Co je Azure IoT?

Azure IoT je portfolio služeb Microsoft pro připojení, správu a odvozování inteligentních informací ze zařízení IoT a průmyslových zařízení ve velkém měřítku.

Využívá kolekci cloudových služeb, hraničních komponent a sad SDK a používá adaptivní cloudový přístup ke sjednocení zařízení připojených ke cloudu a místním provozním prostředím (OT) v rámci společného modelu správy, dat a AI. Nezpracovaná telemetrie snímačů prochází konzistentním kanálem a nakonec se stane využitelnými poznatky pro provozní týmy, datové vědce a rozhodující činitele.

Portfolio Azure IoT zahrnuje dvě primární platformy a dvě sdílené cloudové služby:

• Azure IoT Hub: platforma Microsoft pro připojená zařízení umožňující řešení IoT připojená ke cloudu ve velkém měřítku. IoT Hub je vhodný pro scénáře, kdy se zařízení připojují přímo ke cloudu přes standardní protokoly, jako jsou MQTT, AMQP a HTTP.
• Operace Azure IoT: platforma Microsoft pro connected operations, což umožňuje edge-connected řešení pro průmyslová a OT prostředí. Operace Azure IoT je hlavní doporučení Microsoftu pro nová řešení připojená k okrajovým zařízením.
• Azure Device Registry: Cloudová služba, která představuje zařízení IoT a průmyslové prostředky jako standardní prostředky Azure, bez ohledu na to, jestli jsou připojené prostřednictvím IoT Hub nebo Operace Azure IoT. Vzhledem k tomu, že se zařízení a prostředky zobrazují jako nativní Azure prostředky, můžete je spravovat pomocí známých nástrojů Azure – šablon Azure Resource Manager (ARM), řízení přístupu na základě role (RBAC), Azure Policy, značek a monitorování. Azure Device Registry je klíčovou službou, která umožňuje adaptivní cloudový přístup pro správu zařízení napříč oběma vzory připojení.
• Microsoft Fabric: Jednotná datová platforma, která slouží jako rovina sdílených dat pro Azure IoT. Fabric zpracovává, ukládá a analyzuje telemetrii ze zařízení připojených přes IoT Hub nebo Operace Azure IoT a poskytuje v reálném čase řídicí panely, sestavy, data připravená pro AI a možnosti digitálního dvojčete ve vaší celé IoT infrastruktuře.

Azure IoT podporuje dva obecné způsoby připojení, které jsou vhodné pro různé obchodní scénáře a typy zařízení. Mnoho podnikových řešení kombinuje oba vzory:

• V modelu připojeném ke cloudu se vaše zařízení IoT připojují přímo ke cloudu, kde se zpracovávají a analyzují jejich zprávy. Tento model odpovídá scénářům, kdy zařízení můžou komunikovat přes standardní internetové protokoly a neexistují žádná omezení přímého cloudového připojení.
• V hraničně propojeném modelu se vaše zařízení IoT připojují k místnímu hraničnímu prostředí, které zpracovává jejich zprávy předtím, než je volitelně přepošle do cloudu. Tento model odpovídá scénářům zahrnujícím průmyslové protokoly, jako jsou OPC UA, zpracování v lokalitě s nízkou latencí nebo požadavky na zabezpečení, které brání přímému připojení k internetu.

Následující části poskytují základní přehled o komponentách v jednotlivých vzorech. Tento článek se zaměřuje na klíčové skupiny komponent: zařízení, cloudové služby a modul runtime edge.

Model propojený s cloudem

Model připojený ke cloudu používá integrovanou sadu zařízení, komponent a služeb IoT, které tato zařízení připojují přímo ke cloudu. Tento model je vhodný pro scénáře, ve kterých jsou zařízení geograficky distribuovaná a můžou komunikovat přes standardní internetové protokoly. Příkladem je flotila dodávek nákladních vozů, která odesílají data ze senzorů do cloudu pro účely analýzy a vizualizace:

Vytvářejte cloudová řešení s využitím IoT Hub Microsoft platformy pro připojená zařízení ve velkém měřítku. IoT Hub podporuje obousměrné zasílání zpráv s miliony zařízení, správou zařízení, aktualizacemi firmwaru a integrací se službou Azure Device Registry, aby se zařízení zpřístupnila jako spravovatelná Azure prostředky. Cloudová řešení můžete rozšířit pomocí služeb, jako jsou Device Provisioning Service a Azure Digital Twins.

Okrajově propojený vzor

Model připojení na okrajovou síť používá integrovanou sadu zařízení, komponent a služeb IoT, které tato zařízení spojují s přilehlým okrajovým prostředím. Tento model je vhodný pro scénáře průmyslového a OT, například:

• Zařízení, která komunikují pomocí místních síťových protokolů, jako je OPC UA, která vyžadují konektor v lokalitě.
• Prostředí, kde požadavky na zabezpečení brání zařízením v přímém připojení k veřejnému internetu.

Řešení edgeově připojené může také předávat data ze zařízení do cloud pro další zpracování, jako je analýza a vizualizace.

Vytvářejte řešení využívající edge computing pomocí Operace Azure IoT. Operace Azure IoT je doporučená platforma Microsoft pro řešení připojená k síti edge a je základem strategie digitálního provozu pro průmyslová a OT prostředí. Operace Azure IoT konverguje OT, IT a datové vědy napříč cloudem a hraničními zařízeními pomocí sdílené roviny správy (Azure Resource Manager) a sdílené roviny dat (Microsoft Fabric). Azure Registr zařízení zveřejňuje prostředky a zařízení připojená prostřednictvím Operace Azure IoT jako nativních Azure prostředků, což umožňuje konzistentní správu celého majetku.

Zařízení a možnosti připojení

Oba vzory připojení zahrnují zařízení , která shromažďují data, ze kterých chcete odvodit obchodní přehledy. Následující části popisují typy zařízení v řešení Azure IoT a způsob jejich připojení.

Kategorie zařízení IoT

Je užitečné kategorizovat zařízení IoT následujícím způsobem:

• Zařízení připojená ke cloudu (kategorie 1):: Zařízení, která se připojují přímo ke cloudu. Tato kategorie zahrnuje zařízení, která se připojují ke cloudovým službám, jako jsou IoT Hub pomocí standardních protokolů, jako jsou HTTP, MQTT nebo AMQP. Tato zařízení nejsou relevantní v modelu připojeném k okraji (například Operace Azure IoT).

• Zařízení připojená k okraji (kategorie 2):: Zařízení, která se připojují ke cloudu prostřednictvím hraničního proxy serveru nebo brány. Příkladem je zařízení, které se nepřímo připojuje ke cloudu prostřednictvím zprostředkovatele MQTT v Operace Azure IoT.

• Zařízení specifické pro protokol (kategorie 3):: Tato zařízení se připojují k runtime modulu založenému na hranicích prostřednictvím konektoru, který umožňuje zařízením používat konkrétní protokol. Například server OPC UA a jeho připojená zařízení se připojují prostřednictvím konektoru pro OPC UA. Tato zařízení nejsou relevantní v modelu připojeném ke cloudu (například Azure IoT Hub).

Následující diagram znázorňuje vztahy mezi kategoriemi zařízení a cloudovými službami v modelu propojeném s cloudem:

Následující diagram znázorňuje vztahy mezi kategoriemi zařízení a edge runtime v edge-connected šabloně:

Pro zjednodušení předchozí diagramy zobrazují pouze toky dat do cloudu nebo edge runtime. Mnoho řešení umožňuje scénáře příkazů a řízení, ve kterých cloudový nebo hraniční modul runtime odesílá příkazy do zařízení. Cloudová služba může například odeslat příkaz fotoaparátu kompatibilnímu s ONVIF a přiblížit ho.

Připojení v modelu připojeném k okraji

V okrajově propojeném vzoru se zařízení IoT připojují k místnímu okrajovému prostředí, které zpracovává jejich zprávy před jejich předáním do cloudu pro uložení a analýzu. Zařízení můžou používat protokoly a standardy síťové komunikace, například:

• OPC UA v průmyslových prostředích.
• ONVIF pro správu a monitorování video zařízení.
• MQTT jako standardní protokol zasílání zpráv pro zařízení IoT.

V dříve znázorněném diagramu vzorů připojených k okraji představují southbound konektory protokoly a standardy, které zařízení používají k připojení k okrajovému prostředí.

Porovnání zařízení

Následující tabulka shrnuje aktuální možnosti zařízení a připojení:

Aktuální nabídky (GA)	Model propojený s cloudem	Okrajově propojený vzor
Typy připojených objektů	Zařízení IoT kategorie 1 a 2	Zařízení IoT kategorie 2 a 3
Protokoly připojení zařízení	HTTP, AMQP, MQTT v3.1.1	Operace Azure IoT povolí MQTT v3.1.1 a MQTT v5 pro zařízení kategorie 2; konektory umožňují další protokoly, jako jsou OPC UA, ONVIF a REST pro zařízení kategorie 3. Vlastní konektory jsou možné.
Implementace zařízení	sady SDK pro Microsoft zařízení a sady SDK pro vestavěná zařízení	Zařízení kategorie 2 můžou k připojení ke zprostředkovateli MQTT použít libovolnou knihovnu MQTT. Zařízení kategorie 3 se obvykle dodávají se standardním firmwarem.
Správa zařízení	IoT DPS, Device Update, IoT Central, Azure Registr zařízení	V rámci Operace Azure IoT použijte Azure registraci zařízení. Pomocí Akri povolte automatizované zjišťování zařízení pomocí nativních protokolů.

Služby a aplikace

V modelu propojeném s cloudem poskytují cloudové služby specifické pro IoT infrastrukturu pro připojení, monitorování a řízení vašich zařízení. V modelu připojeném k okraji hostuje prostředí edge runtime služby pro připojení, monitorování a řízení zařízení. Další cloudové služby poskytují pro vaše řešení obecné služby, jako je úložiště, analýza a vizualizace.

Registr Zařízení Azure

Registr zařízení Azure je cloudová služba, která funguje s IoT Hub i Operace Azure IoT k zajištění jednotného zobrazení vašich zařízení a průmyslových aktiv jako standardními prostředky Azure. Je klíčovou součástí adaptivního přístupu ke cloudu, protože rozšiřuje rovinu správy Azure, včetně řízení přístupu na základě role, vynucení zásad, označování, stanovení rozsahu a auditování, do vašich aktiv IoT. Mezi klíčové funkce patří:

• Unified asset representation: Zařízení připojená prostřednictvím IoT Hub a prostředků připojených prostřednictvím Operace Azure IoT jsou vyjádřena jako prostředky ARM, takže jsou viditelné a spravovatelné prostřednictvím portálu Azure, Azure CLI, Bicep a šablon ARM.
• Správa schémat a oborů názvů: Podporuje konfiguraci schémat zpráv, frekvenci vzorkování a uspořádání zdrojů do oborů názvů, které zrcadlí vaše fyzické prostředí.
• Obousměrná synchronizace: Definice a konfigurace prostředků v registru se synchronizují s okrajem, takže změny provedené v cloudu se promítnou na místě i naopak.
• Integrace s nástroji Azure: Umožňuje pracovní postupy infrastruktury jako kódu, centralizované politiky RBAC a integraci s Azure Monitor a Microsoft Defender pro konzistentní řízení napříč všemi lokalitami.

Microsoft Fabric

Microsoft Fabric je jednotná datová platforma pro Azure IoT a jedná se o rovinu sdílených dat v přístupu adaptivního cloudu. Ingestuje telemetrii ze zařízení připojených prostřednictvím IoT Hub i Operace Azure IoT a změní nezpracovaná data zařízení na užitečné přehledy pro provozní týmy, datové vědce a pracovníky s rozhodovací pravomocí. Mezi klíčové funkce pro scénáře IoT patří:

• Real-Time Intelligence: Ingestuje a analyzuje vysokofrekvenční datové proudy telemetrie ze zařízení a prostředků s podporou detekce anomálií, analýzy časových řad a živých provozních řídicích panelů.
• OneLake: Jedno spravované datové jezero, které ukládá nezpracovaná, vyčištěná a kurátorovaná data zařízení ze všech lokalit a systémů a poskytuje konzistentní základ pro úlohy umělé inteligence a analýz.
• Fabric IQ a ontologie: Modeluje vztahy mezi prostředky, umístěními a datovými body pomocí sémantických informačních modelů, aby byla data zařízení připravená pro AI a umožňovala scénáře digitálního dvojčete.
• integrace Power BI: Poskytuje bohaté vizualizace a sestavy telemetrie zařízení, provozní klíčové ukazatele výkonu a výkon procesů přímo lidem, kteří na nich působí.
• integrace Microsoft Copilot: Umožňuje provozním týmům a odborníkům na data dotazovat a zdůvodňovat nad data zařízení za pomocí přirozeného jazyka.

Oba vzory připojení směrují data do Microsoft Fabric. V modelu připojeném ke cloudu IoT Hub směruje telemetrii zařízení do Fabric. V modelu s hraničním připojením Operace Azure IoT zpracovává a transformuje data na okraji před jejich předáním do Fabric, kde je můžete dále analyzovat a vizualizovat.

Umělá inteligence (AI) a lidská inteligence

Hlavním cílem Azure IoT je přeměna nezpracované telemetrie zařízení na přehledy připravené na AI. K tomu dochází prostřednictvím postupného datového potrubí:

Etapa	Description	Kde se to stane
Nezpracovaná telemetrie	Objemová, vysokofrekvenční data shromážděná ze zařízení a prostředků	Zařízení nebo prostředek
Strukturovaná data	Data svázaná se schématy zpráv a informačními modely	Operace Azure IoT (Edge)
Kontextualizovaný a standardizovaný	Kontext prostředku (umístění, typ, relace) byl přidán; data normalizovaná na běžné jednotky a formáty	Operace Azure IoT + registr zařízení Azure
Připraveno k analýze	Vyčištěná a agregovaná data nahraná do systému OneLake	Microsoft Fabric
připravený pro AI	Sémanticky rozšířená data, modelovaná s využitím ontologií Fabric IQ, připravená ke spotřebě AI	Microsoft Fabric

AI se používá na dvou úrovních v řešení Azure IoT:

• Edge AI: Operace Azure IoT podporuje spouštění modelů odvozování AI přímo v hraničním clusteru. Toto poskytuje doby odezvy měřené v milisekundách pro vysoce prioritní scénáře, jako je kontrola kvality, detekce anomálií a bezpečnostní monitorování, aniž by bylo třeba odeslání do cloudu.
• Cloudová umělá inteligence: Microsoft Fabric poskytuje funkce umělé inteligence v cloudovém měřítku, včetně provozních agentů – agentů AI integrovaných v Real-Time Intelligence, které průběžně monitorují streamy telemetrie a automaticky provádějí opravné nebo optimalizační akce. Azure AI Foundry poskytuje centralizovanou platformu pro vytváření, trénování, ověřování a nasazování vlastních modelů AI se zásadami správného řízení na podnikové úrovni a integruje se s Fabric pro využívání modelů ve velkém měřítku.

Fabric IQ ontologie jsou klíčové pro to, aby tento datový kanál fungoval od začátku do konce. Modelováním sémantických vztahů mezi prostředky, umístěními a datovými body Fabric IQ poskytuje modelům AI a Copilot zkušenosti s obchodním kontextem, který potřebují k vytváření smysluplných přehledů – nejen statistických anomálií, ale zjištění, jak vaše operace skutečně fungují. Například Fabric IQ může rozpoznat, že teplotní anomálie na konkrétním senzoru patří do dopravníkového pásu na konkrétní výrobní lince, což umožňuje doporučení cílené údržby, nikoli obecná upozornění.

Mezi běžné scénáře AI v řešeních Azure IoT patří:

• Prediktivní údržba: Detekujte počáteční známky selhání zařízení z trendů telemetrie a naplánujte údržbu dříve, než dojde k poruše, čímž se sníží neplánované výpadky.
• Optimalizace procesů: Identifikace kritických bodů a nekonzistence napříč výrobními linkami a doporučení nápravných akcí téměř v reálném čase.
• Detekce anomálií: Nepřetržitě monitorujte živé telemetrické streamy a upozorněte operátory na neobvyklé vzory při jejich vzniku.
• Připojení pracovníci: Zobrazování přehledů a doporučení generovaných umělou inteligencí pro pracovníky v terénu prostřednictvím provozních řídicích panelů a dotazů přirozeného jazyka využívajících Microsoft Copilot.

Cloudové služby IoT

V řešení IoT připojeném ke cloudu obvykle cloudové služby IoT:

• Z vašich zařízení můžete přijímat data ze snímačů ve velkém měřítku a určovat, jak tato data zpracovat a uložit.
• Odesílání příkazů z cloudu do konkrétních zařízení
• Zřiďte zařízení a určete, která zařízení se můžou připojit k vaší infrastruktuře.
• Můžete řídit stav zařízení a monitorovat jejich aktivity.
• Správa firmwaru nainstalovaného na vašich zařízeních

Například v řešení pro vzdálené monitorování čerpací stanice ropy používají služby data snímačů z čerpadel k identifikaci neobvyklého chování. Když cloudová služba identifikuje anomálii, může automaticky odeslat do zařízení příkaz, který provede nápravnou akci. Tento proces implementuje automatizovanou smyčku zpětné vazby mezi zařízením a cloudem, která výrazně zvyšuje efektivitu řešení.

Modul runtime Edge

V hraničně připojeném modelu jsou místní služby hostované v prostředí hraničního runtime obvykle:

• Spravujte připojení k vašim zařízením prostřednictvím jižních konektorů.
• Přijímat data ve velkém měřítku ze zařízení a určit, kam se mají zprávy směrovat pro další zpracování.
• Přesměrovávat příkazy z cloudu na konkrétní zařízení.
• Proveďte nějaké místní zpracování zpráv. V Operace Azure IoT se toto zpracování provádí na severových spojnicách.

Porovnání služeb IoT

Následující tabulka shrnuje aktuální možnosti služeb a okrajových aplikací.

Aktuální nabídky (GA)	Model propojený s cloudem	Okrajově propojený vzor
Služby	IoT Hub, IoT DPS, IoT Hub Aktualizace zařízení, Azure Digital Twins, Azure Registr zařízení	Operace Azure IoT s registrem zařízení Azure.
Datová platforma	Microsoft Fabric (Real-Time Intelligence, OneLake, Power BI)	Microsoft Fabric (Real-Time Intelligence, OneLake, Power BI). Operace Azure IoT předzpracovává a transformuje data na okraji, než je předá do Fabric.

Porovnání nasazení

Následující tabulka shrnuje aktuální možnosti nasazení:

Aktuální nabídky (GA)	Model propojený s cloudem	Okrajově propojený vzor
Topologie	Zařízení se připojují přímo ke službám cloudového zasílání zpráv, jako jsou IoT Hub. Správa v cloudu pomocí Azure Resource Manager (ARM), nebo balíčků SDK služby IoT Hub.	Operace Azure IoT poskytuje způsob připojení zařízení k místnímu clusteru Kubernetes. Zařízení se připojují ke zprostředkovateli Operace Azure IoT MQTT, a to buď přímo přes standardní síťové protokoly, nebo prostřednictvím zprostředkujících zařízení. Spravované v cloudu pomocí Azure Arc služeb.
Infrastruktura	Cloudové služby, jako jsou IoT Hub a standardní výpočetní zařízení, která obsahují procesor/MPU nebo omezená a vložená zařízení obsahující MCU.	Operace Azure IoT, která běží v clusteru Kubernetes a zařízení, která se připojují ke clusteru. Zařízení můžou zahrnovat standardní výpočetní zařízení, která obsahují procesor/MPU, nebo omezená a vložená zařízení, která obsahují MCU.

Správa řešení

Microsoft strategie Azure IoT je založená na přístupu adaptivního cloudu, který sjednocuje týmy, distribuované weby a různorodé systémy do jednoho provozu, zabezpečení, aplikace a datového modelu. Tento přístup umožňuje inteligentní konvergenci OT, IT a datových věd, takže ke správě a monitorování hraničních, cloudových a hybridních řešení můžete použít stejné technologie cloudu a umělé inteligence.

Adaptivní cloudový přístup má dva klíčové pilíře:

• Rovina správy sdílená založená na Azure Resource Manager (ARM). Tato vrstva rozšiřuje správu Azure – RBAC, vynucování zásad, auditování a monitorování – na zařízení připojená ke cloudu i okrajové zdroje.
• Sdílená rovina dat založená na Microsoft Fabric. Tato platforma poskytuje jednotnou základnu pro ukládání, zpracování a analýzu dat z cloudových a okrajových zdrojů, což umožňuje přehledy připravené pro AI od výrobní haly až po zasedací místnost.

Další kroky

Navrhované další kroky k prozkoumání Azure IoT dále zahrnují:

• Co je Operace Azure IoT?
• Co je Azure IoT Hub?

Další informace o architekturách Azure IoT najdete tady:

• osvědčené architektonické postupy pro Azure IoT Hub
• Architektury IoT v Azure Architecture Center