إشعار
يتطلب الوصول إلى هذه الصفحة تخويلاً. يمكنك محاولة تسجيل الدخول أو تغيير الدلائل.
يتطلب الوصول إلى هذه الصفحة تخويلاً. يمكنك محاولة تغيير الدلائل.
Azure Internet of Things (IoT) عبارة عن مجموعة من الخدمات السحابية والمكونات الطرفية وحزم SDK التي تديرها Microsoft والتي تتيح لك الاتصال بأجهزة إنترنت الأشياء ومراقبتها والتحكم فيها على نطاق واسع. بعبارات أبسط ، يتكون حل إنترنت الأشياء من أجهزة إنترنت الأشياء التي تتواصل مع الخدمات السحابية.
القرار الرئيسي عند تصميم حل IoT هو ما إذا كنت ستستخدم حلا مستندا إلى السحابة أو مستندا إلى الحافة:
- في الحل المستند إلى السحابة، تتصل أجهزة IoT مباشرة بالسحابة حيث تتم معالجة رسائلها وتحليلها. يمكنك مراقبة أجهزتك والتحكم فيها مباشرة من السحابة.
- في حل قائم على الحافة، تتصل أجهزة إنترنت الأشياء الخاصة بك ببيئة حافة تعالج رسائلها قبل إعادة توجيهها إلى السحابة للتخزين والتحليل. عادة ما تراقب أجهزتك وتتحكم فيها من السحابة ، من خلال بيئة وقت تشغيل الحافة. من الممكن أيضا مراقبة أجهزتك والتحكم فيها مباشرة من الحافة.
توفر الأقسام التالية عرضا عالي المستوى للمكونات في حلول إنترنت الأشياء النموذجية المستندة إلى السحابة والمستندة إلى الحافة. تركز هذه المقالة على المجموعات الرئيسية من المكونات: الأجهزة وخدمات سحابة إنترنت الأشياء وبيئة وقت التشغيل المتطورة والخدمات السحابية الأخرى والمخاوف على مستوى الحلول. توفر المقالات الأخرى في هذا القسم المزيد من التفاصيل حول كل مكون من هذه المكونات.
الحل المستند إلى السحابة
الحل المستند إلى السحابة هو مجموعة متكاملة من أجهزة IoT ومكوناتها وخدماتها، والتي تعالج حاجة الأعمال وتربط الأجهزة مباشرة بالسحابة. مثال على الحل المستند إلى السحابة هو أسطول من شاحنات التوصيل التي ترسل بيانات المستشعر إلى السحابة لتحليلها وتصورها:
يمكنك إنشاء حلول مستندة إلى السحابة مع خدمات مثل IoT Hub وDevice Provisioning Service وAzure Digital Twins.
الحل المستند إلى Edge
الحل المستند إلى الحافة هو مجموعة متكاملة من أجهزة إنترنت الأشياء ومكوناتها وخدماتها ، والتي تلبي احتياجات العمل وتربط الأجهزة بخدمات الحافة القريبة. مثال على الحل المستند إلى الحافة هو مصنع تتصل فيه أجهزة إنترنت الأشياء الصناعية بالخدمات المحلية للأسباب التالية:
- تتواصل الأجهزة باستخدام بروتوكولات الشبكة المحلية مثل OPC UA.
- تعني المخاوف الأمنية أنه يجب عليك عدم توصيل الأجهزة مباشرة بالإنترنت العام.
لا يزال بإمكان الحل المستند إلى الحافة إعادة توجيه البيانات من أجهزتك إلى السحابة لمزيد من المعالجة مثل التحليل والتصور:
يمكنك إنشاء حلول مستندة إلى الحافة باستخدام عمليات Azure IoT أو Azure IoT Edge. تعد عمليات Azure IoT عرضا جديدا يتبع نهج السحابة التكيفية من Microsoft لدمج مكونات السحابة والحافة.
الأجهزة والاتصال
تحتوي كل من الحلول المستندة إلى السحابة والحافة على أجهزة تجمع البيانات التي تريد استخلاص رؤى الأعمال منها. تصف الأقسام التالية الأجهزة في حل إنترنت الأشياء، وكيفية اتصالها بالسحابة.
فئات أجهزة إنترنت الأشياء
من المفيد تصنيف أجهزة إنترنت الأشياء على النحو التالي:
الجهاز المتصل بالسحابة (الفئة 1): الأجهزة التي تتصل مباشرة بالسحابة. تتضمن هذه الفئة الأجهزة التي تتصل بالخدمات السحابية مثل IoT Hub باستخدام بروتوكولات قياسية مثل HTTP أو MQTT أو AMQP. هذه الأجهزة ليست ذات صلة بالحلول المستندة إلى الحافة مثل Azure IoT Operations.
الجهاز المتصل بالحافة (الفئة 2): الأجهزة التي تتصل بالسحابة من خلال وكيل أو بوابة مستندة إلى الحافة. تتضمن الأمثلة في هذه الفئة الأجهزة التي:
- اتصل بشكل غير مباشر بالسحابة من خلال وسيط MQTT في Azure IoT Operations.
- اتصل بشكل غير مباشر ب IoT Hub من خلال بوابة IoT Edge.
جهاز خاص بالبروتوكول (الفئة 3): تتصل هذه الأجهزة بوقت تشغيل مستند إلى الحافة من خلال موصل يمكن الأجهزة من استخدام بروتوكول معين. على سبيل المثال، يتصل خادم OPC UA والأجهزة المرفقة به من خلال موصل ل OPC UA. هذه الأجهزة ليست ذات صلة بالحلول المستندة إلى السحابة مثل Azure IoT Hub.
يوضح الرسم التخطيطي التالي العلاقات بين فئات الأجهزة والخدمات السحابية في حل مستند إلى مجموعة النظراء:
يوضح الرسم التخطيطي التالي العلاقات بين فئات الأجهزة ووقت تشغيل الحافة في حل يستند إلى الحافة:
للتبسيط، تعرض الرسوم التخطيطية السابقة تدفقات البيانات فقط إلى السحابة أو وقت تشغيل الحافة. تتيح العديد من الحلول سيناريوهات القيادة والتحكم حيث يرسل وقت تشغيل السحابة أو الحافة أوامر إلى الأجهزة. على سبيل المثال، قد ترسل خدمة سحابية أمرا إلى كاميرا متوافقة مع ONVIF للتكبير.
أجهزة إنترنت الأشياء
تتكون أجهزة إنترنت الأشياء في الفئتين 1 و 2 عادة من لوحة دوائر كهربائية مزودة بأجهزة استشعار تجمع البيانات. تتصل أجهزة إنترنت الأشياء من الفئة 1 مباشرة بالإنترنت وتعتمد أجهزة الفئة 2 على بوابة محلية للاتصال بالسحابة. العناصر التالية هي أمثلة على أجهزة إنترنت الأشياء من الفئة 1 و 2:
- مستشعر ضغط على مضخة زيت عن بعد.
- أجهزة استشعار درجة الحرارة والرطوبة في وحدة تكييف هواء.
- مقياس تسارع في مصعد.
- أجهزة استشعار التواجد في غرفة.
أجهزة الفئة 3 هي أجهزة مادية في بيئتك تريد مراقبتها والتحكم فيها. قد تقوم هذه الأجهزة:
- لديك برنامج ثابت مدمج توفره الشركة المصنعة التي تنفذ بروتوكولا قياسيا مثل ONVIF.
- كن خوادم, مع الأصول المرفقة, التي تنفذ البروتوكولات الصناعية مثل OPC UA.
فيما يلي أمثلة على أجهزة الفئة 3:
- أذرع روبوتية وأحزمة ناقلة.
- آلات CNC الصناعية والمخربلات والمناشير والحفر.
- أجهزة التصوير التشخيصية الطبية.
- كاميرات فيديو الأمان.
- وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة.
توجد مجموعة واسعة من الأجهزة المتاحة من مختلف الشركات المصنعة لإيجاد الحل الخاص بك. لإنشاء جهاز معالج دقيق، يمكنك استخدام جهاز مثل Raspberry Pi. يتيح لك Raspberry Pi إرفاق العديد من أنواع أجهزة الاستشعار المختلفة. لإنشاء جهاز متحكم دقيق، استخدم أجهزة مثل ESPRESSIF ESP32 أو STMicroelectronics B-L475E-IOT01A Discovery kit إلى IoT Hub. تحتوي هذه اللوحات عادة على أدوات استشعار مدمجة، مثل مستشعرات درجة الحرارة ومقياس التسارع.
توفر مايكروسوفت أجهزة مفتوحة المصدر SDKs التي يمكنك استخدامها لإنشاء التطبيقات التي تعمل على الأجهزة الخاصة بك.
لمعرفة المزيد حول الأجهزة في حل IoT، راجع تطوير أجهزة IoT.
اتصال الجهاز
عادة ما ترسل أجهزة إنترنت الأشياء البيانات من أجهزة الاستشعار المرفقة بها إلى الخدمات السحابية في الحل الخاص بك. ومع ذلك، فإن أنواعا أخرى من الاتصالات ممكنة مثل خدمة سحابية ترسل أوامر إلى أجهزتك. فيما يلي أمثلة للاتصال من جهاز إلى سحابة ومن سحابة إلى جهاز:
- ترسل شاحنة تبريد متنقلة درجة الحرارة كل 5 دقائق إلى مركز إنترنت الأشياء.
- ترسل الخدمة السحابية أمرا إلى جهاز لتغيير التردد الذي يرسل به بيانات المستشعر للمساعدة في تشخيص المشكلة.
تدعم IoT Device SDKs وIoT Hub بروتوكولات الاتصال الشائعة مثل HTTP وMQTT وAMQP للاتصال من جهاز إلى سحابة ومن سحابة إلى جهاز. في بعض السيناريوهات، قد تحتاج إلى بوابة لتوصيل أجهزة IoT بخدمات السحابة الخاصة بك.
تتميز أجهزة إنترنت الأشياء بخصائص مختلفة بالمقارنة مع عملاء آخرين مثل متصفحات وتطبيقات الهاتف المحمول. على وجه التحديد، أجهزة إنترنت الأشياء:
- غالباً ما تكون أنظمة مضمنة من دون مشغل بشري.
- يمكن نشرها في مواقع نائية، حيث ارتفاع تكلفة الوصول الفعلي.
- قد لا يمكن الوصول إليه إلا من خلال النهاية الخلفية للحل.
- قد تكون لديها طاقة محدودة وموارد معالجة.
- قد يكون اتصال الشبكة متقطعاً أو بطيئاً أو مكلفاً.
- قد تحتاج إلى استخدام بروتوكولات تطبيق خاصة أو مخصصة أو خاصة بالصناعة.
تساعدك SDKs للجهاز على مواجهة تحديات توصيل الأجهزة بأمان وموثوقية بخدمات السحابة الخاصة بك.
لمعرفة المزيد حول اتصال الجهاز والبوابات، راجع اتصال جهاز إنترنت الأشياء والبنية الأساسية.
الاتصال في حل قائم على الحافة
في حل قائم على الحافة، تتصل أجهزة إنترنت الأشياء ببيئة حافة تعالج رسائلها قبل إعادة توجيهها إلى السحابة للتخزين والتحليل. قد تستخدم الأجهزة بروتوكولات ومعايير اتصال الشبكة مثل:
- OPC UA في البيئات الصناعية.
- ONVIF لإدارة ومراقبة أجهزة الفيديو.
- MQTT كبروتوكول مراسلة قياسي لأجهزة إنترنت الأشياء.
في الرسم التخطيطي للحل المستند إلى الحافة الموضح سابقا، تمثل الموصلات المتجهة جنوبا البروتوكولات والمعايير التي تستخدمها الأجهزة للاتصال ببيئة الحافة.
لمعرفة المزيد حول معالجة الرسائل المرسلة من أجهزتك، راجع معالجة الرسائل في حل إنترنت الأشياء.
مقارنات الأجهزة
يلخص الجدول التالي الخيارات الحالية للأجهزة والاتصال:
| العروض الحالية (GA) | الحل المستند إلى السحابة | الحل المستند إلى Edge |
|---|---|---|
| أنواع الكائنات المتصلة | أجهزة إنترنت الأشياء من الفئة 1 و 2 | أجهزة إنترنت الأشياء من الفئة 2 و 3 |
| بروتوكولات اتصال الجهاز | HTTP، AMQP، MQTT v3.1.1 | يتيح Azure IoT Edge HTTP وAMQP وMQTT الإصدار 3.1.1 وMQTT v5. تعمل Azure IoT Operations على تمكين MQTT v3.1.1 وMQTT v5 لأجهزة الفئة 2، وتمكن الموصلات بروتوكولات أخرى مثل OPC UA وONVIF وSQL وREST لأجهزة الفئة 3. الموصلات المخصصة ممكنة. |
| تنفيذ الجهاز | SDKs لجهاز Microsoft Azure IoT وحزم SDK للأجهزة المضمنة | يمكن لأجهزة الفئة 2 استخدام أي مكتبة MQTT للاتصال بوسيط MQTT. عادة ما تأتي أجهزة الفئة 3 مع البرامج الثابتة القياسية. |
| إدارة الأجهزة | IoT DPS, Device Update, IoT Central, Azure Device Registry (preview) | في عمليات Azure IoT، استخدم Azure Device Registry. استخدم Akri لتمكين الاكتشاف التلقائي للجهاز باستخدام البروتوكولات الأصلية. في IoT Edge، استخدم IoT DPS لإدارة الأجهزة على نطاق واسع. |
الخدمات والتطبيقات
في الحل المستند إلى السحابة، توفر الخدمات السحابية الخاصة ب IoT البنية الأساسية لتوصيل أجهزتك ومراقبتها والتحكم فيها. في حل قائم على الحافة، تستضيف بيئة وقت تشغيل الحافة الخدمات لتوصيل أجهزتك ومراقبتها والتحكم فيها. توفر الخدمات السحابية الأخرى خدمات عامة مثل التخزين والتحليل والتصورات للحل الخاص بك.
خدمات IoT السحابية
في حل IoT المستند إلى السحابة، عادة ما تكون خدمات IoT السحابية:
- تلقي بيانات المستشعر على نطاق واسع من أجهزتك ، وحدد كيفية معالجة هذه البيانات وتخزينها.
- إرسال الأوامر من السحابة إلى أجهزة معينة.
- توفير الأجهزة والتحكم في الأجهزة التي يمكنها الاتصال بالبنية الأساسية الخاصة بك.
- التحكم في حالة أجهزتك ومراقبة أنشطتها.
- إدارة البرامج الثابتة المثبتة على أجهزتك.
على سبيل المثال، في حل المراقبة عن بعد لمحطة ضخ النفط، تستخدم الخدمات بيانات المستشعر من المضخات لتحديد السلوك الشاذ. عندما تحدد الخدمة السحابية حالة شاذة، يمكنها إرسال أمر تلقائيا إلى الجهاز لاتخاذ إجراء تصحيحي. تنفذ هذه العملية حلقة ملاحظات تلقائية بين الجهاز والسحابة التي تزيد بشكل كبير من كفاءة الحل.
لمعرفة المزيد حول المفاهيم الأساسية حول إدارة الأجهزة والتحكم فيها، راجع إدارة أجهزة إنترنت الأشياء والتحكم فيها.
وقت تشغيل Edge
في حل IoT المستند إلى الحافة، عادة ما تكون الخدمات المحلية المستضافة في بيئة وقت تشغيل الحافة:
- إدارة الاتصال بأجهزتك من خلال الموصلات المتجهة جنوبا
- تلقي البيانات على نطاق واسع من أجهزتك ، وحدد مكان توجيه الرسائل لمزيد من المعالجة.
- إعادة توجيه الأوامر من السحابة إلى أجهزة محددة.
- تنفيذ بعض معالجة الرسائل المحلية. في عمليات Azure IoT، تتم هذه المعالجة في الموصلات المتجهة إلى الشمال
خدمات سحابية أخرى
يمكن لكل من الحلول المستندة إلى السحابة والحلول المستندة إلى الحافة استخدام خدمات سحابية أخرى لتوفير المزيد من الوظائف للحل الخاص بك. على سبيل المثال، يمكنك استخدام:
- خدمات تخزين Azure لتخزين البيانات المجمعة.
- Azure Stream Analytics لمعالجة بيانات المستشعر في الوقت الفعلي.
- Azure Functions للاستجابة لأحداث الجهاز.
- Azure Logic Apps لأتمتة العمليات التجارية.
- Azure Machine Learning لإضافة التعلم الآلي ونماذج الذكاء الاصطناعي إلى حلك.
- Microsoft Fabric لتخزين بيانات المستشعر وتحليلها.
- Microsoft Power BI لتصور بيانات المستشعر.
لمعرفة المزيد، راجع:
مقارنات خدمات IoT
يلخص الجدول التالي خيارات الخدمة الحالية وتطبيق الحافة:
| العروض الحالية (GA) | الحل المستند إلى السحابة | الحل المستند إلى Edge |
|---|---|---|
| الخدمات | IoT Hub, IoT DPS, IoT Hub Device Update, Azure Digital Twins, Azure Device Registry (preview) |
عمليات Azure IoT، مع Azure Device Registry. يمكنك أيضا استخدام IoT Edge. |
| خيارات تطبيقات Edge | بلا | باستخدام Azure IoT Operations، يمكنك استخدام DAPR (تطبيقات وقت تشغيل التطبيق الموزع). باستخدام IoT Edge، يمكنك استخدام وحدات IoT Edge النمطية. |
مقارنات التوزيع
يلخص الجدول التالي خيارات النشر الحالية:
| العروض الحالية (GA) | الحل المستند إلى السحابة | الحل المستند إلى Edge |
|---|---|---|
| المخطط | تتصل الأجهزة مباشرة بخدمات المراسلة السحابية مثل IoT Hub. تتم إدارتها في السحابة باستخدام Azure Resource Manager (ARM) أو IoT Hub SDKs. | توفر Azure IoT Operations طريقة لتوصيل الأجهزة بمجموعة Kubernetes محلية. تتصل الأجهزة بوسيط Azure IoT Operations MQTT، إما مباشرة عبر بروتوكولات الشبكات القياسية، أو من خلال الأجهزة الوسيطة. تتم إدارتها في السحابة باستخدام الخدمات التي تدعم Azure Arc. يمكنك أيضا استخدام IoT Edge. IoT Edge هو وقت تشغيل يركز على الجهاز يمكنك من نشر أحمال عمل Linux المعبأة في حاويات وتشغيلها ومراقبتها على الحافة، مما يجعل التحليلات أقرب إلى أجهزتك للحصول على رؤى أسرع واتخاذ قرارات دون اتصال بالإنترنت. IoT Edge هي إحدى ميزات IoT Hub. |
| البنية الأساسية | الخدمات السحابية مثل IoT Hub وأجهزة الحوسبة القياسية التي تحتوي على وحدة المعالجة المركزية/MPU، أو الأجهزة المقيدة والمضمنة التي تحتوي على وحدة MCU. |
Azure IoT Operations، التي تعمل على مجموعة Kubernetes، والأجهزة التي تتصل بنظام المجموعة. يمكنك أيضا استخدام IoT Edge، الذي يعمل على جهاز بوابة مثل Raspberry Pi أو كمبيوتر صناعي، والأجهزة التي تتصل بجهاز البوابة. يمكن أن تتضمن الأجهزة التي تتصل ب Azure IoT Operations أو IoT Edge أجهزة الحوسبة القياسية التي تحتوي على وحدة CPU/MPU، أو الأجهزة المقيدة والمضمنة التي تحتوي على MCU. |
المخاوف على مستوى الحل
يجب أن يعالج أي حل IoT المخاوف التالية على مستوى الحل:
- إدارة الحلول بما في ذلك النشر والمراقبة.
- الأمان بما في ذلك الأمان الفعلي والمصادقة والتخويل والتشفير.
- قابلية التوسع والتوافر العالي والتعافي من الكوارث لجميع المكونات في الحل الخاص بك.
إدارة الحل
يعمل نهج السحابة التكيفية على توحيد الفرق المنعزلة والمواقع الموزعة والأنظمة المتباينة في نموذج واحد للعمليات والأمان والتطبيق والبيانات. يمكنك هذا الأسلوب من استخدام نفس تقنيات السحابة الذكاء الاصطناعي لإدارة ومراقبة حلول IoT المستندة إلى الحافة والمستندة إلى السحابة والمختلطة.
توفر الحلول المستندة إلى IoT Hub وIoT Central وIoT Edge دعما محدودا لنهج السحابة التكيفية. على الرغم من أن مثيلات IoT Hub وIoT Central وIoT Edge هي نفسها موارد Azure، فإنها لا تعرض القدرات في الأصل، مثل إدارة الجهاز وتحويل البيانات، كموارد يمكنك إدارتها كموارد Azure قياسية.
في المقابل، توفر الحلول المستندة إلى عمليات Azure IoT تجربة إدارة موحدة لجميع المكونات في الحل الخاص بك. تستخدم عمليات Azure IoT الخدمات التي تدعم Azure Arc لإدارة ومراقبة الحل المستند إلى الحافة كما لو كان حلا مستندا إلى السحابة. على سبيل المثال، يتم عرض الأجهزة وتحويلات البيانات التي تعمل على الحافة كموارد سحابية في Azure. يمكنك هذا الأسلوب من استخدام تقنيات Azure القياسية لإدارة ومراقبة الحل المستند إلى الحافة بالكامل.
مقارنات الأمان
يلخص الجدول التالي خيارات الأمان الحالية:
| العروض الحالية (GA) | الحل المستند إلى السحابة | الحل المستند إلى Edge |
|---|---|---|
| المصادقة | توقيعات الوصول المشترك (SAS)، X.509 | تستخدم Azure IoT Operationsالهويات المدارة المعينة من قبل المستخدم والمعينة من قبل النظام، والرموز المميزة لحساب الخدمة (SAT)، وSAS، وX.509 للمصادقة على نظام المجموعة. يستخدم IoT Edgeالمصادقة المستندة إلى الشهادة. |
| التصريح | الملكية ضمن عروض الخدمة الحالية مثل IoT Hub | تستخدم Azure IoT Operations هوية معرف Microsoft Entra للتحكم في الوصول المستند إلى الدور (RBAC). يستخدم IoT Edge نظام تخويل خاص يتصل ب IoT Hub ولكنه يتعامل مع التخويل محليا. |
الخطوات التالية
تتضمن الخطوات التالية المقترحة لاستكشاف Azure IoT بشكل أكبر ما يلي:
لمعرفة المزيد حول بنيات Azure IoT، راجع: