你的雲端物聯網（IoT）平台必須監控物聯網端點和事件串流，分析邊緣與雲端中的資料，並支援應用程式開發及部署。
文／Martin Heller‧譯／雲翻譯
物聯網（IoT）是資訊產業中討論度最高的話題之一，而雲端物聯網平台熱度可能又更高。兩者目前皆有實際上的應用，且對你的企業而言可能變得更加重要。在本文中，我們在不提供太多技術細節的情況下，定義物聯網和雲端物聯網平台，接著討論你需要從雲端物聯網平台中獲得什麼，以及如何選擇平台。
物聯網的簡單解釋為，它是連接至網際網路的實體事物。這些東西可能有感測器來測量各種參數，並透過網際網路發送資料，通常會回到位於同一地理位置的遠端或「邊緣」伺服器。網際網路的事物，也可透過網際網路接受指示並執行之。最有用的是，構成物聯網的實體事物，可能既發送量測值又接收指令。
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例如，可連網的「智慧土壤溼度感測器」可以定期回報其讀數，只要農地土壤太乾，已連網之水閥就會開啟。當土壤水分充足時，水閥就會關閉。
溼度感測器和水閥可能連接到同一個與網際網路對話的「邊緣運算」裝置或節點，又或者它們可能連接到不同的節點，因為許多土壤溼度感測器可能用於廣大的農地，但每塊農地只需要一個集中灌溉系統。
物聯網與雲端有何關係？
當然，「網際網路」不是端點，而是能夠傳輸資料、互相連接的網路的集合。對於物聯網而言，遠端端點通常位於雲端伺服器中，而非位於私有資料中心內的單一伺服器中。如果你所做的只是測量許多位置的土壤溼度，那麼在雲端部署並非絕對必要，但它可能非常有用。
假設感測器不僅測量土壤溼度，還測量土壤溫度、氣溫、空氣溼度。假設伺服器從數千個感測器中獲取資料，並從氣象預報中讀取預報資訊來源。在雲端中運作伺服器能讓你將所有資料透過管道傳送至雲端儲存處，再使用它來驅動機器學習預測，以使用最佳化之水流。這個模型可以依你的需求制定複雜程度與可擴充性。
此外，雲端運作具有經濟效益。如果感測器報告每小時產出一次，則雲端伺服器不需要在這一小時的剩餘時間內處於運作狀態。在「無伺服器」的雲端配置中，傳入的資料將導致一個功能啟動以儲存數據，然後釋放出其資源。另一個功能將在延遲後啟動以彙總和處理新資料，並根據需要更改灌溉水流設定點。然後它也會釋放出資源。
本地 vs.遠端 物聯網回饋迴路比較
在灌溉的範例中，如果雲端伺服器的回應時間為一個小時，系統仍然可以正常運作。其它系統對延遲的容忍度要低得多。
例如一輛自動駕駛汽車必須不斷觀察道路、指出障礙物並測量其位置。它也可能得不斷地將其資料發送至雲端，但它不能依賴遠端伺服器來調整油門、剎車或轉向。一切非得就近完成不可。
這是控制系統工程概論課程中最基本的內容 ─ 將控制回饋迴路盡可能降低至最低水準。的確，遠端監督人員可以更改目的地設定點或路線規劃，但汽車本身必須處理所有具時效性的動作。
不可或缺的雲端物聯網功能
雲端物聯網平台必須監控物聯網端點與事件串流，分析邊緣與雲端中的資料，並支援應用程式開發及部署。以上是幾乎所有物聯網實作時所需的基本功能。
為了使雲端資料進行分析與應用開發，物聯網平台必須能進入雲端儲存空間。對於工業物聯網裝置及車輛而言，雖然能夠將資料過濾或整合以進行長期分析，但仍有大量資料需要儲存。工業物聯網（IIoT）在網際網路及通訊協定轉換方面也面臨挑戰。老式工業用可程式控制器的設計並非針對乙太網路及 TCP/IP。
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另一個難題則是將資料從邊緣裝置傳輸至雲端平台。對於室內應用，你通常可以使用有線乙太網路或 Wi-Fi。對於戶外應用，例如農業情境下，通常使用蜂巢式資料，且搭配使用蜂巢式 M2M（機器對機器）計畫，而非昂貴許多的行動電話計畫。
物聯網管理連接服務可以幫助你解決此問題。其中一些服務主要是管理 SIM 卡及相關資料；更廣泛的物聯網連接平台還會處理邊緣裝置作業系統與代理。注意：有些成熟的 M2M 服務在其品牌宣傳中加入了「物聯網」字眼，但沒有添加任何真正的物聯網功能。
主要雲端物聯網服務供應商及產品
下列七家服務供應商提供可能值得評估的物聯網平台。這絕對不是完整名單，此名單中包含的內容也非本文之推薦。如果你現在已經投資工業控制系統或可程式邏輯控制器（PLC)，請考慮投資工業物聯網（IIoT）平台。
‧AWS IoT
亞馬遜提供廣泛而深入的各式物聯網服務。裝置方面，請考慮 FreeRTOS 或 IoT Greengrass。連接及控制方面，請考慮 IoT Core、IoT Device Defender、IoT Device Management。分析方面，請考慮 IoT Analytics、IoT SiteWise、IoT Events、IoT Things Graph。AWS 還允許你在雲端中建立機器學習模型、壓縮該模型，並將其部署至裝置中。
‧Ayla IoT Platform
艾拉敏捷物聯網平台（Ayla Agile IoT Platform）的設計，能為任何裝置製造商建立基礎，不僅可以開發智慧產品，還能為其終端使用者開發物聯網服務。Ayla 提供三個主要元件：嵌入式代理、雲端服務、應用程式館。
‧Google Cloud IoT
Google Cloud 為物聯網提供端對端平台。Google Cloud IoT 包括透過 IoT Core（包括用於擷取的 MQTT）、Cloud Logging、用於串流和批次分析的 Cloud Dataflow，以及用於擷取連接及管理的 Cloud Pub/Sub，支援並管理裝置及閘道。在資料儲存及分析端， Google Cloud 提供 BigQuery 用於資料倉儲， Bigtable 用於高通量資料，以及 Cloud ML Engine 用於機器學習及人工智慧。
‧IBM Cloud IoT
BM 擁有三種物聯網產品：IBM Watson IoT Platform、IBM Maximo、IBM TRIRIGA。IBM Watson IoT Platform 讓你可以連接物聯網裝置、網路、閘道； 管理風險及安全；管理及整合物聯網資料；針對使用者、機器、環境資料執行預測性即時及邊緣分析，包括機器學習與認知 API。IBM Maximo Application Suite 提供智慧資產管理、監控、預測性維護、電腦視覺、安全性及可靠性。IBM TRIRIGA 是一個整合性的工作區管理解決方案。
‧Microsoft Azure IoT
Azure 提供八項物聯網服務，四項用於連接與分析，四項用於邊緣與裝置支援。Azure IoT Hub 提供了一個雲端代管解決方案後端，幾乎可以連接至任何裝置。IoT Central 是一個物聯網應用程式平台，可以使用連接至商業應用程式和公共延伸性 API 的連接器，將裝置洞察與決策結合。Time Series Insights 可幫助你分析、儲存、管理已收集的物聯網資料。Azure Digital Twins 使你能夠建立真實世界事物、地點、商業流程及人員的數位代表。
‧Azure IoT Edge
這是一項奠基於 Azure IoT Hub 建構的完全管理服務，可讓你部署雲端工作負載 ─ 包括人工智慧、Azure 服務和第三方服務，或是專屬於你的商業邏輯 ─ 藉由標準容器於物聯網邊緣裝置上運作。Azure Sphere 可讓你安全地將微控制器供電的裝置從晶片連接到雲端。Windows 10 IoT Enterprise 允許你使用 Windows 建立具有 Azure 連接的物聯網應用程式。Azure RTOS 是一個嵌入式開發套件，包括一個小巧但功能強大的作業系統，可為微控制器供電的裝置提供快速可靠的效能。
‧Oracle IoT Cloud Service
Oracle 的 IoT Intelligent Applications Cloud 可以透過從已連接的裝置上捕捉感測器數據，為智慧製造、已連接之資產、已連接之物流、工作區安全性、已連接之客戶體驗應用程式，提供可見度、洞察力及效率。
‧OSIsoft PI System
OSIsoft PI System 為工業營運提供從邊緣至雲端的資料管理。PI Core 收集、儲存、增強、遞送來自關鍵運作的感測器與以時間為基礎的資料至人員、平台及用戶端應用程式之處。PI Edge 將資料收集擴展至你的用戶端控制系統之外的遠端位置及支援感測器的設備。PI Cloud 使用以雲端為基礎的營運資料管理服務，擴展資料儲存並支援範圍更廣的資料存取。
物聯網平台注意事項
與其直接開始使用聽起來很有吸引力的雲端物聯網平台，首先你應該確定自己的需求，並勾勒出一些可能滿足此需求的監控、分析、控制和應用程式架構。在直接進入技術面之前，先弄清楚設計的使用者體驗、資料和商業決策部分。
盡量避免針對特定裝置、裝置作業系統、閘道、邊緣平台、網路、通訊協定、雲端平台或雲端品牌進行之設計。你必須反其道而行，首先使用通用的語彙進行設計。釐清哪些功能對你的應用程式最為重要，並列出一張表以告知他人你的平台選擇。換句話說，這是一個過程。
雲端物聯網成本很難預測，也很容易被低估。一部分的問題在於雲端的價格在本質上頗為複雜。（通常要真正了解雲端應用程式成本的唯一方法，就是運作一個月後查看帳單。）問題的另一部分是雲端物聯網平台通常會提供新用戶折扣。如果你喜歡新用戶折扣後的價格，當價格上漲時，你可能會極為感到意外。最後，資料儲存的成本很容易被忽略，且捨棄舊的、不重要資料的長期策略很難執行。
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這個過程的另一個困難部分是評估自己的能力。你擁有管理裝置與感測器方面的專業知識嗎？ 管理通訊協定及網路方面又如何呢？ 在雲端應用架構、營運及管理方面呢？你的員工是否能夠專注於建構你的物聯網應用，或者他們是否有重要的固定份內工作？ 你需要雇用新人嗎？ 是否找得到具有合適技能的新進員工？
上述評估能幫助你決定該選擇功能齊全，或是僅有最基本的雲端物聯網平台。有些廠商能夠提供強大的、功能近乎完整的平台，且能根據你的應用需求輕鬆客製化。其它廠商提供了一些你需要的部分，但要求你在內部或使用顧問進行更多整合及客製化工作。
為你的第一個雲端物聯網部署執行概念驗證，其價值是無法估量的。如同所有其它涉及軟體開發的專案計畫，你需要為第一次嘗試可能失敗做好準備，如此一來你才能從錯誤中記取教訓，並在下次嘗試時正確建立部署。只有在你的概念驗證成功之後，你才能在高度及廣度方面開始擴充。
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