IoT-servicearchitectuur definiëren
Het managementteam van Adatum wil IoT-mogelijkheden gebruiken om het bereik van services die het levert aan zijn klanten uit te breiden, waaronder geautomatiseerde bewaking, waarschuwingen en selfservice van slimme apparaten. Uw ontwikkelteam is van plan om de gewenste functionaliteit te bieden door een robuuste en functierijke IoT-pijplijn te implementeren op een manier die voldoet aan de fundamentele ontwerpprincipes van cloudeigen toepassingen. Om dit doel te bereiken, besluit u de concepten van de Architectuur van IoT-services te verkennen.
Wat is de Architectuur van IoT-services?
De term Internet of Things (IoT) vertegenwoordigt een netwerk van onderling verbonden apparaten die betrokken zijn bij het genereren, verwerken of opslaan van door sensor gegenereerde telemetrie. Op hoog niveau bestaat een IoT-oplossing uit twee primaire groepen onderdelen:
- Apparaatzijde. Deze groep omvat apparaten die voornamelijk fungeren als bronnen van telemetrie, maar die mogelijk ook de eerste telemetrieverwerking en -analyse uitvoeren.
- Cloudzijde. Deze groep bevat cloudservices die zijn geoptimaliseerd voor gegevensverzameling, persistentie en analyse.
In uw beoogde ontwerp vertegenwoordigen slimme koelkasten de apparaatzijde, terwijl Azure IoT Central en Azure Cosmos DB geschikt zijn voor gegevensverzameling, persistentie en analyse.
Een andere benadering van de IoT-servicesarchitectuur verdeelt deze in Things, Insights en Actions. Dingen vertegenwoordigen IoT-apparaten die telemetrie genereren die, via analyse op basis van inzichten, worden omgezet in Acties, die zinvolle zakelijke voordelen bieden. Denk bijvoorbeeld aan een sensor op een slimme koelkast (het ding), waarmee temperatuurgegevens worden verzonden. Deze gegevens dienen als basis voor evaluatie of de koelkast volledig operationeel is (het inzicht). Het inzicht kan op zijn beurt een waarschuwing activeren die leidt tot een bijgewerkt onderhoudsschema (de actie).
Met een gedetailleerdere overweging van de Azure IoT-architectuur kunt u onderscheid maken tussen de kernonderdelen en optionele onderdelen. De belangrijkste onderdelen zijn:
- IoT-apparaten die zich veilig kunnen registreren bij de cloud en ondersteuning bieden voor het verzenden en ontvangen van gegevens.
- Een cloudgatewayservice die de rol van een hub dient, gegevens van apparaten doorsturen en mogelijkheden biedt voor apparaatbeheer.
- Streamprocessors die de apparaatgegevens verbruiken, integreren met onderdelen voor gegevensverwerking en gegevens leveren in de opslag.
- Een reeks gegevensarchieven die gegevenspersistentie en aggregatie bieden. Opslag kan deel uitmaken van het dynamische of warme pad of het koude pad. Het dynamische of warme pad bestaat uit de gegevens die nodig zijn voor bijna realtime rapportage en visualisatie. Het koude pad bestaat uit gegevens die zijn opgeslagen voor een langere termijn en worden gebruikt voor batchverwerking.
- Analyseservices die inzichten ophalen uit onbewerkte telemetriegegevens en integreren met bedrijfsprocessen en systemen, zoals Crm (Customer Relationship Management).
- Programmeer- en beheerinterfaces die het beheer van IoT-oplossingen vereenvoudigen.
Optionele onderdelen zijn onder andere:
- IoT Edge-apparaten die fungeren als brokers voor beheer en gegevensstroom voor IoT-apparaten, wanneer directe communicatie met de cloud beperkt is of niet mogelijk is. Ze kunnen bijvoorbeeld een rol spelen bij het inrichten van apparaten, gegevensfiltering, aggregatie, buffering, protocolomzetting of verwerking van gebeurtenisregels.
- Services voor gegevenstransformatie die inkomend verkeer uitvoeren, zoals protocolomzetting, gegevensconversie en gegevensaggregatie.
- Een subsysteem voor gebruikersbeheer dat op rollen gebaseerd toegangsbeheer (RBAC) implementeert en waarmee beheertaken kunnen worden gedelegeerd.
- Machine learning die telemetriegegevens analyseert om trends en correlaties te detecteren en functionaliteit biedt, zoals predictive analytics.
- Services voor bulksgewijs inrichten van apparaten die geschikt zijn voor scenario's met grootschalige implementaties.
Gegevenspijplijn voor IoT-services
De stroom van door het apparaat gegenereerde gegevens bestaat doorgaans uit verschillende fasen, waaronder:
- Opslag. Deze fase omvat het behouden van gegevens voor een korte of langere termijn, afhankelijk van technologieën zoals in-memory caches, tijdelijke wachtrijen, databases en data lakes.
- Routering. Deze fase omvat het leveren van gegevens aan een of meer opslageindpunten, analyseprocessen en acties.
- Analyse. Deze fase bestaat uit het evalueren en verwerken van gegevensrecords op basis van aanpasbare criteria.
- Actie. Deze fase omvat het reageren op aanpasbare regels om een voorwaarde aan te pakken die wordt aangegeven door de status of waarde van verzamelde gegevens.
Azure IoT-services en -technologieën
Microsoft biedt een uitgebreide portfolio met services die verschillende soorten IoT-functionaliteit leveren, waaronder:
- Azure IoT Central. Deze service implementeert een breed scala aan IoT-mogelijkheden, waaronder telemetrieverzameling, verwerking, analyse en veilig apparaatbeheer. Azure IoT Central bevat de volgende functionaliteit.
- Helpt u bij het minimaliseren van aangepaste ontwikkelingsinspanningen en administratieve overhead.
- Hiermee kunt u cloudflexibiliteit en schaalbaarheid gebruiken.
- Biedt ondersteuning voor ingebouwde integratie met verschillende andere Azure-services.
- Vereenvoudigt de ontwikkeling en implementatie van aangepaste IoT-oplossingen en ondersteunt ad-hoctests met ingebouwde mock-apparaten.
- Integreert met Time Series Insights en kan regels definiëren voor het genereren van waarschuwingen. Deze integratie kan u helpen bij het elimineren van de noodzaak van toegewezen streamverwerkingsservices, zoals Stream Analytics.
- Azure IoT Hub. Deze service is geoptimaliseerd voor betrouwbare en veilige bidirectionele communicatie tussen IoT-apparaten en cloudservices. Net zoals Azure IoT Central, wordt Device Provisioning Service (DPS) opgenomen als een helperservice voor het bulksgewijs, zero-touch, Just-In-Time inrichten van IoT-apparaten.
- Azure Time Series Insights. Deze zeer presterende analyse-, opslag- en visualisatieservice voor tijdreeksgegevens biedt mogelijkheden zoals filteren en aggregatie. De visualisatiemogelijkheden omvatten ondersteuning voor overlays van verschillende tijdreeksen, dashboardvergelijkingen, toegankelijke tabelweergaven en heatmaps. Azure Time Series biedt ook een Bibliotheek met JavaScript-besturingselementen waarmee tijdreeksgrafieken in aangepaste toepassingen kunnen worden ingesloten. De service is geoptimaliseerd voor scenario's die aggregatie vereisen voor grote gegevenssets.
Azure biedt ook een groot aantal opties voor gegevensanalyse, gebeurtenisafhandeling en opslag, die allemaal eenvoudig kunnen worden geïntegreerd met IoT-onderdelen.