Definování architektury služby IoT
Tým pro správu Adatum chce využít funkce IoT k rozšíření rozsahu služeb, které poskytuje svým zákazníkům, včetně automatizovaného monitorování, upozorňování a samoobslužné údržby inteligentních zařízení. Váš vývojový tým plánuje poskytovat požadované funkce implementací robustního a funkčního kanálu IoT způsobem, který dodržuje základní principy návrhu aplikací nativních pro cloud. K dosažení tohoto cíle se rozhodnete prozkoumat koncepty architektury služeb IoT.
Co je architektura služeb IoT?
Pojem Internet věcí (IoT) představuje síť propojených zařízení, která se podílejí na generování, zpracování nebo ukládání telemetrických dat generovaných senzorem. Řešení IoT se na vysoké úrovni skládá ze dvou primárních skupin komponent:
- Na straně zařízení. Tato skupina zahrnuje zařízení, která slouží primárně jako zdroje telemetrie, ale můžou také provádět počáteční zpracování a analýzu telemetrie.
- Na straně cloudu. Tato skupina zahrnuje cloudové služby, které jsou optimalizované pro shromažďování, trvalost a analýzu dat.
V zamýšleném návrhu představují inteligentní chladničky stranu zařízení, zatímco Azure IoT Central a Azure Cosmos DB pojmout shromažďování, trvalost a analýzy dat.
Další přístup k architektuře služeb IoT ho rozdělí na věci, Přehledy a akce. Věci představují zařízení IoT generující telemetrii, která se prostřednictvím analýzy založené na Přehledy změní na akce, které poskytují smysluplné obchodní výhody. Jako příklad zvažte senzor na inteligentní lednici (věc), která odesílá data o teplotě. Tato data slouží jako základ vyhodnocení, zda je lednice plně funkční (přehled). Přehled zase může aktivovat upozornění, které vede k aktualizovanému plánu údržby (akce).
Podrobnější aspekty architektury Azure IoT umožňují rozlišovat mezi jeho jádry a volitelnými komponentami. Mezi základní komponenty patří:
- Zařízení IoT, která se můžou bezpečně zaregistrovat v cloudu a podporovat odesílání a příjem dat.
- Služba cloudové brány, která obsluhuje roli centra, předává data ze zařízení a poskytuje možnosti správy zařízení.
- Procesory datových proudů, které využívají data zařízení, integrují se se součástmi zpracování dat a doručují data do úložiště.
- Rozsah úložišť dat, která poskytují trvalost a agregaci dat. Úložiště může být součástí horké nebo teplé cesty nebo studené cesty. Horká nebo teplá cesta se skládá z dat potřebných pro generování sestav a vizualizaci téměř v reálném čase. Studená cesta se skládá z dat uložených po delší dobu a používá se k dávkovému zpracování.
- Analytické služby, které načítají přehledy z nezpracovaných telemetrických dat a integrují se s obchodními procesy a systémy, jako je řízení vztahů se zákazníky (CRM).
- Rozhraní pro programování a správu, která zjednodušují správu řešení IoT.
Mezi volitelné součásti patří:
- Zařízení IoT Edge, která slouží jako zprostředkovatelé pro správu a tok dat pro zařízení IoT, kdykoli je přímá komunikace s cloudem omezená nebo není možná. Můžou například hrát roli při zřizování zařízení, filtrování dat, agregaci, ukládání do vyrovnávací paměti, překladu protokolu nebo zpracování pravidel událostí.
- Služby transformace dat, které provádějí úlohy příchozího přenosu dat, jako je překlad protokolu, převod dat a agregace dat.
- Subsystém správy uživatelů, který implementuje řízení přístupu na základě role (RBAC) a umožňuje delegování úloh správy.
- Strojové učení, které analyzuje telemetrická data za účelem zjišťování trendů a korelací a poskytuje funkce, jako je prediktivní analýza.
- Hromadné služby zřizování zařízení, které se týkají scénářů zahrnujících nasazení ve velkém měřítku
Datový kanál služeb IoT
Tok dat generovaných zařízením se obvykle skládá z několika fází, mezi které patří:
- Úložiště: Tato fáze zahrnuje zachování dat v krátkodobém nebo dlouhodobém horizontu a spoléhání se na technologie, jako jsou mezipaměti v paměti, dočasné fronty, databáze a datová jezera.
- Směrování: Tato fáze zahrnuje doručování dat do jednoho nebo více koncových bodů úložiště, procesů analýzy a akcí.
- Analýza. Tato fáze se skládá z vyhodnocení a zpracování záznamů dat na základě přizpůsobitelných kritérií.
- Akce. Tato fáze zahrnuje reagování na přizpůsobitelná pravidla, která řeší podmínku označenou stavem nebo hodnotou shromážděných dat.
Technologie a služby Azure IoT
Microsoft nabízí komplexní portfolio služeb, které poskytují různé typy funkcí IoT, včetně:
- Azure IoT Central. Tato služba implementuje širokou škálu funkcí IoT, včetně shromažďování telemetrie, zpracování, analýzy a zabezpečené správy zařízení. Azure IoT Central zahrnuje následující funkce.
- Pomáhá minimalizovat úsilí o vlastní vývoj a režijní náklady na správu.
- Umožňuje používat agilitu a škálovatelnost cloudu.
- Podporuje integrovanou integraci s několika dalšími službami Azure.
- Zjednodušuje vývoj a implementaci vlastních řešení IoT a podporuje ad hoc testování pomocí integrovaných napodobených zařízení.
- Integruje se s Přehledy Time Series a může definovat pravidla pro generování výstrah. Tato integrace vám může pomoct eliminovat potřebu vyhrazených služeb zpracování datových proudů, jako je Stream Analytics.
- Azure IoT Hub Tato služba je optimalizovaná pro spolehlivou a zabezpečenou obousměrnou komunikaci mezi zařízeními IoT a cloudovými službami. Stejně jako Azure IoT Central zahrnuje službu Device Provisioning Service (DPS) jako pomocnou službu pro hromadné zřizování zařízení IoT s nulovým dotykem.
- Azure Time Series Insights. Tato vysoce výkonná služba analýzy, úložiště a vizualizace pro data časových řad poskytuje funkce, jako je filtrování a agregace. Mezi její možnosti vizualizace patří podpora překrytí různých časových řad, porovnání řídicích panelů, přístupných tabulkových zobrazení a heat map. Azure Time Series také nabízí knihovnu ovládacích prvků JavaScriptu, která usnadňuje vkládání grafů časových řad do vlastních aplikací. Služba je optimalizovaná pro scénáře, které vyžadují agregaci nad velkými sadami dat.
Azure také poskytuje širokou škálu možností pro analýzu dat, zpracování událostí a úložiště, které se všechna snadno integrují s komponentami IoT.