Управление устройствами и управление ими

Статья
02/28/2024

В этом обзоре представлены основные понятия управления устройствами и управления ими в типичном решении Интернета вещей Azure. Каждый раздел содержит ссылки на содержимое, которое содержит дополнительные сведения и рекомендации.

Приложения IoT Central используют службы Центр Интернета вещей и службы подготовки устройств (DPS). Поэтому основные понятия, описанные в этой статье, применяются ли вы используете IoT Central для изучения сценария Интернета вещей или создания решения с помощью Центр Интернета вещей и DPS.

На следующей схеме показано высокоуровневое представление компонентов в типичном решении Интернета вещей. В этой статье рассматриваются компоненты управления устройствами и управления решением Интернета вещей.

Diagram that shows the high-level IoT solution architecture highlighting device connectivity areas.

В Azure IoT управление устройствами относится к таким процессам, как подготовка и обновление устройств. Управление устройствами включает следующие задачи:

Регистрация устройства
Подготовка устройств
Развертывание устройства
Обновления устройства
Управление ключами устройства и смена
Мониторинг устройств
Включение и отключение устройств

В Azure IoT команда и управление относятся к процессам, которые позволяют отправлять команды на устройства и получать ответы от них. Например, можно отправить команду на устройство:

Задайте целевую температуру.
Запрашивать максимальные и минимальные значения температуры за последние два часа.
Задайте интервал телеметрии 10 секунд.

Базовые функции

Решения Интернета вещей Azure могут использовать следующие примитивы для управления устройствами и управления ими:

Двойники устройств для совместного использования и синхронизации данных состояния с облаком. Например, устройство может использовать двойник устройства, чтобы сообщить о текущем состоянии клапана, который он управляет облаком, и получить нужную целевую температуру из облака.
Цифровые двойники для представления устройства в цифровом мире. Например, цифровой двойник может представлять физическое расположение устройства, его возможности и связи с другими устройствами. Дополнительные сведения о различиях между двойниками устройств и цифровыми двойниками см. в статье "Общие сведения о самонастраивающийся цифровых двойниках Интернета вещей".
Прямые методы для получения команд из облака. Прямой метод может иметь параметры и возвращать ответ. Например, облако может вызвать прямой метод, чтобы запросить устройство перезагрузить в течение 30 секунд.
Сообщения из облака на устройство для получения односторонних уведомлений из облака. Например, уведомление о готовности обновления к загрузке.

Дополнительные сведения см . в руководстве по обмену данными между облаком и устройствами.

Регистрация устройства

Прежде чем устройство сможет подключиться к Центру Интернета вещей, его необходимо зарегистрировать. Регистрация устройства — это процесс создания удостоверения устройства в облаке. Каждый центр Интернета вещей имеет собственный внутренний реестр устройств. Удостоверение устройства используется для проверки подлинности устройства при подключении к Azure IoT. Запись регистрации устройства включает следующие свойства:

Уникальный идентификатор устройства.
Сведения о проверке подлинности, такие как симметричные ключи или сертификаты X.509.
Тип устройства. Это устройство IoT Edge или нет?

Если вы считаете, что устройство скомпрометировано или не работает правильно, его можно отключить в реестре устройств, чтобы предотвратить подключение к облаку. Чтобы разрешить устройству подключаться к облаку после устранения проблемы, его можно повторно включить в реестре устройств. Вы также можете окончательно удалить устройство из реестра устройств, чтобы полностью предотвратить подключение к облаку.

Дополнительные сведения см. в разделе "Общие сведения о реестре удостоверений" в Центре Интернета вещей.

IoT Central предоставляет пользовательский интерфейс для управления реестром устройств в базовом Центре Интернета вещей. Дополнительные сведения см. в статье "Добавление устройства (IoT Central)".

Подготовка устройств

Необходимо настроить каждое устройство в решении с подробными сведениями о центре Интернета вещей, к которому он должен подключиться. Вы можете вручную настроить каждое устройство в решении, но такой подход может оказаться нецелесообразным для большого количества устройств. Чтобы обойти эту проблему, можно использовать службу подготовки устройств (DPS) для автоматической регистрации каждого устройства в Центре Интернета вещей, а затем подготовить каждое устройство с необходимыми сведениями о подключении. Если решение Интернета вещей использует несколько центров Интернета вещей, можно использовать DPS для подготовки устройств к центру на основе таких критериев, как ближайший центр к устройству. Вы можете настроить DPS с правилами для регистрации и подготовки устройств заранее к физическому развертыванию устройства в поле.

Если решение Интернета вещей использует Центр Интернета вещей, то использование DPS является необязательным. Если вы используете IoT Central, решение автоматически использует экземпляр DPS, которым управляет IoT Central.

Дополнительные сведения см. в обзоре службы подготовки устройств.

Развертывание устройства

В Azure IoT развертывание устройств обычно относится к процессу установки программного обеспечения на устройстве IoT Edge. Когда устройство IoT Edge подключается к центру Интернета вещей, оно получает манифест развертывания, содержащий сведения о модулях, выполняемых на устройстве. Манифест развертывания также содержит сведения о конфигурации модулей. Существует ряд стандартных модулей, доступных для устройств IoT Edge. Также можно создать собственный настраиваемый модуль.

Дополнительные сведения см. в статье "Что такое Azure IoT Edge"?

Если вы используете IoT Central, вы можете управлять манифестами развертывания с помощью пользовательского интерфейса IoT Central.

Обновления устройства

Как правило, решение Интернета вещей должно включать способ обновления программного обеспечения устройства. Для устройства IoT Edge можно обновить модули, которые выполняются на устройстве, обновив манифест развертывания.

Для устройства, отличного от Интернета вещей, необходимо обновить встроенное ПО устройства. Этот процесс обновления может использовать сообщение об облачном устройстве, чтобы уведомить устройство о доступности обновления встроенного ПО. Затем устройство запускает пользовательский код для скачивания и установки обновления.

Обновление устройств для службы Центр Интернета вещей предоставляет управляемое решение для обновления устройств. Он позволяет отправлять обновления встроенного ПО в облако, а затем распространять их на устройства. Он также позволяет отслеживать процесс обновления и откатить к предыдущей версии, если обновление завершается ошибкой.

Управление ключами устройства и смена

Во время жизненного цикла решения Интернета вещей может потребоваться развернуть ключи, используемые для проверки подлинности устройств. Например, может потребоваться выполнить перекат ключей, если вы подозреваете, что ключ скомпрометирован или истекает срок действия сертификата:

Мониторинг устройств

В рамках общего мониторинга решений может потребоваться отслеживать работоспособность устройств. Например, может потребоваться отслеживать работоспособность устройств или обнаруживать, когда устройство больше не подключено к облаку. Варианты мониторинга устройств включают:

Устройства используют двойник устройства, чтобы сообщить о текущем состоянии в облако. Например, устройство может сообщать о текущей внутренней температуре или текущем уровне батареи.
Устройства могут создавать оповещения, отправляя сообщения телеметрии в облако.
Центр Интернета вещей может вызывать события при подключении или отключении устройств от облака.
IoT Central может использовать правила для выполнения действий при соблюдении указанных условий.
Используйте средства машинного обучения для анализа потоков телеметрии устройства для выявления аномалий, указывающих на проблему с устройством.

Дополнительные сведения см. в разделе "Мониторинг состояния подключения устройства" (Центр Интернета вещей).

Миграция устройств

Если необходимо перенести устройство из IoT Central в Центр Интернета вещей, можно использовать средство миграции устройств. Дополнительные сведения см. в статье "Миграция устройств из IoT Central в Центр Интернета вещей".

Команды и управление

Чтобы отправлять команды на устройства для управления их поведением, используйте следующую команду:

Прямые методы для обмена данными, которые требуют немедленного подтверждения результата. Прямые методы отправки часто используются для интерактивного управления устройствами, например для включения вентилятора.
Свойства двойника устройства для длительных команд, предназначенных для размещения устройства в определенное требуемое состояние. Например, можно задать интервал отправки телеметрии 30 минут.
Сообщения из облака на устройство для односторонняя рассылка уведомлений.

Дополнительные сведения см . в руководстве по обмену данными между облаком и устройствами.

В некоторых сценариях можно автоматизировать управление устройствами на основе циклов обратной связи. Например, если температура устройства слишком высока, логика, выполняемая в облаке, может отправить команду для включения вентилятора. Затем облачный процесс может отправить команду, чтобы отключить вентилятор, когда температура возвращается к нормальной.

Кроме того, можно локально запускать такой тип автоматизации. Например, если вы используете IoT Edge для реализации устройства шлюза, можно запустить логику, которая управляет устройством в модуле IoT Edge. Выполнение такой логики на краю может снизить задержку и обеспечить устойчивость при сбое сети.

Работы

Для отправки команд на отдельные устройства можно использовать прямые методы, нужные свойства и сообщения из облака в устройство. Если вам нужно отправить команды на несколько устройств, можно использовать задания. Задания позволяют планировать и отправлять команды и обновления требуемого свойства на несколько устройств одновременно. Можно также использовать задания для отслеживания хода выполнения команд и отката в предыдущее состояние, если команды завершаются ошибкой.

Дополнительные сведения см. на следующих ресурсах:

Следующие шаги

Теперь, когда вы ознакомились с общими сведениями об управлении устройствами и контролем в решениях Интернета вещей Azure, ниже приведены следующие шаги.