FIWARE開源平台：創造出物聯網市場新商機
引言
最近幾年，物聯網技術發展迅猛，市場潛力巨大。然而，物聯網開源平台 FIWARE，又會為物聯網技術帶來怎樣的推動，為物聯網市場帶來怎樣的商機呢？
平台簡介
歐洲基金資助的物聯網（IoT）開源平台 FIWARE【1】，根據開發人員的反饋，在過去兩年已經顯著地達到成熟，目前已經應用於在工業生產、智慧城市、和公用事業項目。目前，使用 FIWARE 平台的兩個典型項目包括：城市水質監測站、識別和防止農作物蟲害風險的早期預警系統。
為了長期地滿足工業方面需求， FIWARE 最近正式成立了一個基金會【2】來進行社區化運營。基金會將有助於在開源平台上掀起新一波的社區參與熱潮。目前，此開源平台已經和其他幾個開源項目關聯在一起。例如 FIWARE 的實驗環境（FIWARE 實驗室），它使用了在 Openstack 基礎上構建的多區域雲環境【3】。
項目一：城市噴泉水質監測
平台的初始方案，來自於西班牙電信運營商和歐洲委員會資助的合作項目。早期採用者例如 Adevice （一家針對感測器和儀錶的無線監控系統的硬體設備生產商【4】）首席商務官 Joaquín Cabezas 【5】的卻認為，這個初始方案偶爾會被認為是官僚的、麻煩的、混淆的。
Cabezas 說：
「2013年期間，FIWARE 很艱難，因為每個月都有重大問題。那時候，由於不清楚文檔資料中到底哪裡出錯了，項目進展困難。但是，現在情況變得完全不同了。例如，FIWARE 上下文代理 （Context Broker ）已高度成熟。所以，它變得簡單、容易理解，也許你使用過 JSON API 完成一些工作，其實它是同樣的技術。」
Adevice 目前運營著西班牙塞維利亞的一個智慧城市項目，它旨在展示如何監測城市公共噴泉的水質。這個項目也是首個 IPv6 端到端 （設備、3G M2M 網路、雲端 IoT 平台）的智慧城市嘗試。
為了設計這個監測站，Cabezas 採用了精心設計的 IoT 架構，使用了 FIWARE 平台的多個開源工具。這個監測站利用噴泉水源的硬體獲取感測器數據，並且使用 FIWARE 開源代理。Cabezas 說道：
「映射 IoT 代理並不困難：我們使用了 Ultralight 2.0代理，但是還需要 MQTT、SIGFOX 和其他的代理，你必須追隨簡單的原則，這很不可思意。」
然後，「Orion Context Broker」 調度器（hub）可以獲取這些數據它也能夠通過從 Hadoop 、開放數據目錄、以及通過應用程序介面（API）從其他數據源，獲取數據。然後，數據會通過 API 安全協議傳輸，以 NGSI 數據模式向外部開放。Cabezas 解釋道：
「NGSI 是一種使用 RESTful API 進行通信的標準規則集【6】。我們使用它將上下文代理連接到儀錶盤（Freeboard 形式）。 」
Adevice 的塞維利亞智能噴泉水質監測項目的 IoT 架構
(圖片來源於：Carlos Ralli Ucendo, Telefónica I+D)
Cabezas 稱，這項研究使上下文代理在 freeboard 儀錶盤上【7】顯示相關數據，耗時少於五分鐘。FIWARE 創建了一個 freeboard 連接器【8】，加速且簡化開源儀錶盤產品來自 IoT 感測器的信息顯示工作流。
Cabezas 認為，設計這些系統的主要工作是創建數據模型。作為 FIWARE 的早期使用者，Adevice 在平台上開始進行實驗時，就已經創建了他們自己的數據模型。但是，現在更多的城市和行業開始使用 FIWARE，社區成員分享他們的數據模型，幫助加速行業和地區間的標準數據模型應用。作為平台的首個推動者，Adevice 目前正貢獻它的數據模型，幫助開發標準的水質數據模型，其中的六分之一工作已經文檔化【9】。模型在創作共享署名國際4.0授權協議（Creative Commons Attribution 4.0 International License)【10】下發表。
項目二：橄欖樹蟲害預防
TeamDev 【11】(義大利軟體工程團隊，致力於農業和智慧城市）的創始人 Andrea Cruciani，目前領導開發的幾個精準農業產品，都使用了 FIWARE 開源工具。根據他的說法，他們最初使用 FIWARE，所遇到的的困難主要來源於工具錯誤使用和沒有足夠仔細定義數據模型。
Cruciani 解釋道：
「我們開始用錯了 FIWARE 中的 Generic Enablers。我們開始連接訪問控制，但是它是單一使用者登入的解決方案，無法很好滿足我們的需求。所以，我們花了一個月時間，映射我們的數據模型，嘗試理解這些數值。對於我們來說，真正有意義的數值存在於上下文信息和 IoT 介面中。起初，因為介面層關係到感測器，所以很難實現，於是我們採用 NGSI 作為標準。 」
Cruiciani 團隊目標是創建名為 「Agricolus」 的平台，它是一個可以測量各種農業指標的平台，首先是橄欖樹作物。它包括了土壤水分、葉子濕度和風向三個參數，農業學家稱這三個參數通常用於計算橄欖樹果蠅疾病的風險。對於數據模型中使用的每個感測器，Agricolus 設計了一個伺服器端的軟體，將感測器讀取的信息轉化為 NGSI 的元數據。Cruciani 稱：
「我們將信息輸送給預測模型，該模型用於橄欖樹疾病的風險控制和預防，或者我們將實時天氣信息發送給農民。」
Agricolus IoT 架構使用 FIWARE 的 Orion Context Broker 來標準化測量數據。Cruciani 解釋道：
「我們使用.NET 編程語言，因為它現在是完全開源的，所以我們將所有的服務轉化為 .NET 內核，然後我們花兩周時間分析、開發和測試 Context Provider。FIWARE 十分有效，因為通過 NGSI 和 Context Broker，你可以轉換所有感測器以及第三方提供的信息，例如天氣數據。」
Cruciani 稱，他們首先通過映射數據模型，更好地理解了哪些信息是有用的，需要經過 context broker，另外哪些信息可以添加在 FIWARE 平台外部。
他解釋道：
「例如，地理信息已經是可以公開獲取的。我們首先要詢問『什麼樣的信息，信息的意思是什麼？』，然而針對另外一部分數據流，我們實現了一個 GIS 專有平台的介面。」
Agricolus 已經在義大利的翁布里亞區的橄欖樹栽培地區廣泛使用，這個區域曾在2014年受到橄欖樹害蟲的毀滅性打擊。現在，團隊正在為穀物、堅果和葡萄設計相似的方案。
工業級的物聯網開源平台
Adevice 和 Agricolus 目前都是使用 IoT 基礎架構，來重新設計和提高現有的工作流，利用技術優化目前的工業實踐。然而，要想成為真正的工業級物聯網應用，這兩個項目都必須利用更新的技術。
對於 Adevice，這意味著邊緣處理。目前為止，由於塞維利亞試點的面積大小，邊緣處理並不是很有必要。Cabezas 說：
「我們沒有在邊緣做任何分析，我們不認為必須使用霧計算，因為這個例子是十分集中式的，而且它是一個簡單項目。邊緣計算，在必須隨時獲取很多測量數據、實時處理警報和平均值的情況下，比較有必要。而在這裡，我們每15分鐘讀取一次數據。」
對於Agricolus，更新的技術就是機器學習。像 Adevice 一樣，它們目前的模型是針對傳統方案的工作流程的改進：他們識別測量值（實時），並且使用數據來判斷橄欖樹疾病的風險。Cruciani 解釋道：
「目前，我們使用經驗預測：我們的測量值是一些會影響到疾病風險的參數。一些大學在這方面有著幾十年的經驗，我們和他們進行合作。」
Cruciani 認為他們現在開始使用機器學習，這將成為一個完全不同的方案。他解釋道：
「在機器學習方案中，你將所有的參數以數據的形式反饋，用於探索一種會影響到疾病風險的模型。我們正在嘗試使用這種方案，但是現在還在早期。目前，結合傳統模型的機器學習會產生更好的結果。我們使用 Hadoop 存儲所有這些信息，以及使用 FIWARE 開源 Cygnus 連接器。在生產時，我們也使用了 MySQL 資料庫。」
開源物聯網平台的商業優勢
Adevice 和 Agricolus 都證明了開源物聯網平台的商業可行性。
Cabezas 認為，對於Adevice來說，使用一種通用的，有競爭力的開源平台，他們無需在互操作性方面，花費大量成本做測試，就可以售賣硬體。並且通過使用FIWARE，他們可以列舉出一系列可互操作的硬體選擇，他們希望藉助這些在新客戶中尋找更具競爭力的解決方案。Cabezas 說：
「它幫助我們打開市場，進入歐洲項目。我們已經會見了一些處於概念驗證階段的公司。」
Cruciani 相信，通過在 IoT 系統中採用這種開源標準，他們可以快速地獲取技術競爭力。他自己也能夠和 FIWARE 社區中其他的企業家一起合作。他們都希望看到更多的物聯網市場參與者採用FIWARE 平台，這是取得長期商業成功的關鍵。
參考資料
【1】https://www.fiware.org/
【2】https://www.fiware.org/foundation/
【3】http://superuser.openstack.org/articles/monitoring-a-multi-region-cloud-based-on-openstack/
【4】http://www.adevice.es/en/
【5】https://github.com/joaquincabezas?tab=overview&from=2016-08-01&to=2016-08-31&utf8=%E2%9C%93
【6】http://technical.openmobilealliance.org/Technical/release_program/docs/NGSI/V1_0-20120529-A/OMA-TS-NGSI_Context_Management-V1_0-20120529-A.pdf
【7】https://freeboard.io/
【8】https://github.com/telefonicaid/fiware-connectors/tree/develop/FreeBoard-Orion-Plugin
【9】https://www.fiware.org/2016/09/02/towards-schema-fiware-org/
【10】https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
【11】http://www.teamdev.it/en/
【12】https://opensource.com/business/16/11/fiware-platform
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