物联网设备如何工作？

硬件决策会影响物联网设备的成本、用户体验、应用功能等。但只有大约 20% 的物联网产品经理有管理硬件的经验。在这篇博文中，我将揭开 IoT 设备内部硬件的神秘面纱，以帮助您了解智能设备如何获取、处理数据并将数据传输到云端。

在调查了数百名不同行业和背景的产品经理后，我发现在物联网领域工作的 PM 中只有大约 20% 具有硬件经验。相比之下，超过 76% 的人熟悉管理软件产品。

但在物联网中，硬件和软件在整个物联网技术堆栈中协同工作。管理硬件产品需要的技能与管理软件的技能截然不同。这就是为什么构建物联网设备对于新的甚至是经验丰富的物联网产品经理来说非常艰巨的原因之一。

如果您是具有软件背景的 IoT PM，请花一点时间用这篇文章中的信息武装自己。下次与硬件工程团队交谈或面临与硬件相关的挑战时，您会很高兴。

根据我的物联网决策框架，硬件是技术决策领域的一部分。因此，您在这里：

推荐文章： 物联网产品管理框架。

为什么我需要了解 IoT 设备内部的硬件？工程不做这些决定吗？

是的，工程师负责研究、提议和执行 IoT 设备的硬件选择。但让产品经理参与并指导工程部门了解产品需求是很重要的，这样他们才能选择最佳解决方案。毕竟，硬件决策会影响您产品的成本、用户体验、应用功能等。

您越了解物联网设备内部硬件的工作原理、细微差别和术语，您就越有能力与工程团队进行巧妙的对话。

物联网设备硬件的 4 个构建块

首先，让我们来看看任何物联网设备的主要硬件构建块。

物联网应用程序与物联网企业家一样多，因此不可能概括硬件架构。但无论应用如何，所有 IoT 设备都有一些共同点或“构建块”，如下所示：

让我们来看看这些组件中的每一个。

构建块 1：事物

我将“事物”定义为您想要控制或监控的资产。

许多 IoT 设备将“事物”集成到智能设备本身中。例如，想想智能水泵或自动驾驶汽车之类的产品。这些产品自行控制和监控。在这种情况下，您的产品在一个包中包含所有四个构建块，如下所示。

但是还有许多其他应用程序，其中“东西”作为“哑”设备独立存在，并且单独的产品连接到它以使其成为智能设备。在这种情况下，您的产品仅包含下面蓝色的三个模块。

这种方法在公司拥有现有资产的工业应用中非常普遍，他们希望通过将它们连接到云来使它们“智能”。一些例子包括风力涡轮机、喷气发动机、传送带等。

我指出这种差异的原因是让您意识到您可以选择不同的商业模式。您的公司可以决定从一开始就制造全新的智能设备，或者您可以确定您的价值主张是提供一种将现有事物转变为智能事物的方法，为所谓的“棕地机会”打开大门。

任何一个都可以，但请记住，这种区别会影响您为产品做出的许多其他决定。

上面的例子大部分是B2B产品，但是B2C产品呢？在消费产品领域，很多物联网产品只包含上面蓝色的三个模块。那是因为他们监视的“事物”通常是人或家庭环境。想想 FitBit 或 Nest 恒温器。

构建模块 2：数据采集模块

数据采集​​模块专注于从“事物”中获取物理信号，并将其转换为可由计算机操作的数字信号。

这是硬件组件，包括获取真实世界信号（如温度、运动、光线、振动等）的所有传感器。您需要的传感器类型和数量取决于您的应用。

数据采集​​模块不仅包括传感器。它还包含将传感器信号转换为计算机使用的数字信息所必需的硬件。它包括信号调理、模数转换、缩放和解释。

对于数据采集模块，需要重点关注的关键因素是：

• 我需要测量哪些实际信号？ （即，我需要什么类型的传感器）
• 每种类型需要多少个传感器？
• 我应该以多快的速度测量真实世界的信号？ （即采样率）
• 我的测量需要多少准确度？ （即传感器分辨率）

这些问题的答案将告知您的数据采集模块的要求，并让您了解您的设备将产生多少数据。

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构建块 3：数据处理模块

物联网设备的第三个构建块是数据处理模块。这是处理数据、执行本地分析、本地存储数据以及在边缘执行任何其他计算操作的“计算机”。

您无需成为计算机体系结构方面的专家，即可与您的工程团队就该模块进行深入的对话。您的角色应该是了解产品的总体目标并提出正确的问题，以指导您的团队做出正确的决定。需要关注的两个最重要的考虑因素是：

• 处理能力（即，您将在边缘进行多少处理？）
• 本地数据存储量（即硬盘大小 - 您需要在边缘存储多少数据？）

您和您的团队做出的决定将与性能、功能、成本、设备尺寸、使用寿命等直接相关。让我们更详细地讨论每个问题。

您需要多少处理能力？

要确定您的设备需要多少处理能力，您应该首先了解设备需要执行的所有不同任务。

会影响您的决定的项目包括：

• 您需要读取多少个传感器？ （更多传感器将需要更多处理能力。）
• 您是否需要执行实时控制？ （这将增加所需的处理能力。）
• 您的应用是否需要在边缘执行分析？ （这也会增加所需的处理能力。）
• 您是否有足够的处理能力来支持未来的软件升级/发布？ （新的和改进的软件升级可能需要更强的处理能力。）
• 您的设备有哪些尺寸限制？ （例如，Fitbit 只有这么多空间，限制了计算机的尺寸和处理能力。）

您需要多少本地存储空间？

您需要的本地存储量取决于您的数据保留策略。一旦定义了需要获取的数据量、频率以及将发送到云的量，您就可以计算需要多少本地存储空间作为临时存储空间来执行计算或用作缓冲区以防万一你失去了与云的连接。

如果您的 IoT 设备预计可以离线工作，您需要定义它在没有连接的情况下可以运行多长时间，因此，您需要能够在本地存储多少数据。某些应用程序不需要数据中断，要么是因为 Cloud Analytics 无法处理数据缺口，要么是因为您与客户就数据连续性达成了法律协议。

构建模块 4：通信模块

设备硬件的最后一个构建块是通信模块。这是与您的云平台以及本地或云端的第 3 方系统进行通信的电路。

该模块可能包括通信端口，例如 USB、串行 (232/485)、CAN 或 Modbus，仅举几例。它还可能包括用于无线通信的无线电技术，例如 Wi-Fi、LoRA、ZigBee、3G、5G 等。

通信模块可以与您的其他模块包含在同一设备中，也可以是专门用于通信的单独设备。这种方法通常被称为“网关架构”。

例如，如果您在一个房间内有三个传感器需要将数据发送到云端，您可能会将这些传感器连接到同一个房间的单个网关，网关会整合这些数据并将其发送到云端。这样，您只需要一个通信模块，而不是三个。

底线

作为物联网产品经理，您无需成为物联网技术堆栈所有领域的专家。但您确实需要深入了解主要组件以及端到端物联网解决方案的组合方式。

我的建议是尽可能熟悉物联网技术堆栈的所有层。我将在以后的文章中介绍堆栈的所有其他层。在下方订阅我的时事通讯，确保您不会错过这些帖子。