البرنامج التعليمي: قم بإعداد بيئة للتعلم الآلي على IoT Edge

ينطبق على: IoT Edge 1.1

هام

كان تاريخ انتهاء دعم IoT Edge 1.1 هو 13 ديسمبر 2022. تحقق من دورة حياة المنتج من Microsoft للحصول على معلومات حول كيفية دعم هذا المنتج أو الخدمة أو التقنية أو API. لمزيد من المعلومات حول التحديث إلى أحدث إصدار من IoT Edge، راجع تحديث IoT Edge.

تساعدك هذه المقالة في إعداد البيئة الخاصة بك للتطوير والنشر. أولاً، قم بإعداد جهاز تطوير مع جميع الأدوات التي تحتاجها. بعد ذلك، قم بإنشاء موارد السحابة الضرورية في Azure.

في هذا البرنامج التعليمي، ستتعلّم طريقة:

• قم بإعداد جهاز ظاهري للتطوير.
• قم بإعداد IoT Hub والتخزين السحابي لاستخدام بيئة التطوير لديك.

المتطلبات الأساسية

هذه المقالة هي جزء سلسلة تعليمية حول استخدام التعلم الإلكتروني من Azure على IoT Edge. كل مقالة في السلسلة تستند إلى العمل في المقالة السابقة. إذا وصلت إلى هذه المقالة مباشرةً، فقم بزيارة المقالة الأولى في السلسلة.

قم بإعداد الجهاز الظاهري للتطوير

يتم تنفيذ هذه الخطوة عادةً بواسطة مطور السحابة. قد تكون بعض البرامج مفيدة أيضاً لعالم البيانات.

لقد أنشأنا برنامج PowerShell نصياً يُنشئ جهازاً ظاهرياً Azure به العديد من المتطلبات الأساسية التي تم تكوينها بالفعل. يحتاج الجهاز الظاهري الذي أنشأناه إلى أن يكون قادراً على معالجة الظاهرية المتداخلة ، ولهذا السبب اخترنا حجم الجهاز Standard_D8s_v3 .

سيتم إنشاء الجهاز الظاهري للتطوير مع:

• Windows 10
• شوكولاتة
• Docker Desktop لنظام التشغيل Windows
• Git for Windows
• Git Credential Manager لنظام التشغيل Windows
• .NET Core SDK
• Python 3
• Visual Studio Code
• Azure PowerShell
• VS Code Extensions
  • Azure IoT Edge
  • Azure IoT Hub
  • Python
  • C#‎
  • Docker
  • بوويرشيل

الجهاز الظاهري للمطور ليس ضروريا تماما - يمكن تشغيل جميع أدوات التطوير على جهاز محلي. ومع ذلك، نوصي بشدة باستخدام الجهاز الظاهري لضمان تكافؤ الفرص.

يستغرق إنشاء الجهاز الظاهري وتكوينه حوالي 30 دقيقة.

1. قم بنسخ أو تنزيل مستودع نموذجالتعلم الآلي وIoT Edge على جهاز الكمبيوتر المحلي لديك.

2. افتح PowerShell كمسؤول وانتقل إلى دليل \IoTEdgeAndMlSample\DevVM الموجود ضمن الدليل الجذر حيث قمت بتنزيل التعليمة البرمجية. سوف نشير إلى الدليل الجذر للمصدر الخاص بك باسم srcdir.

   cd c:\srcdir\IoTEdgeAndMlSample\DevVM
   

   يحتوي دليل DevVM على الملفات المطلوبة لإنشاء جهاز ظاهري Azure مناسب لإكمال هذا البرنامج التعليمي.

3. قم بتشغيل الأمر التالي للسماح بتنفيذ البرامج النصية. اخترYes to All عند مطالبتك بذلك.

   Set-ExecutionPolicy Bypass -Scope Process
   

4. قم بتشغيل Create-AzureDevVM.ps1.

   .\Create-AzureDevVm.ps1
   

   قم بتقديم المعلومات التالية عندما يُطلَب منك ذلك:

   • معرف اشتراك Azure: معرف الاشتراك الخاص بك، والذي يمكن العثور عليه في اشتراكات Azure في المدخل.
   • اسم مجموعة الموارد : اسم مجموعة موارد جديدة أو موجودة في Azure.
   • الموقع : اختر موقع Azure حيث سيتم إنشاء الجهاز الظاهري. على سبيل المثال، "توقيت غرب الولايات المتحدة 2" أو "شمال أوروبا". لمزيد من المعلومات، راجع مواقع Azure .
   • اسم المستخدم : أدخل اسماً يسهل تذكره لحساب المسؤول الخاص بالجهاز الظاهري.
   • كلمة المرور: قم بتعيين كلمة مرور لحساب المسؤول للجهاز الظاهري.

   يعمل البرنامج النصي لعدة دقائق حيث ينفذ الخطوات التالية:

   1. تثبيت الوحدة النمطية Azure PowerShell Az .
   2. يستلزم تسجيل الدخول إلى Azure.
   3. يستلزم تأكيد المعلومات الخاصة بإنشاء الجهاز الظاهري الخاص بك. اضغط على"y" أو "Enter" للمتابعة.
   4. يستلزم إنشاء مجموعة الموارد إذا لم تكن موجودة.
   5. يستلزم نشر الجهاز الظاهري.
   6. يمكن Hyper-V على الجهاز الظاهري.
   7. تثبيت البرامج اللازمة للتطوير واستنساخ مستودع العينة.
   8. يستلزم إعادة تشغيل الجهاز الظاهري.
   9. يستلزم إنشاء ملف RDP على سطح المكتب للاتصال بالجهاز الظاهري.

   إذا طُلب منك اسم الجهاز الظاهري لإعادة تشغيله، فيمكنك نسخ اسمه من مخرجات البرنامج النصي. يُظهر الناتج أيضاً المسار إلى ملف RDP للاتصال بالجهاز الظاهري.

ضبط جدول الإغلاق التلقائي

لمساعدتك على تقليل التكلفة، تم إنشاء الجهاز الظاهري للتطوير بجدول إيقاف التشغيل التلقائي الذي تم تعيينه على 1900 PST. قد تحتاج إلى تحديث هذا الإعداد بناءً على موقعك والجدول الزمني الخاص بك. لتحديث جدول الإغلاق:

1. في مدخل Microsoft Azure، انتقل إلى الجهاز الظاهري الذي أنشأه البرنامج النصي.

2. من قائمة الجزء الأيمن، ضمن"Operations"، حدد "Auto-shutdown".

3. اضبط "الإغلاق المجدول" و "المنطقة الزمنية" حسب الرغبة وحدد "Save" .

الاتصال بجهاز تطوير الجهاز الظاهري

الآن بعد أن أنشأنا الجهاز الظاهري، نحتاج إلى إنهاء تثبيت البرنامج المطلوب لإكمال البرنامج التعليمي.

1. انقر نقراً مزدوجاً فوق ملف RDP الذي أنشأه البرنامج النصي على سطح المكتب.

2. سيظهر لك مربع حوار يفيد بأن ناشر الاتصال البعيد غير معروف. هذا الأمر مقبول، لذا حدد "Connect".

3. أدخل كلمة مرور المسؤول التي قدمتها لإنشاء الجهاز الظاهري وانقر فوق "OK".

4. سيُطلب منك قبول شهادة الجهاز الظاهري. حدد نعم.

تثبيت ملحقات التعليمات Visual Studio Code

الآن بعد أن قمت بالاتصال بجهاز التطوير، أضف بعض الملحقات المفيدة إلى Visual Studio Code لتسهيل تجربة التطوير.

1. اتصل بالجهاز الظاهري للتطوير، وافتح نافذة PowerShell، وانتقل إلى دليل C:\source\IoTEdgeAndMlSample\DevVM. تم إنشاء هذا الدليل بواسطة البرنامج النصي الذي أنشأ الجهاز الظاهري.

   cd C:\source\IoTEdgeAndMlSample\DevVM
   

2. قم بتشغيل الأمر التالي للسماح بتنفيذ البرامج النصية. اخترYes to All عند مطالبتك بذلك.

   Set-ExecutionPolicy Bypass -Scope Process
   

3. قم بتشغيل البرنامج النصي لملحقات Visual Studio Code.

   .\Enable-CodeExtensions.ps1
   

4. سيتم تشغيل البرنامج النصي لبضع دقائق لتثبيت ملحقات التعليمة البرمجية للجهاز الظاهري:

   • Azure IoT Edge
   • Azure IoT Hub
   • Python
   • C#‎
   • Docker
   • PowerShell

قم بإعداد IoT Hub والتخزين

يتم تنفيذ هذه الخطوات عادةً بواسطة مطور السحابة.

يعد Azure IoT Hub قلب أي تطبيق IoT لأنه يعالج الاتصال الآمن بين أجهزة IoT والسحابة. إنها نقطة التنسيق الرئيسية لتشغيل حل التعلم الآلي لـ IoT Edge.

• يستخدم IoT Hub المسارات لتوجيه البيانات الواردة من أجهزة إنترنت الأشياء إلى خدمات أخرى في نهاية المطاف. سنستفيد من مسارات IoT Hub لإرسال بيانات الجهاز إلى Azure Storage. في Azure Storage، يتم استهلاك بيانات الجهاز بواسطة Azure Machine Learning لتدريب مُصنف العمر الافتراضي المتبقي (RUL).

• في البرنامج التعليمي لاحقاً، سنستخدم IoT Hub لتكوين وإدارة جهاز Azure IoT Edge الخاص بنا.

في هذا القسم، يمكنك استخدام برنامج نصي لإنشاء مركز Azure IoT وحساب Azure Storage. ثم في مدخل Microsoft Azure، يمكنك تكوين مسار يقوم بإعادة توجيه البيانات التي يتلقاها الموزع إلى حاوية Azure Storage. تستغرق هذه الخطوات حوالي 10 دقائق حتى تكتمل.

1. اتصل بالجهاز الظاهري للتطوير، وافتح نافذة PowerShell، وانتقل إلى دليل IoTHub.

   cd C:\source\IoTEdgeAndMlSample\IoTHub
   

2. قم بتشغيل البرنامج النصي للإنشاء. استخدم نفس القيم لمعرف الاشتراك والموقع ومجموعة الموارد كما فعلت عند إنشاء الجهاز الظاهري للتطوير.

   .\New-HubAndStorage.ps1 -SubscriptionId <subscription id> -Location <location> -ResourceGroupName <resource group>
   

   • سيُطلب منك تسجيل الدخول إلى Azure.
   • يؤكد البرنامج النصي المعلومات الخاصة بإنشاء حساب Hub and Storage. اضغط على"y" أو "Enter" للمتابعة.

يستغرق تشغيل البرنامج النصي حوالي دقيقتين لكي يعمل. بمجرد اكتمال البرنامج النصي، يظهر اسم IoT hub وحساب التخزين.

راجع مسار التخزين في IoT Hub

كجزء من إنشاء IoT hub، أنشأ البرنامج النصي الذي قمنا بتشغيله في القسم السابق أيضاً نقطة نهاية مخصصة ومساراً. تتكون مسارات IoT Hub من تعبير استعلام ونقطة نهاية. إذا تطابقت الرسالة مع التعبير، فسيتم إرسال البيانات على طول المسار إلى نقطة النهاية المرتبطة. يمكن أن تكون نقاط النهاية هي مراكز الأحداث وقوائم انتظار ناقل خدمة Microsoft Azure والموضوعات. في هذه الحالة، تكون نقطة النهاية عبارة عن حاوية كبيرة الحجم في حساب تخزين. دعنا نستخدم مدخل Microsoft Azure لمراجعة المسار الذي أنشأه البرنامج النصي الخاص بنا.

1. افتح "مدخل Microsoft Azure " وانتقل إلى مجموعة الموارد التي تستخدمها لهذا البرنامج التعليمي.

2. في قائمة الموارد، حدد IoT Hub الذي أنشأه البرنامج النصي. سيكون له اسم ينتهي بأحرف عشوائية مثلIotEdgeAndMlHub-jrujej6de6i7w.

3. من قائمة الجزء الأيمن، ضمن Hub settings، حدد Message routing.

4. في صفحة "Message routing"، حدد علامة التبويب "Custom endpoints".

5. قم بتوسيع قسم "Storage":

   

   نرى turbofanDeviceStorage الموجودة في قائمة نقاط النهاية المخصصة. لاحظ الخصائص التالية حول نقطة النهاية هذه:

   • فهي تشير إلى حاوية تخزين كبيرة الحجم التي قمت بإنشائها باسم devicedata كما هو مشار إليه بواسطة اسم الحاوية.
   • يحتوي تنسيق Filename الخاص به على كلمة "partition" في الاسم. نجد أن هذا التنسيق أكثر ملاءمة لعمليات الملفات التي سنقوم بها مع دفاتر ملاحظات Azure لاحقا في هذا البرنامج التعليمي.
   • يجب أن تكونالحالة سليمة.

6. حدد علامة التبويب"Routes".

7. حدد المسار المسمى "turbofanDeviceDataToStorage" .

8. في صفحة "Routes details"، لاحظ أن نقطة نهاية المسار هي نقطة نهاية turbofanDeviceStorage.

   

9. انظر إلى Routing query، الذي تم تعيينه على true. يعني هذا الإعداد أن جميع رسائل تتبع الجهاز عن بُعد ستطابق هذا المسار؛ وبالتالي سيتم إرسال جميع الرسائل إلى نقطة نهاية turbofanDeviceStorage .

10. نظراً لعدم إجراء أي تعديلات، أغلق هذه الصفحة فقط.

تنظيف الموارد

يمثل هذا البرنامج التعليمي جزءًا من مجموعة حيث تعتمد كل مقالة على العمل المنجز في المقالات السابقة. يرجى الانتظار، إذ يتم تنظيف أي موارد، وبعدها يمكنك إكمال البرنامج التعليمي النهائي.

الخطوات التالية

في هذه المقالة، أنشأنا IoT Hub وقمنا بتكوين مسار إلى حساب Azure Storage. بعد ذلك، سنرسل البيانات من مجموعة من الأجهزة المحاكاة عبر IoT Hub إلى حساب التخزين. لاحقاً في البرنامج التعليمي، بعد تكوين جهاز IoT Edge والوحدات النمطية الخاصة بنا، سنعيد زيارة المسارات وننظر أكثر قليلاً في استعلام التوجيه.

تابع إلى المقالة التالية لإنشاء جهاز محاكاة للمراقبة.

إنشاء بيانات الجهاز