Co to jest Azure IoT?

Azure IoT jest usługami Microsoft do łączenia, zarządzania i pozyskiwania inteligencji z urządzeń IoT i sprzętu przemysłowego na dużą skalę.

Korzysta z kolekcji usług w chmurze, składników brzegowych i zestawów SDK oraz stosuje adaptacyjne podejście do chmury w celu ujednolicenia urządzeń połączonych z chmurą i lokalnych środowisk operacyjnych (OT) w ramach wspólnego modelu zarządzania, danych i sztucznej inteligencji. Nieprzetworzone dane telemetryczne czujnika przepływa przez spójny potok i ostatecznie stają się analizą umożliwiającą podejmowanie działań dla zespołów operacyjnych, analityków danych i osób podejmujących decyzje biznesowe.

Portfolio Azure IoT obejmuje dwie podstawowe platformy i dwie współużytkowane usługi w chmurze:

• Azure IoT Hub: platforma Microsoft dla urządzeń połączonych, umożliwiająca rozwiązywanie problemów IoT na dużą skalę przy wykorzystaniu chmury. IoT Hub nadaje się do scenariuszy, w których urządzenia łączą się bezpośrednio z chmurą za pośrednictwem standardowych protokołów, takich jak MQTT, AMQP i HTTP.
• Operacje Azure IoT: platforma Microsoft dla połączonych operacji, umożliwiając rozwiązania z połączeniem brzegowym dla środowisk przemysłowych i technologii operacyjnej (OT). Operacje Azure IoT jest podstawowym zaleceniem Microsoft dla nowych rozwiązań połączonych z urządzeniami brzegowym.
• Azure Device Registry: usługa w chmurze reprezentująca urządzenia IoT i zasoby przemysłowe jako standardowe zasoby Azure, niezależnie od tego, czy są one połączone za pośrednictwem IoT Hub, czy Operacje Azure IoT. Ponieważ urządzenia i zasoby są wyświetlane jako zasoby Azure natywne, można nimi zarządzać za pomocą znanych narzędzi Azure — szablonów Azure Resource Manager (ARM), kontroli dostępu opartej na rolach (RBAC), Azure Policy, tagów i monitorowania. Azure Device Registry to kluczowa usługa, która umożliwia adaptacyjne podejście w chmurze do zarządzania urządzeniami w obu wzorcach łączności.
• Microsoft Fabric: ujednolicona platforma danych, która służy jako wspólna płaszczyzna danych dla Azure IoT. Fabric pozyskuje, przechowuje i analizuje dane telemetryczne z urządzeń połączonych za pośrednictwem IoT Hub lub Operacje Azure IoT, oferując w pełni interaktywne pulpity nawigacyjne, raporty, dane gotowe do użycia przez sztuczną inteligencję oraz możliwości cyfrowej reprezentacji bliźniaczej w całej infrastrukturze IoT.

Azure IoT obsługuje dwa szerokie wzorce łączności, z których każdy jest odpowiedni dla różnych scenariuszy biznesowych i typów urządzeń. Wiele rozwiązań dla przedsiębiorstw łączy oba wzorce:

• We wzorcu połączonym z chmurą urządzenia IoT łączą się bezpośrednio z chmurą, w której są przetwarzane i analizowane ich komunikaty. Ten wzorzec pasuje do scenariuszy, w których urządzenia mogą komunikować się za pośrednictwem standardowych protokołów internetowych i nie ma żadnych ograniczeń dotyczących bezpośredniej łączności w chmurze.
• We wzorcu brzegowo połączonym urządzenia IoT nawiązują połączenie z lokalnym środowiskiem brzegowym, które przetwarza ich komunikaty przed opcjonalnym przekazywaniem ich do chmury. Ten wzorzec pasuje do scenariuszy obejmujących protokoły przemysłowe, takie jak OPC UA, przetwarzanie danych na miejscu z niskim opóźnieniem lub wymagania dotyczące zabezpieczeń, które uniemożliwiają bezpośrednią łączność z Internetem.

W poniższych sekcjach przedstawiono ogólny widok składników w każdym wzorcu. Ten artykuł koncentruje się na kluczowych grupach składników: urządzeniach, usługach w chmurze i środowisku uruchomieniowym brzegowym.

Wzorzec połączony z chmurą

Wzorzec połączony z chmurą używa zintegrowanego zestawu urządzeń, składników i usług IoT, które łączą te urządzenia bezpośrednio z chmurą. Ten wzorzec jest dobrze dopasowany do scenariuszy, w których urządzenia są rozproszone geograficznie i mogą komunikować się za pośrednictwem standardowych protokołów internetowych. Przykładem jest flota ciężarówek dostawczych, które wysyłają dane czujników do chmury na potrzeby analizy i wizualizacji:

Twórz rozwiązania połączone z chmurą za pomocą platformy IoT Hub Microsoft dla połączonych urządzeń na dużą skalę. IoT Hub obsługuje dwukierunkową komunikację z milionami urządzeń, zarządzanie urządzeniami, aktualizacje oprogramowania układowego oraz integrację z Rejestrem Urządzeń Azure aby uwidocznić urządzenia jako zasoby Azure, które można zarządzać. Rozwiązania połączone z chmurą można rozszerzyć za pomocą usług, takich jak Device Provisioning Service i Azure Digital Twins.

Wzorzec połączony krawędziowo

Wzorzec połączony z krawędzią używa zintegrowanego zestawu urządzeń, składników i usług IoT, które łączą te urządzenia z pobliskim środowiskiem brzegowym. Ten wzorzec jest dobrze dopasowany do scenariuszy przemysłowych i OT, na przykład:

• Urządzenia komunikujące się przy użyciu lokalnych protokołów sieciowych, takich jak OPC UA, które wymagają lokalnego łącznika.
• Środowiska, w których wymagania dotyczące zabezpieczeń uniemożliwiają urządzeniom bezpośrednie łączenie się z publicznym Internetem.

Rozwiązanie połączone z urządzeniami brzegowymi może również przekazywać dane z urządzeń do chmury w celu dalszego przetwarzania, takiego jak analiza i wizualizacja:

Twórz rozwiązania połączone z urządzeniami brzegowymi za pomocą Operacje Azure IoT. Operacje Azure IoT jest zalecaną platformą Microsoft dla nowych rozwiązań połączonych z urządzeniami brzegowymi i stanowi podstawę strategii operacji cyfrowych dla środowisk przemysłowych i OT. Operacje Azure IoT łączy elementy OT, IT i nauki o danych w chmurze i na urządzeniach brzegowych przy użyciu udostępnionej płaszczyzny zarządzania (Azure Resource Manager) i udostępnionej płaszczyzny danych (Microsoft Fabric). Azure Rejestr urządzeń uwidacznia zasoby i urządzenia połączone za pośrednictwem Operacje Azure IoT jako zasobów natywnych Azure, umożliwiając spójne zarządzanie w całej infrastrukturze.

Urządzenia i łączność

Oba wzorce łączności obejmują urządzenia , które zbierają dane, z których chcesz uzyskiwać szczegółowe informacje biznesowe. W poniższych sekcjach opisano typy urządzeń w rozwiązaniu Azure IoT i sposób ich łączenia.

Kategorie urządzeń IoT

Warto kategoryzować urządzenia IoT w następujący sposób:

• Urządzenie połączone z chmurą (kategoria 1): urządzenia łączące się bezpośrednio z chmurą. Ta kategoria obejmuje urządzenia, które łączą się z usługami w chmurze, takimi jak IoT Hub przy użyciu standardowych protokołów, takich jak HTTP, MQTT lub AMQP. Te urządzenia nie są istotne we wzorcu połączenia z infrastrukturą brzegową (na przykład Operacje Azure IoT).

• Urządzenie połączone z urządzeniem brzegowym (kategoria 2): urządzenia łączące się z chmurą za pośrednictwem brzegowego serwera proxy lub bramy. Przykładem jest urządzenie, które łączy się pośrednio z chmurą za pośrednictwem brokera MQTT w Operacje Azure IoT.

• Urządzenie specyficzne dla protokołu (kategoria 3): Te urządzenia łączą się ze środowiskiem uruchomieniowym opartym na brzegu za pośrednictwem łącznika, który umożliwia urządzeniom korzystanie z określonego protokołu. Na przykład serwer OPC UA i dołączone urządzenia łączą się za pośrednictwem łącznika OPC UA. Te urządzenia nie są istotne we wzorcu połączonym z chmurą (takim jak Azure IoT Hub).

Na poniższym diagramie przedstawiono relacje między kategoriami urządzeń a usługami w chmurze we wzorcu połączonym z chmurą:

Na poniższym diagramie przedstawiono relacje między kategoriami urządzeń a środowiskiem uruchomieniowym brzegowym we wzorcu połączonym z krawędzią:

Dla uproszczenia poprzednie diagramy pokazują tylko przepływy danych do środowiska uruchomieniowego chmury lub środowiska uruchomieniowego brzegowego. Wiele rozwiązań umożliwia obsługę scenariuszy sterowania i sterowania, w których środowisko uruchomieniowe w chmurze lub brzegowej wysyła polecenia do urządzeń. Na przykład usługa w chmurze może wysłać polecenie do kamery zgodnej ze standardem ONVIF, aby powiększyć obraz.

Łączność w topologii połączeń krawędziowych

We wzorcu połączonym z urządzeniami brzegowymi urządzenia IoT łączą się z lokalnym środowiskiem brzegowym, które przetwarza komunikaty przed przekazaniem ich do chmury w celu przechowywania i analizy. Urządzenia mogą używać protokołów i standardów komunikacji sieciowej, takich jak:

• OPC UA w środowiskach przemysłowych.
• ONVIF do zarządzania urządzeniami wideo i monitorowania ich.
• MQTT jako standardowy protokół obsługi komunikatów dla urządzeń IoT.

Na pokazanym wcześniej diagramie wzorca połączonego z krawędzią połączenia południowe reprezentują protokoły i standardy, które urządzenia wykorzystują do komunikacji ze środowiskiem brzegowym.

Porównania urządzeń

W poniższej tabeli przedstawiono podsumowanie bieżących opcji dotyczących urządzeń i łączności:

Bieżące oferty (GA)	Wzorzec połączony z chmurą	Wzorzec połączony krawędziowo
Połączone typy obiektów	Urządzenia IoT kategorii 1 i 2	Urządzenia IoT kategorii 2 i 3
Protokoły łączności urządzeń	HTTP, AMQP, MQTT v3.1.1	Operacje Azure IoT włącza MQTT v3.1.1 i MQTT v5 dla urządzeń kategorii 2; łączniki umożliwiają inne protokoły, takie jak OPC UA, ONVIF i REST dla urządzeń kategorii 3. Łączniki niestandardowe są możliwe.
Implementacja urządzenia	Zestawy SDK Microsoft do urządzeń i zestawy SDK do urządzeń wbudowanych	Urządzenia kategorii 2 mogą używać dowolnej biblioteki MQTT do nawiązywania połączenia z brokerem MQTT. Urządzenia kategorii 3 zwykle są dostarczane ze standardowym oprogramowaniem układowym.
Zarządzanie urządzeniami	IoT DPS, Device Update, IoT Central, Rejestr urządzeń Azure	W Operacje Azure IoT użyj Azure Device Registry. Użyj narzędzia Akri, aby włączyć automatyczne odnajdywanie urządzeń za pomocą protokołów natywnych.

Usługi i aplikacje

We wzorcu połączonym z chmurą specyficzne dla IoT usługi chmurowe zapewniają infrastrukturę do łączenia, monitorowania i kontrolowania urządzeń. We wzorcu połączeniu brzegowym brzegowe środowisko uruchomieniowe hostuje usługi w celu łączenia, monitorowania i kontrolowania urządzeń. Inne usługi w chmurze udostępniają ogólne usługi, takie jak przechowywanie, analiza i wizualizacje do Twojego rozwiązania.

rejestr urządzeń Azure

Azure Device Registry to usługa w chmurze, która współpracuje zarówno z IoT Hub, jak i Operacje Azure IoT, aby zapewnić ujednolicony widok urządzeń i zasobów przemysłowych jako standardowe zasoby Azure. Jest to kluczowa część adaptacyjnego podejścia do chmury, ponieważ rozszerza ona płaszczyznę zarządzania Azure — w tym kontrolę dostępu opartą na rolach, wymuszanie zasad, tagowanie, określanie zakresu i inspekcję — do środowiska IoT. Kluczowe możliwości to:

• Unifikowana reprezentacja zasobów: Urządzenia połączone za pośrednictwem IoT Hub i zasobów połączonych za pośrednictwem Operacje Azure IoT są wyrażane jako zasoby usługi ARM, dzięki czemu są one widoczne i zarządzane za pośrednictwem portalu Azure, Azure CLI, Bicep i szablonów usługi ARM.
• Zarządzanie schematami i przestrzeniami nazw: obsługuje konfigurowanie schematów komunikatów, częstotliwość próbkowania i organizowanie zasobów w przestrzeniach nazw, które dublują środowisko fizyczne.
• Synchronizacja dwukierunkowa: definicje zasobów i konfiguracje w rejestrze synchronizują się z edge, więc zmiany wprowadzone w chmurze są odzwierciedlane na miejscu i odwrotnie.
• Integracja z narzędziami Azure: umożliwia przepływy pracy infrastruktury jako kodu, scentralizowane zasady kontroli dostępu na podstawie ról oraz integrację z Azure Monitor i Microsoft Defender w celu zapewnienia spójnego ładu we wszystkich witrynach.

Microsoft Fabric

Microsoft Fabric jest ujednoliconą platformą danych dla Azure IoT i jest wspólną płaszczyzną danych w podejściu do chmury adaptacyjnej. Umożliwia pozyskiwanie danych telemetrycznych z urządzeń połączonych zarówno za pośrednictwem IoT Hub, jak i Operacje Azure IoT, a także zamienia nieprzetworzone dane urządzeń na praktyczne informacje dla zespołów operacyjnych, analityków danych i osób podejmujących decyzje biznesowe. Najważniejsze możliwości scenariuszy IoT obejmują:

• Real-Time Intelligence: pozyskiwanie i analizowanie strumieni telemetrycznych o wysokiej częstotliwości z urządzeń i zasobów z obsługą wykrywania anomalii, analizy szeregów czasowych i dynamicznych pulpitów nawigacyjnych operacyjnych.
• OneLake: pojedynczy, zarządzany magazyn typu data lake, który przechowuje nieprzetworzone, oczyszczone i wyselekcjonowane dane urządzeń ze wszystkich lokacji i systemów, zapewniając spójną podstawę obciążeń sztucznej inteligencji i analiz.
• Fabric IQ i ontologie: Modeluje relacje między zasobami, lokalizacjami i punktami danych za pomocą semantycznych modeli informacji, sprawiając, że dane urządzeń są przygotowane pod kątem AI i umożliwiają scenariusze cyfrowych bliźniaków.
• Power BI integracja: Dostarcza zaawansowane wizualizacje i raporty dotyczące telemetrii urządzeń, operacyjnych wskaźników KPI i wydajności procesów bezpośrednio do osób, które na nich działają.
• Integracja z Microsoft Copilot: Umożliwia zespołom operacyjnym i specjalistom ds. danych wykonywanie zapytań i analizowanie danych urządzeń przy użyciu języka naturalnego.

Oba wzorce łączności kierują dane do Microsoft Fabric. We wzorcu połączonym z chmurą IoT Hub kieruje dane telemetryczne urządzenia do Fabric. W wzorcu połączenia brzegowego, Operacje Azure IoT przetwarza i przekształca dane na krawędzi przed przekazaniem ich do Fabric, gdzie można je dalej analizować i wizualizować.

Sztuczna inteligencja i inteligencja

Głównym celem Azure IoT jest przekształcenie nieprzetworzonych danych telemetrycznych urządzenia w szczegółowe informacje gotowe do użycia w sztucznej inteligencji. Dzieje się tak za pośrednictwem progresywnego potoku danych:

Etap	Opis	Gdzie się to dzieje
Nieprzetworzone dane telemetryczne	Duże ilości danych o wysokiej częstotliwości zbierane z urządzeń i zasobów	Urządzenie/zasób
Dane ustrukturyzowane	Dane powiązane ze schematami komunikatów i modelami informacji	Operacje Azure IoT (krawędź)
Kontekstowe i ustandaryzowane	Dodano kontekst zasobu (lokalizacja, typ, relacje); dane znormalizowane do typowych jednostek i formatów	Operacje Azure IoT i rejestr urządzeń Azure
Gotowe do analizy	Oczyszczone i zagregowane dane pozyskane do usługi OneLake	Microsoft Fabric
z obsługą AI	Semantycznie wzbogacone dane, modelowane w oparciu o ontologie Fabric IQ, gotowe do zastosowania przez sztuczną inteligencję	Microsoft Fabric

Sztuczna inteligencja jest stosowana na dwóch poziomach w rozwiązaniu Azure IoT:

• Edge AI: Operacje Azure IoT obsługuje uruchamianie modeli wnioskowania sztucznej inteligencji bezpośrednio w klastrze brzegowym. Zapewnia to czas odpowiedzi mierzony w milisekundach dla scenariuszy o wysokim priorytetach, takich jak kontrola jakości, wykrywanie anomalii i monitorowanie bezpieczeństwa, bez konieczności rundy w chmurze.
• Cloud AI: Microsoft Fabric zapewnia funkcje sztucznej inteligencji w skali chmury, w tym agentów operacji — agentów sztucznej inteligencji osadzonych w Real-Time Intelligence, które stale monitorują strumienie telemetrii i automatycznie podejmują działania naprawcze lub optymalizacji. Azure AI Foundry zapewnia scentralizowaną platformę do tworzenia, trenowania, weryfikowania i wdrażania niestandardowych modeli sztucznej inteligencji z zarządzaniem na poziomie korporacyjnym oraz integruje się z Fabric na potrzeby konsumpcji modeli na dużą skalę.

Fabric IQ ontologie mają kluczowe znaczenie dla zapewnienia sprawnego działania potoku od początku do końca. Modelując semantyczne relacje między zasobami, lokalizacjami i punktami danych, Fabric IQ zapewnia modelom sztucznej inteligencji oraz środowisku Copilot kontekst biznesowy, którego potrzebują do tworzenia wartościowych wniosków — nie tylko anomalii statystycznych, ale także ustalenia zakorzenione w sposobie działania Twoich procesów operacyjnych. Na przykład Fabric IQ może rozpoznać, że anomalia temperatury na określonym czujniku należy do przenośnika taśmowego na określonej linii produkcyjnej, umożliwiając ukierunkowane zalecenia dotyczące konserwacji, a nie ogólne alerty.

Typowe scenariusze sztucznej inteligencji w rozwiązaniach Azure IoT obejmują:

• Konserwacja predykcyjna: wykrywa wczesne oznaki awarii sprzętu z trendów telemetrycznych i planowanie konserwacji przed awarią, co zmniejsza nieplanowane przestoje.
• Optymalizacja procesów: zidentyfikujmy wąskie gardła i nieskuteczność w różnych liniach produkcyjnych oraz zalecamy działania naprawcze niemal w czasie rzeczywistym.
• Wykrywanie anomalii: ciągłe monitorowanie strumieni telemetrii na żywo i ostrzeganie operatorów o nietypowych wzorcach, gdy się pojawiają.
• Połączeni pracownicy: Udostępnij generowane przez sztuczną inteligencję wglądy i zalecenia pracownikom terenowym za pośrednictwem operacyjnych pulpitów nawigacyjnych i zapytań w języku naturalnym obsługiwanych przez Microsoft Copilot.

Usługi IoT w chmurze

W rozwiązaniu IoT połączonym z chmurą usługi IoT w chmurze zwykle:

• Odbierz dane z czujników w dużej skali z urządzeń i określ, jak przetwarzać i przechowywać te dane.
• Wysyłanie poleceń z chmury do określonych urządzeń.
• Konfiguruj urządzenia i kontroluj, które z nich mogą łączyć się z infrastrukturą.
• Śledzenie stanu urządzeń i monitorowanie ich działania.
• Zarządzanie oprogramowaniem układowym zainstalowanym na urządzeniach.

Na przykład w rozwiązaniu do monitorowania zdalnego stacji pompowania oleju usługi korzystają z danych czujników z pomp w celu zidentyfikowania nietypowego zachowania. Gdy usługa w chmurze zidentyfikuje anomalię, może automatycznie wysłać polecenie do urządzenia w celu wykonania akcji naprawczej. Ten proces implementuje zautomatyzowaną pętlę sprzężenia zwrotnego między urządzeniem a chmurą, co znacznie poprawia wydajność rozwiązania.

Środowisko uruchomieniowe usługi Edge

We wzorcu połączonym z krawędzią usługi lokalne hostowane w środowisku uruchomieniowym brzegowym zwykle:

• Zarządzaj łącznością z urządzeniami za pośrednictwem łączników typu southbound.
• Odbieranie danych na dużą skalę z urządzeń i określanie miejsca kierowania komunikatów do dalszego przetwarzania.
• Przekazywanie poleceń z chmury do określonych urządzeń.
• Wykonywanie lokalnego przetwarzania komunikatów. W Operacje Azure IoT to przetwarzanie odbywa się w łącznikach northbound.

Porównania usług IoT

Poniższa tabela zawiera podsumowanie bieżących opcji usługi i aplikacji brzegowej:

Bieżące oferty (GA)	Wzorzec połączony z chmurą	Wzorzec połączony krawędziowo
Usługi	IoT Hub, IoT DPS, IoT Hub Device Update, Azure Digital Twins, Azure Device Registry	Operacje Azure IoT, z Azure Rejestr urządzeń.
Platforma danych	Microsoft Fabric (Real-Time Intelligence, OneLake, Power BI)	Microsoft Fabric (Real-Time Intelligence, OneLake, Power BI). Operacje Azure IoT wstępnie przetwarza i przekształca dane na brzegu przed przekazaniem ich do Fabric.

Porównania wdrożeń

Poniższa tabela zawiera podsumowanie bieżących opcji wdrażania:

Bieżące oferty (GA)	Wzorzec połączony z chmurą	Wzorzec połączony krawędziowo
Topologia	Urządzenia łączą się bezpośrednio z usługami obsługi komunikatów w chmurze, takimi jak IoT Hub. Zarządzane w chmurze przy użyciu zestawów SDK usługi Azure Resource Manager (ARM) lub IoT Hub.	Operacje Azure IoT umożliwia łączenie urządzeń z lokalnym klastrem Kubernetes. Urządzenia łączą się z brokerem Operacje Azure IoT MQTT bezpośrednio za pośrednictwem standardowych protokołów sieciowych lub za pośrednictwem urządzeń pośrednich. Zarządzane w chmurze przy użyciu usług z obsługą Azure Arc.
Infrastruktura	Usługi w chmurze, takie jak IoT Hub i standardowe urządzenia obliczeniowe, które zawierają procesor CPU/MPU lub ograniczone i osadzone urządzenia zawierające mcU.	Operacje Azure IoT, który działa w klastrze Kubernetes i urządzeniach łączących się z klastrem. Urządzenia mogą zawierać standardowe urządzenia obliczeniowe zawierające procesor CPU/MPU lub ograniczone i osadzone urządzenia, które zawierają procesor MCU.

Zarządzanie rozwiązaniami

Strategia Microsoftu Azure IoT opiera się na podejściu adaptacyjnej chmury, które łączy zespoły silosowe, rozproszone lokacje i różne systemy w jeden model operacji, zabezpieczeń, aplikacji i danych. Takie podejście umożliwia inteligentną zbieżność technologii OT, IT i nauki o danych, dzięki czemu można używać tych samych technologii chmury i sztucznej inteligencji do zarządzania i monitorowania rozwiązań hybrydowych połączonych z siecią brzegową, połączonych z chmurą i rozwiązań hybrydowych.

Podejście adaptacyjne do chmury ma dwa kluczowe filary:

• Płaszczyzna wspólnego zarządzania oparta na Azure Resource Manager (ARM). Warstwa ta rozszerza zarządzanie Azure — kontrolę RBAC, wymuszanie zasad, inspekcję i monitorowanie — na urządzenia połączone z chmurą oraz zasoby brzegowe.
• Płaszczyzna danych współdzielona oparta na Microsoft Fabric. Ta platforma zapewnia ujednoliconą platformę do przechowywania, przetwarzania i analizowania danych ze źródeł chmurowych i brzegowych, umożliwiając uzyskanie informacji gotowych do wykorzystania w sztucznej inteligencji, od poziomu operacyjnego po zarząd.

Następne kroki

Sugerowane następne kroki, aby zapoznać się z Azure IoT jeszcze bardziej:

• Czym jest Operacje Azure IoT?
• Co to jest Azure IoT Hub?

Aby dowiedzieć się więcej na temat architektur Azure IoT, zobacz:

• Najlepsze praktyki architektoniczne dotyczące Azure IoT Hub
• IoT Architectures in Azure Architecture Center