚合近千家各类合作伙伴，部署数万台LoRaWAN网关，在居家安防、老人照护、城市应用、园区传感器与企业智能化等实现物联网设备上云。LoRaWAN是低功耗广域(LPWA)接入技术最热门之一。根据LoRa联盟官网数据，目前有76个运营商在142个国家地区提供网络服务。 原文链接点击这里

  除了我们必须熟悉的网页脚本，比如JavaScript。其实在工业自动化中，组态软件是必备脚本的，只是有的脚本语言风格类似C或类似Basic而已。比如昆仑通泰的组态屏中的组态软件。通过安装组态软件可以简单实现一些设备（目前支持串口设备和网口设备）的快速连接，还可以进行一些控件以及整体画面的脚本命令编写。在推广物联网的过程中，会出现一部分用户希望自己也可以对产品进行简单编程，这其中有编程大牛，但是也有刚接触到编程的人。如何让组态拥有更友好的体验？脚本开发首当其中，无需环境搭建，基于组态就能简单对现有驱动进行逻辑判断和分析处理，而且更多的是我们支持相关功能操作点击式插入，无论你是何种语言编程人员，无论开发经验多寡，都可以快速实现简单开发。 一. 设备连接 运行环境搭建：Win7系统请下载相关的设备驱动，下载地址为：，请安装VS2010/VS2015及拓展包 准备材料：YF3300设备套装，组态key（购买产品时厂家会附赠一个月体验版）官方下载YFIOsManager组态管理软件。下载链接： http://www.yfiot.com/content/downsort?current=1&title=1 设备连接：a.将组态key插入电脑，将附赠GPRS天线连接好，插入附赠的物联网卡(也可使用自己购买的物联网卡) b.将YF3300通过Type-C连入电脑。 二. 设备配置： (1)打开下载的YFIOsManager软件，选择USB连接方式，连接YF3300(2)在用户设备中新建设备点击新建，在驱动支持中，选择other系列中的YFSoft（叶帆科技）中的YF3300官方驱动。设备名称为云端的DeviceName（Test）(3) 在数据配置新建一个属性（Test:T）。(4)点击保存项目，保存自定义的组态工程。 (5)点击用户脚本，输入你想进行的相关逻辑判断（对于相关支持指令，详情请见指令面板相关YFIOs指令集手册）。示例：当温度达到40℃，打开状态灯；温度低于20℃，关闭状态灯。 脚本代码示例： (6)点击编译按钮 ， 检查脚本是否有误，出现错误，请根据提示修改，重新编译，直到编译完成 编译成功 (7)在调试选项中部署YFIOs系统，选择精简版(上云)，部署完成之后， 点击部署按钮，部署创建的驱动和策略，选择系统重启，部署完毕