Идеи, связанные с решением
Эта статья является идеей решения. Если вы хотите расширить содержимое с дополнительными сведениями, такими как потенциальные варианты использования, альтернативные службы, рекомендации по реализации или рекомендации по ценообразованию, сообщите нам, предоставив отзыв на GitHub.
Эта идея решения показывает, как конечные производители могут подключать свои ресурсы к облаку с помощью унифицированной архитектуры Open Platform Communication (OPC UA) и промышленных компонентов Майкрософт.
Архитектура
Скачайте файл Visio этой архитектуры.
Поток данных
Поток данных проходит через решение следующим образом.
- Промышленные устройства, которые могут обмениваться данными с OPC UA, могут напрямую подключаться к Azure IoT Edge. IoT Edge — это вычислительная мощность, которая находится в локальной сети. Это среда выполнения промышленных модулей: издатель OPC, двойник OPC и обнаружение. Модули — это контейнеры, которые выполняют службы Azure, сторонние службы или собственный код. Модуль издателя OPC подключается к серверам OPC UA и публикует данные телеметрии OPC UA в Центр Интернета вещей Azure. OPC Twin создает цифровой двойник сервера OPC UA в облаке и предоставляет возможности вызова OPC UA для просмотра, чтения, записи и записи и метода через облачный интерфейс передачи состояния представления (REST). Модуль обнаружения предоставляет службы обнаружения на пограничном сервере, включая обнаружение сервера OPC UA.
- Промышленные устройства, которые не могут обмениваться данными через OPC UA, требуется сторонний адаптер PLC для подключения к IoT Edge. Адаптеры можно получить в виде модулей в Azure Marketplace.
- Сторонние адаптеры PLC обеспечивают подключение между устройствами и IoT Edge.
- Для аналитических возможностей, близких к расположению источника данных, можно получить такие модули, как Машинное обучение Azure в Edge или Функции Azure, из Azure Marketplace. Эти модули обеспечивают низкую задержку и операцию в отключенном состоянии.
- Центр Интернета вещей Azure подключает устройства практически к облаку для дальнейшей обработки данных. Это обеспечивает двунаправленную связь между приложениями Интернета вещей и устройствами с расширением безопасности.
- Промышленные службы состоят из нескольких микрослужб, предоставляющих REST API. Все промышленные службы развертываются в кластере Служба Azure Kubernetes. Они реализуют бизнес-логику и функциональность для обнаружения, регистрации, удаленного управления и последующей обработки телеметрии промышленных устройств. REST API можно использовать на любом языке программирования и платформе, которые могут вызывать конечную точку HTTP.
- Центры событий Azure преобразует и сохраняет данные. Она предоставляет платформу распределенной потоковой обработки с низкой задержкой и простой интеграцией.
- В одном случае храните и анализируйте данные с помощью Azure Data Explorer. Обработчик телеметрии на платформе Промышленного Интернета вещей перенаправит контекстные примеры в Azure Data Explorer и других потребителей.
- В azure Data Explorer есть веб-интерфейс, который можно использовать для визуализации телеметрии.
- В другом случае после обработки данных промышленными службами Azure Data Lake сохраняет и дополнительно анализирует данные. Azure Data Lake — это масштабируемое озеро данных с корпоративной безопасностью и аудитом, которое позволяет выполнять пакетные, потоковые и интерактивные аналитические программы с простотой. Azure Data Lake решает многие проблемы производительности и масштабируемости, которые препятствуют максимизации ценности ресурсов данных.
- Изучите данные с помощью визуальных отчетов и совместной работы, а также опубликуйте и поделитесь ими с другими пользователями. Power BI интегрируется с другими средствами, включая Microsoft Excel, чтобы быстро и эффективно работать с существующими решениями.
- В третьем случае Azure Stream Analytics — это служба аналитики в режиме реального времени. Это легко расширяемо с помощью пользовательского кода и встроенных возможностей машинного обучения для более сложных сценариев.
- Функции Azure — это бессерверная служба вычислений, которая позволяет выполнять небольшие фрагменты кода, называемые функциями, не беспокоясь о инфраструктуре приложений. С помощью Функций Azure облачная инфраструктура реализовывает все самые новые серверные возможности, необходимые для того, чтобы приложение работало в масштабе.
- Центры уведомлений Azure позволяют отправлять уведомления на широкий спектр мобильных платформ и разрешать уведомления операторов и администраторов о определенных событиях или оповещениях, требующих немедленного внимания.
Компоненты
Данные из этих разных источников данных загружаются с помощью нескольких компонентов Azure:
IoT Edge перемещает облачную аналитику и пользовательскую бизнес-логику на устройства, чтобы ваша организация могли сосредоточиться на бизнес-аналитике вместо управления данными. Решение Интернета вещей можно масштабировать, упаковав бизнес-логику в стандартные контейнеры, развернув эти контейнеры на любом устройстве и отслеживая все эти процессы в облаке.
Промышленные модули Интернета вещей Azure выполняются в Azure IoT Edge для подключения вашего магазина. Модуль издателя OPC подключается к серверам OPC UA и публикует данные телеметрии OPC UA с этих серверов в Центр Интернета вещей Azure. OpC Twin обеспечивает обнаружение, регистрацию и удаленное управление промышленными устройствами с помощью REST API. Модуль обнаружения предоставляет службы обнаружения на пограничном сервере, включая обнаружение сервера OPC UA.
Центр Интернета вещей — это управляемая служба, размещенная в облаке, которая выступает в качестве центрального центра сообщений для двунаправленного обмена данными между приложением Интернета вещей и устройствами, которыми она управляет. Центр Интернета вещей Azure можно использовать для создания решения Интернета вещей с надежными и безопасными связями между миллионами устройств Интернета вещей и серверной частью решения, размещенного в облаке. Подключаться к Центру Интернета вещей можно практически со всех устройств.
Промышленные службы в Azure Kubernetes состоят из нескольких облачных компонентов, которые делятся на микрослужбы, предоставляющие REST API и службы агента, которые могут обеспечить обработку и управляющую программу, такие как функциональные возможности.
Центры событий Azure — это платформа потоковой передачи больших данных и служба приема событий. Она может получать и обрабатывать миллионы событий в секунду. Данные, отправляемые в концентратор событий, можно преобразовывать и сохранять с помощью любого поставщика аналитики в реальном времени, а также с помощью адаптеров пакетной обработки или хранения.
Azure Data Explorer — это быстрая и высокомасштабируемая служба для изучения данных журналов и телеметрии. Вы можете использовать Azure Data Explorer для разработки службы временных рядов. Azure Data Explorer включает встроенную поддержку создания, манипуляции и анализа нескольких временных рядов с решениями и рабочими процессами мониторинга практически в реальном времени.
Azure Data Explorer может получать данные из Центр Интернета вещей Azure, Центры событий Azure, Azure Stream Analytics, Power Automate, Azure Logic Apps, Kafka, Apache Spark и многих других служб и платформ. Прием масштабируется, и ограничения отсутствуют. Поддерживаемые форматы приема Data Explorer Azure включают JSON, CSV, Avro, Parquet, ORC, TXT и другие форматы.
Веб-интерфейс Azure Data Explorer позволяет выполнять запросы и создавать панели мониторинга визуализации данных.
Azure Data Lake делает службу хранилища Azure основой для создания корпоративных озер данных в Azure. Разработан с самого начала до обслуживания нескольких петабайтов информации, сохраняя сотни гигабит пропускной способности, это позволяет легко управлять большим объемом данных.
Power BI — набор средств бизнес-аналитики для анализа данных и обмена информацией. Power BI может запрашивать семантическую модель, хранящуюся в Analysis Services, или напрямую запрашивать Azure Synapse.
Azure Stream Analytics — это служба аналитики, работающая в реальном времени, которая представляет собой сложный механизм обработки событий. Она позволяет анализировать и обрабатывать большие объемы быстро передающихся потоковых данных из многочисленных источников одновременно. Шаблоны и связи можно обнаружить в информации из разных источников входных данных, включая устройства, датчики, потоки кликов, каналы социальных сетей и приложения.
Функции Azure позволяет выполнять небольшие фрагменты кода, называемые функциями, не беспокоясь о инфраструктуре приложений. Функция Azure — это отличное решение для обработки массовых данных, интеграции систем, работы с Интернетом вещей и создания простых API и микрослужб.
Сведения о сценарии
Производители могут отслеживать ключевые параметры оборудования, чтобы обнаружить аномалии, прежде чем они становятся критическими проблемами. OPC UA — это независимый от платформы и ориентированный на обслуживание стандарт взаимодействия для безопасного и надежного обмена данными. OPC UA используется в различных производственных системах и устройствах, например в производственных компьютерах, контроллерах ПЛК и датчиках. Это стандарт, управляемый фондом OPC.
Потенциальные варианты использования
- Производство
- Электроэнергия и энергия
- Строительство и объекты
- Вышестоящей нефти и газа
Дальнейшие действия
- Подробное представление промышленных модулей и служб см. в архитектуре платформы Промышленного Интернета вещей Azure.
- Подробное представление всех отдельных микрослужб и процессов агента см. в разделе "Сведения об архитектуре".
- Дополнительные сведения о начале работы с платформой Промышленного Интернета вещей Azure см. в репозитории GitHub промышленного Интернета вещей.