조명, 전력, 인터넷에 연결된 IoT

Azure Databricks
Azure IoT Hub
Azure Machine Learning
Azure Synapse Analytics
Power BI

솔루션 아이디어

이 문서는 솔루션 아이디어입니다. 잠재적인 사용 사례, 대체 서비스, 구현 고려 사항 또는 가격 책정 지침과 같은 추가 정보로 콘텐츠를 확장하려면 GitHub 피드백을 제공하여 알려주세요.

이 문서에서는 원격 위치에 전력, 조명 및 인터넷 서비스를 제공하는 IoT(사물 인터넷) 솔루션에 대해 설명합니다.

아키텍처

애플리케이션 솔루션

Azure Application Gateway 및 클라우드 애플리케이션 구성요소와 상호 작용하는 사용자 인터페이스를 보여 주는 다이어그램

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데이터 흐름

최종 사용자 인터페이스가 있는 컨테이너화된 마이크로 서비스 앱입니다.

  1. 현장 판매 및 서비스 에이전트는 모바일 플랫폼을 사용하여 Azure Application Gateway를 통해 클라우드 애플리케이션과 상호 작용합니다. 최종 사용자는 기본 제공 인터페이스 또는 모바일 앱을 사용하여 디바이스에 액세스하고 제어합니다.
  2. Application Gateway는 메시징 프로토콜을 사용하여 사용자 및 운영자와 상호 작용합니다.
  3. 클라우드 앱은 ID 및 액세스 관리, 디바이스 업그레이드, 알림 및 상거래 서비스와 같은 기능과 인터페이스를 제공하는 컨테이너화된 마이크로 서비스로 구성됩니다.
  4. 사용된 기능에 따라 앱은 비정형 데이터 스토리지용 Azure Blob Storage, 대규모 정형 데이터베이스용 Azure Cosmos DB, 엔터테인먼트 콘텐츠용 Azure Media Services와 같은 Azure 서비스 및 리소스에 액세스합니다.
  5. 또한 IoT 게이트웨이는 스트리밍 원격 분석 및 사용자 데이터를 분석 및 ML(기계 학습)에 사용하기 위해 Azure IoT Hub 통해 클라우드로 보냅니다.

분석 및 기계 학습 솔루션

프로세스의 비즈니스 인텔리전스 부분에는 다음과 같은 데이터 분석 및 제어 루프가 포함됩니다.

디바이스를 제어하기 위해 학습된 AI 모델을 통해 사후 처리된 원격 분석 데이터를 실행하는 분석 루프를 보여 주는 다이어그램
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데이터 흐름

  1. IoT Hub는 IoT 디바이스에서 스트리밍 원격 분석 및 사용자 데이터를 수신하고 Azure Functions를 통해 이벤트를 Azure Databricks로 라우팅합니다.
  2. Azure Databricks는 이벤트 데이터를 ETL(추출, 변환 및 로드)합니다.
  3. Azure Databricks는 Azure Functions를 사용하여 일부 이벤트(예: 경보)를 조치를 위해 고객 지원 앱에 직접 보냅니다.
  4. Azure Databricks는 분석을 수행하고 데이터를 저장하는 Azure Synapse로 ETL 데이터를 보냅니다.
  5. Power BI 보고서는 분석된 데이터 및 인사이트를 사용합니다. 서비스 공급자는 시스템 평가 및 향후 계획에 데이터를 사용할 수 있습니다.
  6. Azure Machine Learning은 Databricks 클러스터를 사용하여 전원 관리를 위한 ML 모델을 학습 및 재학습시킵니다. 모델 재학습은 Azure Cosmos DB에서 현재 데이터를 저장된 외부 데이터(예: 과거 날씨 및 예보)와 결합합니다.
  7. 재학습된 모델은 모델을 패키지하고 재학습된 모델을 IoT Hub로 보내는 파이프라인을 트리거합니다. IoT Hub는 장치 관리에 사용할 업데이트된 모델을 IoT 디바이스로 보냅니다.

구성 요소

  • Azure Application Gateway는 클라우드 웹앱과 주고받는 트래픽을 관리하고 부하를 분산합니다.
  • AKS(Azure Kubernetes Service)Docker 컨테이너화된 앱의 Kubernetes 오케스트레이션을 호스트하고 간소화합니다.
  • Azure Container Registry는 대규모 AKS 애플리케이션을 지원하는 관리형 프라이빗 레지스트리 서비스입니다.
  • Azure IoT Hub는 IoT 애플리케이션과 디바이스 사이의 양방향 커뮤니케이션을 위한 중앙 클라우드 메시지 허브입니다.
  • Azure Databricks는 빅 데이터 파이프라인을 위한 빠르고 쉬우며 협업이 가능한 Apache Spark 기반 분석 서비스입니다.
  • Azure Synapse Analytics(이전의 SQL Data Warehouse)는 엔터프라이즈 데이터 웨어하우징과 빅 데이터 분석을 통합하는 분석 서비스입니다.
  • Power BI는 데이터를 일관되고 몰입도가 높은 대화형 시각화 및 보고서로 변환하는 소프트웨어 서비스, 앱 및 커넥터의 컬렉션입니다.
  • Azure Machine Learning은 기존 데이터를 사용하여 미래의 동작, 결과 및 추세를 예측하는 클라우드 기반 ML 환경입니다.

시나리오 정보

가정 및 중소기업의 에너지 및 인터넷 허브 역할을 할 수 있는 IoT 디바이스에 대한 솔루션을 기반으로 하는 대규모 통신 회사입니다.

IoT 디바이스에는 데이터 전송 및 맞춤형 서비스 제공을 위한 허브 역할을 하는 IoT 게이트웨이가 있습니다. 이 디바이스는 옥상 태양 전지판을 사용하여 LED 조명, USB 전원 및 셀룰러 연결을 제공하는 배터리를 충전합니다. 게이트웨이는 태양 전지판, 배터리 및 출력 디바이스에서 원격 분석 데이터를 수집하고 전송합니다. 솔루션에는 통합 SIM 카드가 있는 IoT 디바이스 및 사용자 인터페이스를 제공하는 태블릿도 포함되어 있습니다.

기본 IoT 디바이스는 LED 조명, USB 디바이스 충전, 인터넷 연결 및 경고 및 챗봇을 통한 사용자 지원을 제공합니다. 사용자는 요청 시 또는 구독을 통해 더 많은 서비스와 콘텐츠를 얻을 수 있습니다.

전체 솔루션은 Azure 플랫폼 기반 모바일 앱과 IoT 연결 디바이스를 결합합니다. 이 솔루션은 높은 안정성과 최소한의 가동 중지 시간으로 깨끗하고 저렴한 전력 및 인터넷 서비스를 제공합니다.

Azure는 이 IoT 솔루션에서 두 가지 주요 작업 흐름을 지원합니다.

  • 실시간 IoT 디바이스 원격 분석은 일시적 또는 장기간 실행되는 변칙을 감지합니다. 시스템은 실시간 챗봇을 통해 응답하고 디바이스 작업을 수행할 수 있습니다. 예를 들어 저전력 조건에서 디바이스는 백그라운드 또는 비활성 기능에 대한 전력 사용량을 줄일 수 있습니다. 사용자는 적극적으로 사용 중인 서비스에 대해 계속해서 좋은 경험을 얻을 수 있습니다.

  • 사후 처리 데이터 분석 및 기계 학습은 사용량 및 인시던트 평가를 통해 예측 유지 관리 및 향후 요구 사항을 결정합니다. 경고는 고객에게 곧 고장날 것으로 예상되는 부품에 대해 알릴 수 있습니다.

잠재적인 사용 사례

이 솔루션은 다음과 같은 시나리오 및 산업에서 사용할 수 있습니다.

  • 중앙 집중식 전력 및 인터넷 연결이 제한된 위치
  • 콘텐츠 및 프로그래밍을 제공하는 뉴스, 엔터테인먼트 및 교육 기관
  • 온라인 상거래 및 뱅킹 서비스를 제공하는 금융 기관
  • 정부 및 공중 보건 기관(응급 및 지원 통신용)

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