تحديد بنية خدمة IoT

  • 12 دقائق

يريد فريق إدارة Adatum استخدام قدرات IoT لتوسيع نطاق الخدمات التي يقدمها لعملائه، بما في ذلك المراقبة التلقائية والتنبيه والخدمة الذاتية للأجهزة الذكية. يخطط فريق التطوير الخاص بك لتوفير الوظائف المطلوبة من خلال تنفيذ بنية أساسية قوية وغنية بالميزات لـ IoT بطريقة تلتزم بمبادئ التصميم الأساسية للتطبيقات السحابية الأصلية. لتحقيق هذا الهدف، تقرر استكشاف مفاهيم بنية خدمات IoT.

ما هي بنية خدمات IoT؟

يمثل مصطلح إنترنت الأشياء (IoT) شبكة من الأجهزة المترابطة المشاركة في توليد أو معالجة أو تخزين بيانات تتبع الاستخدام الناتجة عن أجهزة الاستشعار. على مستوى عال، يتكون حل IoT من مجموعتين أساسيتين من المكونات:

  • جانب الجهاز. وتشمل هذه المجموعة الأجهزة التي تعمل أساسا كمصادر بيانات تتبع الاستخدام ولكن قد تؤدي أيضا المعالجة والتحليلات الأولية لبيانات تتبع الاستخدام.
  • جانب السحابة. تتضمن هذه المجموعة خدمات مستندة إلى السحابة تم تحسينها لجمع البيانات والاستمرارية والتحليلات.

في تصميمك المقصود، تمثل الثلاجات الذكية جانب الجهاز، في حين يقوم Azure IoT Central وAzure Cosmos DB بجمع البيانات والاستمرارية والتحليلات.

Sample high-level architecture of IoT services that includes Azure IoT Central and Cosmos DB.

نهج آخر لبنية خدمات IoT يقسمها إلى أشياء ونتائج وإجراءات. تمثل الأشياء أجهزة IoT التي تنتج بيانات تتبع الاستخدام والتي يتم تحويلها من خلال التحليل القائم على النتائج إلى إجراءات، والتي تقدم مزايا تجارية مفيدة. على سبيل المثال، ضع في اعتبارك أداة استشعار على ثلاجة ذكية (الشيء)، والتي ترسل بيانات درجة الحرارة. هذه البيانات بمثابة أساس التقييم ما إذا كانت الثلاجة تعمل بكامل طاقتها (النتيجة). النتيجة، بدورها، يمكن أن تشغل تنبيهاً يؤدي إلى تحديث جدول صيانة (الإجراء).

يتيح لك النظر بشكل أكثر تفصيلا في بنية Azure IoT إمكانية التمييز بين مكوناتها الأساسية والاختيارية. وتشمل المكونات الأساسية ما يلي:

  • أجهزة IoT التي يمكنها التسجيل بأمان باستخدام السحابة وتدعم إرسال البيانات وتلقيها.
  • خدمة بوابة سحابية تقوم بدور مركز، يقوم بترحيل البيانات من الأجهزة، ويوفر قدرات إدارة الأجهزة.
  • معالجات الدفق التي تستهلك بيانات الجهاز، وتتكامل مع مكونات معالجة البيانات، وتوصل البيانات إلى التخزين.
  • مجموعة من مخازن البيانات التي توفر استمرارية البيانات وتجميعها. وقد يكون التخزين جزءا من المسار الساخن أو الدافئ، أو المسار البارد. يتكون المسار الساخن أو الدافئ من البيانات المطلوبة للإبلاغ والتصور في الوقت الفعلي تقريبا. يتكون المسار البارد من البيانات المخزنة لفترة أطول وتستخدم لمعالجة الدفعات.
  • خدمات التحليلات التي تسترد النتائج من بيانات تتبع الاستخدام الأولية وتتكامل مع العمليات والأنظمة التجارية، مثل إدارة علاقات العملاء (CRM).
  • واجهات البرمجة والإدارة التي تبسط إدارة حلول IoT.

تتضمن المكونات الاختيارية:

  • أجهزة IoT Edge التي تعمل كوسطاء لإدارة أجهزة IoT وتدفق البيانات إليها، كلما تم تقييد الاتصال المباشر مع السحابة أو لم يكن ممكنا. وقد تلعب هذه الأجهزة، على سبيل المثال، دورا في توفير الجهاز أو تصفية البيانات أو التجميع أو التخزين المؤقت أو ترجمة البروتوكول أو معالجة قواعد الأحداث.
  • خدمات تحويل البيانات التي تنفذ مهام الدخول مثل ترجمة البروتوكول وتحويل البيانات وتجميع البيانات.
  • نظام فرعي لإدارة المستخدمين يقوم بتطبيق التحكم في الوصول المستند إلى الدور (RBAC) ويسمح بتفويض مهام الإدارة.
  • التعلّم الآلي الذي يقوم بتحليل بيانات تتبع الاستخدام للكشف عن الاتجاهات والارتباطات ويوفر وظائف مثل التحليلات التنبؤية.
  • خدمات توفير الأجهزة المجمعة التي تستوعب سيناريوهات تتضمن عمليات توزيع واسعة النطاق.

High-level architecture of IoT services that includes Azure IoT Hub. The illustration depicts an approach to IoT services architecture that includes Things, Insights, and Actions.

البنية الأساسية لبيانات خدمات IoT

يتكون تدفق البيانات التي يتم إنشاؤها بواسطة الجهاز عادة من عدة مراحل، بما في ذلك:

  • التخزين. تتضمن هذه المرحلة الاحتفاظ بالبيانات على المدى القصير أو الأطول، بالاعتماد على تقنيات مثل ذاكرة التخزين المؤقت الداخلية، وقوائم الانتظار المؤقتة، وقواعد البيانات، ومستودعات البيانات.
  • التوجيه. تتضمن هذه المرحلة تسليم البيانات إلى نقطة نهاية تخزين واحدة أو أكثر وعمليات التحليل والإجراءات.
  • التحليل. تتألف هذه المرحلة من تقييم ومعالجة سجلات البيانات على أساس معايير قابلة للتخصيص.
  • الإجراء. تتضمن هذه المرحلة الاستجابة لقواعد قابلة للتخصيص لمعالجة شرط تشير إليه حالة أو قيمة للبيانات المجمعة.

خدمات وتقنيات Azure IoT

تقدم Microsoft مجموعة شاملة من الخدمات التي توفر أنواعا مختلفة من وظائف IoT، بما في ذلك:

  • Azure IoT Central. هذه الخدمة تنفذ مجموعة واسعة من قدرات IoT، بما في ذلك جمع بيانات تتبع الاستخدام، والمعالجة، والتحليلات، وإدارة الأجهزة الآمنة. يتضمن Azure IoT Central الوظائف التالية.
    • يساعدك على تقليل جهود التطوير المخصصة والحمل الإداري.
    • يسمح لك باستخدام السرعة وقابلية التوسع السحابي.
    • يدعم التكامل المضمن مع العديد من خدمات Azure الأخرى.
    • يبسط تطوير وتنفيذ حلول IoT المخصصة ويدعم الاختبار المخصص باستخدام أجهزة وهمية مدمجة.
    • يتكامل مع Time Series Insights ويمكنه تحديد قواعد لإنشاء التنبيهات. قد يساعدك هذا التكامل على التخلص من الحاجة إلى خدمات معالجة دفق مخصصة، مثل Stream Analytics.
  • Azure IoT Hub. تم تحسين هذه الخدمة للاتصالات ثنائية الاتجاه الموثوقة والآمنة بين أجهزة IoT والخدمات السحابية. تماما كما في Azure IoT Central، فإنه يتضمن خدمة توفير الأجهزة (DPS) كخدمة مساعد لتوفير أجهزة IoT بشكل مجمع، ودون لمس وفي نفس الوقت.
  • Azure Time Series Insights. توفر خدمة التحليلات والتخزين والتصور عالية الأداء هذه لبيانات السلسلة الزمنية قدرات مثل التصفية والتجميع. وتشمل قدرات التصور فيها دعم تراكبات السلسلة الزمنية المختلفة، ومقارنات لوحة المعلومات، وطرق العرض الجدولية التي يمكن الوصول إليها، وخرائط التمثيل اللوني. كما توفر Azure Time Series مكتبة عناصر تحكم JavaScript التي تسهل تضمين مخططات السلسلة الزمنية في التطبيقات المخصصة. تم تحسين الخدمة للسيناريوهات التي تتطلب التجميع على مجموعات كبيرة من البيانات.

يوفر Azure أيضا مجموعة كبيرة من الخيارات لتحليلات البيانات ومعالجة الأحداث والتخزين، والتي تتكامل جميعها بسهولة مع مكونات IoT.