IBM Watson物联网平台功能全解析

【51CTO.com原创稿件】物联网行业方兴未艾，物联网技术也越来越强大，基于各种嵌入式软硬件平台、通过通信协议(MQTT、HTTP)，实现万物互联的同时还整合AR/VR、人工智能、云平台、体感交互等炫酷实用“黑科技”，使得人们对于物联生活产生无尽的想象。但炫酷背后，需要方方面面的支持。IBM凭借Watson强大人工智能入住中国物联网领域，IBM Watson物联网平台的落地，将会给中国物联网行业注入新鲜的血液。开发者可以通过本文章了解到IBM Watson物联网平台的功能、体系结构、安全、分析等细节。

一：IBM Watson物联网平台的概念及功能概述

IBM Watson物联网平台可提供物联网设备和数据庞大的应用程序来访问，可以助力应用程序、可视化仪表板和移动物联网程序的快速编写与分析。可以执行强大的设备管理操作，并存储和访问设备数据，连接各种设备和网关设备。还通过使用 MQTT 和 TLS，提供与设备之间的安全通信。(MQTT详解)。

IBM Watson物联网平台从四大重要方面进行构建，分别连接、信息管理、分析、风险管理：

连接是所有IBM Watson物联网平台服务的起始点。连接设备、创建应用程序、控制设备以及与第三方服务交互全部通过连接功能去实现。对于网关部分，在使用时可将设备连接到Watson物联网平台，一旦不使用网关时设备将无法连接到因特网。网关设备具有设备和应用程序的功能，网关能像设备一样接收命令和发送设备数据，还能像应用程序一样将命令发送到所连接的其他设备。对于那些无法直接连接到因特网的设备可连接到网关设备，其设备数据就可发送到网关设备，在发送给IBM Watson物联网平台服务。针对设备管理部分，通过组合设备管理 API 以及设备上安装的设备管理代理程序，提供了设备管理功能。受管设备可执行设备管理操作，这些操作可通过主Watson物联网平台仪表板触发。通过设备管理，可重新引导、下载和安装固件更新，还可远程将设备重置为出厂设置，所有这些操作都从Watson物联网平台用户界面执行。在Watson物联网平台中构建了第三方服务集成，包括对 The Weather Company 天气位置服务(可用于查找设备所在位置的当前天气)的支持。

信息管理是设备数据的存储和查看，并将Watson物联网平台与其他服务集成。通过使用Watson物联网平台上次事件高速缓存 API，可检索设备上次所发送的事件。这在设备联机或脱机的情况下都适用，这样不管设备的物理位置或使用状态如何，您都可检索设备状态。对于最多 365 天之前发生的任何特定事件，可检索设备的上次事件数据。可以存储Watson物联网平台服务中的设备事件数据以供将来使用。要执行深度分析以获取对该数据的洞察，数据存储是非常关键的***步。例如，可跟踪较长时间段内的更改，存储数据集，以用于功能强大的分析工具(包括用于 Watson API 和认知计算)。

分析是通过使用Watson物联网平台仪表板可视化实时设备数据。Watson物联网平台信息管理在设备所发送的数据到达Watson物联网平台服务后对其进行控制。信息管理包括数据存储和转换。可以通过使用仪表板卡，可视化和显示实时设备数据。仪表板卡实时监视和显示设备数据，这样可以跟踪关键设备或设备数据。这些可视化内容显示在主Watson物联网平台仪表板上，便于快速访问实时设备数据的上下文和状态。从海量物联网数据中获得洞察，作出智慧决策，优化运营。应用实时分析，监视当前状况，作出相应的响应。对结构化和非结构化数据进行认知型分析，了解状况，通过各种选项进行推理，并随着情况的不断变化进行学习。结合背景环境，对实时物联网数据进行分析，获得***的新型业务洞察，提高运营效率，实现产品和服务创新。

风险管理是通过对用户和应用程序的访问控制来配置安全的连接和体系结构。Watson物联网平台的体系结构旨在防止设备冒充其他设备，以维护设备数据的完整性。设备通过使用只有您自己知道的客户机标识和认证令牌组合来连接到Watson物联网平台。注册设备或生成 API密钥后，认证令牌将使用加密盐 (Salt) 进行加密并散列化以维护凭证的安全性。完全支持通过 TLS V1.2 进行连接。

二： IBM Watson物联网平台的体系结构

分析功能是从Watson物联网平台Analytics Real-Time Insights 服务合并进来的。如Watson物联网平台组织用作现有 IoT Real-Time Insights 实例的数据源，那么在迁移现有 IoT Real-Time Insights 实例后，才会启用 Cloud Analytics 和 Edge Analytics。继续使用 IoT Real-Time Insights 仪表板来满足分析需要，直到迁移完成。有关更多信息，请参阅 IBM developerWorks 上的 IBM Watson IoT Platform 博客以及现有 IoT Real-Time Insights 实例仪表板。Watson物联网平台通过使用API 和消息传递协议与应用程序和设备通信。Watson物联网平台仪表板作为前端用户界面进行连接，以简化平台内的操作。可以存储设备数据或将其用于分析解决方案。

三：IBM Watson物联网平台的安全性

作为基于云的服务，IBM Watson物联网平台嵌入了安全性作为其体系结构的重要方面。关于保护组织数据具体如下：

• 合规性：用于为安全性设置基准的外部标准。
• 认证：确保正尝试访问您组织信息的用户、设备或应用程序的身份。
• 授权：确保用户、设备和应用程序有权访问您组织的信息。
• 加密：确保数据仅可由授权方读取，无法进行拦截。

四：IBM Watson物联网平台的管理

IBM Watson物联网平台的管理需要依次连接设备、网关、应用程序、Cloudant 历史服务和Message Hub 历史服务，之后还需要创建模式，管理用户访问权，用户、应用程序和网关角色，集成外部服务，区块链集成。

五：IBM Watson物联网平台的数据分析

IBM Watson物联网平台的数据分析分为可视化实时数据、云分析和边缘分析。

如上图，创建板和卡可创建并共享自己的仪表板，用于实时可视化设备数据。通过使用板和卡，可以通过图形方式可视化来自一个或多个设备的数据集值，以快速概览数据和增进对数据的了解。创建板和卡，以将数据显示为原始数字、实时图形、量表等。向板添加成员，以便与组织中的其他用户共享。排列卡并添加解释性文本分隔符，以优化呈现。

通过使IBM Watson物联网平台云分析，可指定基于实时设备数据并且在满足条件时将触发警报和可选操作的规则条件。例如，可以创建一条规则，用于确保在设备中断或设备温度达到峰值时，向用户设备上的仪表板发送警报，并向管理员发送电子邮件。

IBM Watson物联网平台边缘分析环境一般体系结构

通过边缘分析，可将分析规则触发过程从云移至支持边缘分析的网关，通过执行靠近设备的分析处理，可显著降低上传到云的设备数据流量。设备将其数据发送到支持边缘分析的网关，在该网关中边缘分析规则对数据进行解析。根据规则及其操作，关键数据和警报可能会发送到IBM Watson物联网平台，在网关上触发警报，或者写入网关本地的文本文件。

六：IBM Watson物联网平台的使用样本

Node-RED 设备模拟器：Node-RED 是一款以全新且有趣的方法，将硬件设备、API 和在线服务连接在一起的工具，可以在您自己的环境中运行Node-RED 实例或将其用作Bluemix应用程序。

可视化样本：IBM Watson物联网平台组织中已注册设备可视化实时数据和历史数据。

Quickstart：其是一种开放式沙箱，可用于将设备快速连接到IBM Watson物联网平台。如果设备支持 MQTT 消息传递协议，那么可将其轻松连接到 Quickstart。

七：IBM Watson物联网平台的平台开发

有多种方法可以设置设备并将设备连接到IBM Watson物联网平台，然后检索并分析感兴趣的实时数据。提供的信息可帮助您执行以下任务：

• 创建和管理应用程序
• 创建、连接和管理设备
• 扩展设备管理
• 创建和管理网关
• 检索设备数据

八：针对应用程序、设备、网关的开发

应用系统开发：可以使用以下受支持的协议和标准，在IBM Watson物联网平台中构建和管理应用程序

• MQTT 消息传递协议
• Python
• Node.js
• Java
• C#

设备开发：可以使用以下受支持的协议和标准，在IBM Watson物联网平台中构建和管理设备。

• MQTT 消息传递协议
• Python
• Node.js
• Java
• C#
• Embedded C
• mBed C++

网关开发：如果设备无法直接连接到因特网，请使用提供的信息构建网关设备来检索数据，并将数据发送到IBM Watson物联网平台组织中的应用程序。 IBM Watson物联网平台中的网关开发支持 MQTT 消息传递协议。

九：关于IBM Watson物联网平台的故障诊断

如遇到与IBM Watson物联网平台的连接意外断开，尝试连接到IBM Watson物联网平台时，设备或应用程序收到错误。可能有两个设备尝试使用相同的 clientID 和凭证进行连接。每个 clientID 仅允许一个唯一连接。不能有两个并行连接使用相同的标识。应用程序可共享相同 API 密钥，但 MQTT 需要客户机标识始终唯一。可以通过确认不会有两个设备尝试使用相同凭证进行连接来解决此问题。

如遇到设备从IBM Watson物联网平台的连接意外间歇性断开，设备重新连接，但很快再次意外断开连接。可能是因为您在连接时，所使用的 MQTT ping 选项值太低，这导致看上去像连接超时。例如，如果客户机 MQTT 设置不正确，那么不会及时收到 ping，并且连接会关闭。可以通过确认为连接正确设置 ping 和 KeepAlive 参数来解决此问题。

如果在使用IBM Watson物联网平台时遇到问题或疑问，可通过搜索信息或在论坛中进行提问来获取帮助。还可开具支持凭单。