物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)有望產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，以便通過(guò)可操作的信息填充云。然而，對(duì)于大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)人員而言，將數(shù)據(jù)流式傳輸?shù)皆撇⒗斫馑枰獙＜壹?jí)的數(shù)據(jù)交換和分析技術(shù)理解。

沒(méi)有簡(jiǎn)單的方法可以實(shí)時(shí)深入分析數(shù)據(jù)流消息來(lái)源，物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)人員可能會(huì)發(fā)現(xiàn)自己很難理解數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題對(duì)其應(yīng)用程序整體功能性能的影響。

為了幫助解決這個(gè)問(wèn)題，Initial State Technologies提供了一種開(kāi)發(fā)人員可以輕松使用的分析服務(wù)深入了解物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)。然后，他們可以將其轉(zhuǎn)換為可在桌面或移動(dòng)設(shè)備上訪問(wèn)的有用信息。

對(duì)嵌入式分析的需求

對(duì)于任何物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，其用戶感興趣的產(chǎn)品是從附加到個(gè)人，設(shè)備或結(jié)構(gòu)的傳感器節(jié)點(diǎn)生成的數(shù)據(jù)流導(dǎo)出的可操作信息。在物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)人員面臨的挑戰(zhàn)中，對(duì)這些數(shù)據(jù)流的驗(yàn)證需要能夠可視化和測(cè)量數(shù)據(jù)本身。

為此，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)人員可以利用越來(lái)越多的基于云的服務(wù)來(lái)將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所需的結(jié)果。在這些數(shù)據(jù)處理工作流程中，數(shù)據(jù)分析為人類提供了一種關(guān)鍵能力，使他們能夠了解數(shù)據(jù)的性質(zhì)，以確保其質(zhì)量，并識(shí)別工作流程中無(wú)法預(yù)料的有用事件或異常。

對(duì)于開(kāi)發(fā)人員，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析帶來(lái)了一系列全新的需求，超出了Web開(kāi)發(fā)人員熟悉的需求。雖然后者通常需要離線批處理大型日志文件，但物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析將大型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)（“大數(shù)據(jù)”）與“快速數(shù)據(jù)”相結(jié)合。為了有效，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序必須實(shí)時(shí)處理大量數(shù)據(jù)流以對(duì)現(xiàn)實(shí)事件做出反應(yīng)。

企業(yè)級(jí)概念（如lambda架構(gòu)和Apache Storm和Spark等工具）已經(jīng)出現(xiàn)，為將數(shù)據(jù)分析構(gòu)建到大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序的工作流程中。但是，對(duì)于大多數(shù)開(kāi)發(fā)組織而言，構(gòu)建這些平臺(tái)和創(chuàng)建自己的數(shù)據(jù)分析解決方案所需的時(shí)間和資源充其量只能分散注意力。因此，物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)人員可能會(huì)忽略數(shù)據(jù)分析，期望數(shù)據(jù)源是“已知良好”的資源，而后端代碼將捕獲任何問(wèn)題。

事實(shí)上，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)人員面臨越來(lái)越多的脫節(jié)可用數(shù)據(jù)量與輕松部署的分析功能之間的關(guān)系，用于調(diào)試物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序以及向用戶提供有用信息。

初始狀態(tài)通過(guò)軟件即服務(wù)（SaaS）解決了這一重要差距）解決方案使物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)人員可以在任何應(yīng)用程序中部署實(shí)時(shí)分析。通過(guò)僅添加幾行代碼，開(kāi)發(fā)人員（或客戶）可以使用包含一組特定流或事件的圖形顯示的可自定義儀表板來(lái)顯示物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)。

探索數(shù)據(jù)流的詳細(xì)信息，Initial States'Waves工具形成一個(gè)交互式波形查看器，允許用戶放大數(shù)據(jù)流。該公司的Lines工具用作多波形分析儀。與其頂級(jí)前身一樣，這款基于云的工具可讓開(kāi)發(fā)人員實(shí)時(shí)檢查，比較和測(cè)量多個(gè)信號(hào)波形（圖1）。

圖1：初始狀態(tài)平臺(tái)以多種格式呈現(xiàn)數(shù)據(jù)流，包括分析復(fù)雜物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)所需的多波形顯示。 （圖片來(lái)源：Initial State Technologies）

SaaS解決方案

與任何SaaS軟件包一樣，Initial State維護(hù)云中的服務(wù)資源，并提供簡(jiǎn)單的流媒體應(yīng)用程序編程接口（API）數(shù)據(jù)。開(kāi)發(fā)人員使用傳統(tǒng)的Web GET和POST協(xié)議將數(shù)據(jù)流式傳輸?shù)健笆录鎯?chǔ)桶”，后者在初始狀態(tài)平臺(tái)中提供存儲(chǔ)資源。

開(kāi)發(fā)人員可以使用簡(jiǎn)單的GET請(qǐng)求來(lái)創(chuàng)建存儲(chǔ)桶：

<跨度>復(fù)制 <代碼>

https://groker.initialstate.com/api/buckets?accessKey=myAccessKey&bucketKey=myBucketKey&bucketName=myBucketName

正如此請(qǐng)求所示，每個(gè)存儲(chǔ)桶都是使用開(kāi)發(fā)人員的初始狀態(tài)私有訪問(wèn)密鑰（由注冊(cè)時(shí)的初始狀態(tài)提供）和唯一存儲(chǔ)桶密鑰（由創(chuàng)建存儲(chǔ)桶的工程師提供）的組合來(lái)標(biāo)識(shí)的。該公司還為企業(yè)客戶提供更細(xì)粒度的身份驗(yàn)證級(jí)別。在創(chuàng)建事件存儲(chǔ)桶時(shí)，開(kāi)發(fā)人員還可以提供可選的存儲(chǔ)桶名稱，稍后用于在各種初始狀態(tài)圖形顯示中識(shí)別來(lái)自該存儲(chǔ)桶的數(shù)據(jù)。

初始狀態(tài)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為鍵：值對(duì)。因此，開(kāi)發(fā)人員可以使用相同類型的GET請(qǐng)求來(lái)存儲(chǔ)多個(gè)事件（例如，使用鍵eventKeyN和值eventValueN）：

復(fù)制

https：//groker.initialstate.com/api/events?accessKey=myAccessKey&bucketKey=myBucketKey&eventKey0=eventValue0&eventKey1=eventValue1&eventKey2=eventValue2

合并物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)很簡(jiǎn)單：開(kāi)發(fā)人員可以通過(guò)將數(shù)據(jù)從每個(gè)源流式傳輸?shù)较嗤拇鎯?chǔ)桶來(lái)組合來(lái)自不同來(lái)源的數(shù)據(jù)，這些存儲(chǔ)桶由accessKey和bucketKey的全局唯一組合標(biāo)識(shí)。

開(kāi)發(fā)人員還可以使用常用實(shí)用程序創(chuàng)建存儲(chǔ)桶和流數(shù)據(jù)作為curl發(fā)出POST請(qǐng)求。在這種情況下，身份驗(yàn)證密鑰（accessKey和bucketKey）在請(qǐng)求標(biāo)頭中傳遞，數(shù)據(jù)鍵：值對(duì)在POST主體中以JSON格式傳遞，如下所示：

復(fù)制 <代碼>

https://groker.initialstate.com/api/events

內(nèi)容類型：應(yīng)用/JSON

X-IS-ACCESSKEY：myAccessKey

X-IS-BucketKey：myBucketKey

接受版本：?0

[

{

“鍵“：”溫度“，

“value”：“1”，

“epoch”：1419876021.778477

}，

{

“key” ：“溫度”，

“值”：“2”，

“epoch”：1419876022.778477

}

]

正如此POST請(qǐng)求所示，來(lái)自單個(gè)傳感器（例如溫度）的多個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)例用相同的鍵表示。紀(jì)元值是標(biāo)準(zhǔn)Unix時(shí)間表示中提供的傳感器讀數(shù)的事件時(shí)間戳。因此，開(kāi)發(fā)人員可以使用適當(dāng)?shù)拿荑€為每個(gè)傳感器源輕松地從單個(gè)傳感器構(gòu)建基于時(shí)間的數(shù)據(jù)流，或者為多個(gè)傳感器傳輸基于時(shí)間的數(shù)據(jù)。

而不是為每個(gè)事務(wù)構(gòu)建原始http請(qǐng)求，開(kāi)發(fā)人員可以利用Initial State或Initial State開(kāi)發(fā)人員社區(qū)提供的C，Java，Node.js和Python庫(kù)。例如，C庫(kù)使用Libcurl發(fā)出POST請(qǐng)求，并提供兩個(gè)函數(shù)create_bucket和stream_event，其參數(shù)直接對(duì)應(yīng)于前面描述的原始GET和POST請(qǐng)求中使用的鍵和數(shù)據(jù)：

int create_bucket（char * access_key，char * bucket_key，char * bucket_name）;

int stream_event（char * access_key，char * bucket_key，char * json）;

分析部署

Initial State SaaS分析解決方案為新興的現(xiàn)成物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件提供了現(xiàn)成的補(bǔ)充。例如，Connected Cellular BeagleBone IoT開(kāi)發(fā)套件提供了一個(gè)快速實(shí)現(xiàn)IoT蜂窩無(wú)線節(jié)點(diǎn)的平臺(tái)。除了完整的蜂窩電話包外，該套件還包括BeagleBone Black板，采用基于德州儀器（TI）ARM?Cortex?-A8的AM335x處理器和多種擴(kuò)展接口，包括以太網(wǎng)和USB。開(kāi)發(fā)人員可以通過(guò)Seeed Technology提供的Grove斗篷板將易于使用的Grove兼容傳感器連接到電路板，從而真正支持各種傳感應(yīng)用（圖2）。

圖2：使用Connected Cellular BeagleBone物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件，物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)人員只需插入與Grove兼容的傳感器（如此處所示的光傳感器）即可添加傳感器功能。 （圖片來(lái)源：Initial State Technologies）

開(kāi)發(fā)人員可以簡(jiǎn)單地將分析插入到他們的IoT應(yīng)用程序中。在連接到BeagleBone Black板之后，開(kāi)發(fā)人員可以安裝初始狀態(tài)庫(kù)，例如ISStreamer Python模塊。實(shí)際上，Initial State為模塊提供了安裝腳本，避免了由于不正確的安裝過(guò)程導(dǎo)致的常見(jiàn)問(wèn)題。因此，安裝只需要運(yùn)行安全下載腳本的shell腳本（在帶有反斜杠的curl命令之前以確保使用正確的二進(jìn)制文件）并使用bash執(zhí)行下載的腳本：

$ curl -sSL https://get.initialstate.com/python -o - | sudo bash

軟件工程師會(huì)創(chuàng)建一個(gè)存儲(chǔ)桶，其中包含一行Python代碼添加到他們?cè)诎迳线\(yùn)行的Python腳本中：

stream = Streamer（ access_key =“myAccessKey”，bucket_key =“myBucketKey”）

通過(guò)調(diào)用流對(duì)象的log方法來(lái)流式傳輸數(shù)據(jù)值。因此，工程師會(huì)通過(guò)重復(fù)調(diào)用 stream.log（key，value，epoch）來(lái)將數(shù)據(jù)流式傳輸?shù)絀nitial State服務(wù)。

實(shí)際上，Initial State提供了一個(gè)示例構(gòu)建Python應(yīng)用程序以支持Connected Cellular BeagleBone IoT Kit。在軟件例程中，示例應(yīng)用程序演示了一種基本設(shè)計(jì)模式，用于設(shè)置從電路板的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）捕獲的數(shù)據(jù)流和流光傳感器值（清單1）。在這種情況下，應(yīng)用程序?qū)⒆x數(shù)作為主觀級(jí)別進(jìn)行傳輸，相應(yīng)地將其顯示為相關(guān)儀表板中的圖塊（圖3）。

復(fù)制

#Read from light sensor

從導(dǎo)入時(shí)間

導(dǎo)入Adafruit_BBIO.ADC作為ADC

從ISStreamer.Streamer導(dǎo)入Streamer

#Initialize the streamer

streamer = Streamer（bucket_name =“BBB Readings”，bucket_key =“myBucketKey”，access_key =“myAccessKey”）

pin =“AIN2”

< p>

ADC.setup（）

雖然為T(mén)rue：

value = ADC.read_raw（pin）

如果值<= 250：

level =“dim”

如果251 <=值<= 500：

level =“average”

如果501 <=值<= 800：

level =“bright”

如果值> 800：

level =“非常明亮”

打印值

#Stream值

流光。 log（“：level_slider：Sensor Reading”，value）

打印級(jí)別

#Stream the level

streamer.log（“：bulb：Brightness”，級(jí)別）

#Sleep 1分鐘

睡眠（60）

清單1：初始狀態(tài)示例Python應(yīng)用程序Connected Cellular BeagleBone物聯(lián)網(wǎng)套件演示了一種簡(jiǎn)單的技術(shù)，用于獲取傳感器數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)绞录啊?（代碼來(lái)源：初始狀態(tài)技術(shù)）

圖3：初始狀態(tài)平臺(tái)允許開(kāi)發(fā)人員創(chuàng)建每個(gè)顯示分析的圖形窗口或圖塊的儀表板源自各個(gè)IoT數(shù)據(jù)流。 （圖像來(lái)源：初始狀態(tài)技術(shù)）

可擴(kuò)展性和擴(kuò)展

開(kāi)發(fā)人員可以擴(kuò)展此基本模式，以實(shí)時(shí)監(jiān)控和探索數(shù)據(jù)流，并設(shè)置觸發(fā)器以觸發(fā)文本消息或電子郵件給用戶。相同的機(jī)制還可以向外部服務(wù)發(fā)送通知，例如Amazon Web Service的簡(jiǎn)單隊(duì)列服務(wù)（SQS）。 AWS SQS提供可由其他分布式服務(wù)使用的基于云的消息隊(duì)列。使用這些類型的服務(wù)，開(kāi)發(fā)人員可以使用自定義服務(wù)輕松擴(kuò)展其初始狀態(tài)部署，以創(chuàng)建功能強(qiáng)大，復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理工作流。

相反，開(kāi)發(fā)人員可以將分析功能添加到已將數(shù)據(jù)泵入某個(gè)現(xiàn)有外部池的現(xiàn)有IoT應(yīng)用程序工作流中。例如，工程師可以使用基于云的服務(wù)（如AWS Lambda）定期從現(xiàn)有的IoT數(shù)據(jù)池流式傳輸數(shù)據(jù)。

AWS Lambda提供了一種無(wú)響應(yīng)的機(jī)制，用于執(zhí)行代碼片段以響應(yīng)外部事件，因此開(kāi)發(fā)人員無(wú)需進(jìn)一步加載現(xiàn)有IoT應(yīng)用程序資源即可部署分析。使用這種方法，可以將Lambda函數(shù)設(shè)置為定期激活并執(zhí)行基本POST請(qǐng)求以流式傳輸數(shù)據(jù)（清單2）。

復(fù)制

//將數(shù)據(jù)發(fā)送到初始狀態(tài)

函數(shù)sendToInitialState（accessKey，data，callback）{

const req = https.request（{

hostname：'groker.initialstate .com'，

port：'443'，

路徑：'/api/events'，

方法：'POST'，

標(biāo)題：{

'X-IS-AccessKey'：accessKey，

'X-IS-BucketKey'：ISBucketKey，

'內(nèi)容 - 輸入'：'application/json'，

'Accept-Version'：'?0'

}

}，（res）=> {

讓body ='';

console.log（'狀態(tài)：'，res。 statusCode）;

console.log（'標(biāo)題：'，JSON.stringify（res.headers））;

res.setEncoding（'utf8'）;

< p> res.on（'data'，（chunk）=> body + = chunk）;

res.on（'end'，（）=> {

console。 log（'成功處理的HTTPS響應(yīng)'）;

//如果我們知道它是JSON，解析它

if（res.headers ['content-type'] ===' application/json'）{

body = JSON.parse（body）;

}

callback（null，body）;

}）;

}）;

req.on（'error'，callback）;

req.end（JSON.stringify（data） ））;

}

物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)人員希望看到他們的應(yīng)用程序隨著客戶接受度的提高而迅速擴(kuò)展，而且Initial State希望其服務(wù)隨應(yīng)用程序一起擴(kuò)展。該服務(wù)構(gòu)建于AWS之上，利用專門(mén)設(shè)計(jì)的AWS功能進(jìn)行擴(kuò)展，以支持大量流，并在這些流中支持非常高的數(shù)據(jù)速率。此外，為了確保持續(xù)可用性，跨AWS可用區(qū)復(fù)制事件存儲(chǔ)桶（地理區(qū)域內(nèi)不同數(shù)據(jù)中心的物理多樣性）。企業(yè)客戶可以利用跨AWS區(qū)域的復(fù)制（位于不同地理區(qū)域的數(shù)據(jù)中心的全球規(guī)模多樣性）。

結(jié)論

顯示原始或轉(zhuǎn)換的IoT數(shù)據(jù)的能力實(shí)時(shí)在幫助開(kāi)發(fā)人員了解數(shù)據(jù)質(zhì)量和為用戶提供物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序本身的核心功能方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。雖然存在實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析的機(jī)制，但實(shí)現(xiàn)合適的可視化功能的能力可能會(huì)分散或延遲項(xiàng)目。 Initial State Software-as-a-Service平臺(tái)提供了一種在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序中部署實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析的簡(jiǎn)單方法。使用此服務(wù)，物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)人員可以調(diào)試來(lái)自多個(gè)來(lái)源的數(shù)據(jù)流，并更輕松地向最終用戶提供實(shí)時(shí)信息顯示。