IoT 플러그 앤 플레이 디지털 트윈 이해

아티클
02/25/2024

IoT 플러그 앤 플레이 장치는 DTDL(디지털 트윈 정의 언어) 스키마에서 설명하는 모델을 구현합니다. 모델은 특정 장치에 포함될 수 있는 구성 요소, 속성, 명령 및 원격 분석 메시지 집합을 설명합니다.

참고 항목

DTDL은 IoT 플러그 앤 플레이에만 국한되지 않습니다. Azure Digital Twins와 같은 다른 IoT 서비스는 이를 사용하여 건물 및 에너지 네트워크와 같은 전체 환경을 나타냅니다.

Azure IoT 서비스 Sdk에는 서비스에서 장치의 디지털 트윈을 상호작용할 수 있도록 하는 Api가 포함되어 있습니다. 예를 들어, 서비스는 디지털 트윈에서 장치 속성을 읽거나 디지털 트윈을 사용하여 장치에서 명령을 호출할 수 있습니다. 자세히 알아보려면 IoT Hub 디지털 트윈 예시를 참조하세요.

이 문서의 IoT 플러그 앤 플레이 장치 예시에서는 자동 온도 조절기 구성 요소를 포함하는 온도 컨트롤러 모델을 구현합니다.

장치 쌍 및 디지털 트윈

또한 Azure IoT Hub 디지털 트윈에 더불어 연결된 모든 디바이스에 대한 디바이스 쌍을 유지 관리합니다. 장치 쌍은 장치 속성을 표현한다는 점에서 디지털 트윈과 비슷합니다. Iot hub는 IoT 플러그 앤 플레이 디바이스가 처음으로 프로비전될 때 디지털 트윈 및 디바이스 쌍을 초기화합니다. Azure IoT 서비스 Sdk에는 장치 쌍과 상호작용하기 위한 Api가 포함되어 있습니다.

디바이스 쌍은 메타데이터, 구성, 조건을 비롯한 디바이스 상태 정보를 저장하는 JSON 문서입니다. 자세히 알아보려면 IoT Hub 서비스 클라이언트 예시를 참조하세요. 디바이스 및 솔루션 제조업체 모두 동일한 디바이스 쌍 API 및 SDK 집합을 통해 IoT 플러그 앤 플레이 규칙을 사용하여 디바이스 및 솔루션을 구현할 수 있습니다. 장치 쌍에서 쓰기 가능한 속성의 상태는 원하는 속성 및 보고된 속성 섹션으로 나뉩니다. 모든 읽기 전용 속성은 보고된 속성 섹션 내에서 사용할 수 있습니다.

디지털 트윈 API는 구성 요소, 속성 및 명령과 같은 고급 DTDL 구문에서 작동하며 솔루션 제조업체가 IoT 플러그 앤 플레이 솔루션을 더 쉽게 만들 수 있도록 합니다. 디지털 트윈에는 속성의 현재 및 원하는 상태에 대한 통합 보기가 있습니다. 지정된 속성의 동기화 상태는 해당 기본 구성 요소 $metadata 섹션에 저장됩니다.

장치 쌍 JSON 예시

다음 조각은 JSON 개체로 형식이 지정된 IoT 플러그 앤 플레이 장치 쌍을 보여줍니다.

{
  "deviceId": "sample-device",
  "modelId": "dtmi:com:example:TemperatureController;1",
  "version": 15,
  "properties": {
    "desired": {
      "thermostat1": {
        "__t": "c",
        "targetTemperature": 21.8
      },
      "$metadata": {...},
      "$version": 4
    },
    "reported": {
      "serialNumber": "alwinexlepaho8329",
      "thermostat1": {
        "maxTempSinceLastReboot": 25.3,
        "__t": "c",
        "targetTemperature": {
          "value": 21.8,
          "ac": 200,
          "ad": "Successfully executed patch",
        }
      },
      "$metadata": {...},
      "$version": 11
    }
  }
}

디지털 트윈 예시

다음 조각은 JSON 개체로 형식이 지정된 디지털 트윈을 보여줍니다.

{
  "$dtId": "sample-device",
  "serialNumber": "alwinexlepaho8329",
  "thermostat1": {
    "maxTempSinceLastReboot": 25.3,
    "targetTemperature": 21.8,
    "$metadata": {
      "targetTemperature": {
        "desiredValue": 21.8,
        "desiredVersion": 4,
        "ackVersion": 4,
        "ackCode": 200,
        "ackDescription": "Successfully executed patch",
        "lastUpdateTime": "2020-07-17T06:11:04.9309159Z"
      },
      "maxTempSinceLastReboot": {
         "lastUpdateTime": "2020-07-17T06:10:31.9609233Z"
      }
    }
  },
  "$metadata": {
    "$model": "dtmi:com:example:TemperatureController;1",
    "serialNumber": {
      "lastUpdateTime": "2020-07-17T06:10:31.9609233Z"
    }
  }
}

다음 표에서는 디지털 트윈 JSON 개체의 필드에 대해 설명합니다.

필드 이름	설명
`$dtId`	디바이스 디지털 트윈의 ID를 나타내는 사용자 제공 문자열
`{propertyName}`	JSON의 속성 값
`$metadata.$model`	[선택 사항] 이 디지털 트윈의 특징을 나타내는 모델 인터페이스의 ID
`$metadata.{propertyName}.desiredValue`	[쓰기 가능한 속성에만 해당] 지정된 속성의 원하는 값
`$metadata.{propertyName}.desiredVersion`	[쓰기 가능한 속성에만 해당] IoT Hub에 의해 관리되는 원하는 값의 버전
`$metadata.{propertyName}.ackVersion`	[필수, 쓰기 가능한 속성에만 해당] 디지털 트윈을 구현하는 디바이스에서 승인한 버전으로, 원하는 버전보다 이상이어야 합니다.
`$metadata.{propertyName}.ackCode`	[필수, 쓰기 가능한 속성에만 해당] 디지털 트윈을 구현하는 디바이스 앱에서 반환된 `ack` 코드
`$metadata.{propertyName}.ackDescription`	[선택 사항, 쓰기 가능한 속성에만 해당] 디지털 트윈을 구현하는 디바이스 앱에서 반환된 `ack` 설명
`$metadata.{propertyName}.lastUpdateTime`	IoT Hub는 장치에서 속성의 마지막 업데이트 타임스탬프를 유지 관리합니다. 타임스탬프는 UTC 형식이며 ISO8601 형식 YYYY-MM-DDTHH:MM:SS.mmmZ로 인코딩됩니다.
`{componentName}`	구성 요소의 속성 값과 메타데이터를 포함하는 JSON 개체입니다.
`{componentName}.{propertyName}`	JSON에서 구성 요소의 속성 값
`{componentName}.$metadata`	구성 요소에 대한 메타데이터 정보.

속성

속성은 엔터티의 상태를 나타내는 데이터 필드입니다(예: 많은 개체 지향 프로그래밍 언어의 속성).

읽기 전용 속성

DTDL 스키마:

{
    "@type": "Property",
    "name": "serialNumber",
    "displayName": "Serial Number",
    "description": "Serial number of the device.",
    "schema": "string"
}

이 예시에서 alwinexlepaho8329는 장치에서 보고한 serialNumber 읽기 전용 속성의 현재 값입니다.

다음 조각은 serialNumber 속성의 나란한 JSON 표현을 보여줍니다.

디바이스 쌍

"properties": {
"reported": {
"serialNumber": "alwinexlepaho8329"
}
}

디지털 트윈

"serialNumber": "alwinexlepaho8329"

쓰기 가능 속성

다음 예에서는 기본 구성 요소의 쓰기 가능 속성을 보여줍니다.

DTDL:

{
  "@type": "Property",
  "name": "fanSpeed",
  "displayName": "Fan Speed",
  "writable": true,
  "schema": "double"
}

디바이스 쌍

{
"properties": {
"desired": {
"fanSpeed": 2.0,
},
"reported": {
"fanSpeed": {
"value": 3.0,
"ac": 200,
"av": 1,
"ad": "Successfully executed patch version 1"
}
}
},
}

디지털 트윈

{
"fanSpeed": 3.0,
"$metadata": {
"fanSpeed": {
"desiredValue": 2.0,
"desiredVersion": 2,
"ackVersion": 1,
"ackCode": 200,
"ackDescription": "Successfully executed patch version 1",
"lastUpdateTime": "2020-07-17T06:10:31.9609233Z"
}
}
}

이 예시에서 3.0 는 장치에서 보고하는 fanSpeed 속성의 현재 값입니다. 2.0는 솔루션에 의해 설정되는 원하는 값입니다. 루트 수준 속성의 원하는 값 및 동기화 상태는 디지털 트윈의 루트 수준 $metadata 내에서 설정됩니다. 장치가 온라인 상태가 되면 이 업데이트를 적용하고 업데이트된 값을 다시 보고할 수 있습니다.

구성 요소

구성 요소를 사용하면 모델 인터페이스를 다른 인터페이스의 어셈블리로 빌드할 수 있습니다. 예를 들어 자동 온도 조절기 인터페이스를 구성 요소 thermostat1 및 thermostat2로 온도 컨트롤러 모델 모델에 통합할 수 있습니다.

장치 쌍에서 구성 요소는 { "__t": "c"} 표식으로 식별됩니다. 디지털 트윈에서 $metadata이 있으면 구성 요소가 표시됩니다.

이 예시에서 thermostat1은 다음 두 개의 속성을 포함하는 구성 요소입니다.

maxTempSinceLastReboot는 읽기 전용 속성입니다.
targetTemperature은 장치에서 성공적으로 동기화된 쓰기 가능한 속성입니다. 이러한 속성의 원하는 값과 동기화 상태는 구성 요소의 $metadata에 있습니다.

다음 조각은 thermostat1 구성요소의 나란한 JSON 표현을 보여줍니다.

디바이스 쌍

"properties": {
"desired": {
"thermostat1": {
"__t": "c",
"targetTemperature": 21.8
},
"$metadata": {
},
"$version": 4
},
"reported": {
"thermostat1": {
"maxTempSinceLastReboot": 25.3,
"__t": "c",
"targetTemperature": {
"value": 21.8,
"ac": 200,
"ad": "Successfully executed patch",
"av": 4
}
},
"$metadata": {
},
"$version": 11
}
}

디지털 트윈

"thermostat1": {
"maxTempSinceLastReboot": 25.3,
"targetTemperature": 21.8,
"$metadata": {
"targetTemperature": {
"desiredValue": 21.8,
"desiredVersion": 4,
"ackVersion": 4,
"ackCode": 200,
"ackDescription": "Successfully executed patch",
"lastUpdateTime": "2020-07-17T06:11:04.9309159Z"
},
"maxTempSinceLastReboot": {
"lastUpdateTime": "2020-07-17T06:10:31.9609233Z"
}
}
}

디지털 트윈 API

디지털 트윈 Api에는 디지털 트윈 가져오기, 디지털 트윈 업데이트, 구성 요소 호출 명령 디지털 트윈 관리를 위한 명령 작업 호출 등이 포함됩니다. REST API를 직접 사용하거나 서비스 SDK 중 하나를 통해 사용할 수 있습니다.

디지털 쌍 변경 이벤트

디지털 트윈 변경 이벤트를 사용하도록 설정하면 현재 또는 원하는 구성 요소나 속성 값이 변경될 때마다 이벤트가 트리거됩니다. 디지털 트윈 변경 이벤트는 JSON 패치 형식으로 생성됩니다. 쌍 변경 이벤트를 사용하도록 설정하면 장치 쌍 형식으로 해당 이벤트가 생성됩니다.

장치 및 디지털 트윈 이벤트에 대해 라우팅을 사용하도록 설정하는 방법에 대한 자세한 내용은 IoT Hub 메시지 라우팅을 사용하여 여러 엔드포인트로 장치-클라우드 메시지 보내기를 참조하세요. 메시지 형식을 이해하려면 IoT Hub 메시지 생성하기 및 읽기를 참조하세요.

예를 들어 다음 디지털 트윈 변경 이벤트는 targetTemperature가 솔루션에 의해 설정된 경우에 트리거됩니다.

iothub-connection-device-id:sample-device
iothub-enqueuedtime:7/17/2020 6:11:04 AM
iothub-message-source:digitalTwinChangeEvents
correlation-id:275d463fa034
content-type:application/json-patch+json
content-encoding:utf-8
[
  {
    "op": "add",
    "path": "/thermostat1/$metadata/targetTemperature",
    "value": {
      "desiredValue": 21.8,
      "desiredVersion": 4
    }
  }
]

다음 디지털 트윈 변경 이벤트는 장치가 위의 원하는 변경 내용이 적용되었음을 보고할 때 트리거됩니다.

iothub-connection-device-id:sample-device
iothub-enqueuedtime:7/17/2020 6:11:05 AM
iothub-message-source:digitalTwinChangeEvents
correlation-id:275d464a2c80
content-type:application/json-patch+json
content-encoding:utf-8
[
  {
    "op": "add",
    "path": "/thermostat1/$metadata/targetTemperature/ackCode",
    "value": 200
  },
  {
    "op": "add",
    "path": "/thermostat1/$metadata/targetTemperature/ackDescription",
    "value": "Successfully executed patch"
  },
  {
    "op": "add",
    "path": "/thermostat1/$metadata/targetTemperature/ackVersion",
    "value": 4
  },
  {
    "op": "add",
    "path": "/thermostat1/$metadata/targetTemperature/lastUpdateTime",
    "value": "2020-07-17T06:11:04.9309159Z"
  },
  {
    "op": "add",
    "path": "/thermostat1/targetTemperature",
    "value": 21.8
  }
]

참고 항목

장치와 디지털 트윈 변경 알림에서 모두 설정되면 쌍 변경 알림 메시지가 두 배가 됩니다.

다음 단계

이제 디지털 트윈에 대해 알아보았으므로 다음과 같은 추가 리소스가 있습니다.