Düzenle

Azure Digital Twins kullanarak akıllı yerler oluşturma

Azure Data Explorer
Azure Data Factory
Azure Digital Twins
Azure Functions
Azure IoT Hub

Bu makalede akıllı alanlara yönelik bir çözüm özetlenmiştir. Azure Digital Twins, ortamı modelleyerek mimarinin temelini oluşturur. Yönetilen bir IoT hizmeti olan Azure IoT Hub, Azure Veri Gezgini analiz hizmeti gibi önemli bir rol oynar.

Mimari

Aşağıdaki diyagramda bu çözümdeki veri akışı gösterilmektedir:

  • Birden çok simge içeren kutular hizmet kategorilerini temsil eden kutular. Her kategoride hizmetler, işlevsellik sağlamak için bağımsız olarak veya birlikte çalışır.
  • Kutular arasındaki oklar, ilgili alanlar arasındaki iletişimi temsil eder.

Akıllı alan çözümü için önerilen mimariyi gösteren diyagram.

Bu mimarinin bir Visio dosyasını indirin.

Veri akışı

  1. Ortam, bu ve diğer iletişim protokollerini kullanabilir:

    • Otomasyon Denetimleri ağı (BACnet) oluşturma
    • Modbus
    • KNX
    • LonWorks

  2. Şirket içi cihazlar ve sistemler telemetri verilerini ve diğer verileri buluta gönderir. Veri kaynakları şunlardır:

    • Brownfield cihazları
    • Doğrudan bağlantı algılayıcıları
    • Bağımsız yazılım satıcılarının (ISV) sağladığı algılayıcılar
    • Mevcut iş sistemleri

  3. Cihazlar, algılayıcılar ve aktüatörler telemetri oluşturur. Bazı cihazlar doğrudan IoT Hub ile etkileşim kurar. Diğer cihazlar Azure IoT Edge aracılığıyla IoT Hub'a veri gönderir.

  4. Dış, toplu veya eski sistemler Azure Data Factory'ye veri gönderir. Bu statik veriler genellikle dosya ve veritabanlarında kaynaklanır.

  5. İşletmeler arası bağlayıcılar satıcı verilerini çevirir ve Azure Digital Twins'e akışla aktarır.

  6. IoT Hub cihaz telemetri verilerini alır. IoT Hub şu hizmetleri de sağlar:

    • Cihaz düzeyinde güvenlik
    • Cihaz sağlama hizmetleri
    • Cihaz ikizleri
    • Komut ve denetim hizmetleri
    • Ölçeği genişletme özellikleri

  7. Data Factory yarı statik verileri dönüştürür ve Azure Veri Gezgini veya uzun vadeli depolamaya aktarır.

  8. Azure İşlevleri IoT Hub verilerini alır ve kullanır Azure Digital Twins'i güncelleştirmek için Azure Digital Twins API'leri. Azure Digital Twins, binaların ve ortamın uzamsal grafiğini barındırıyor. Azure Digital Twins, ortamı Digital Twins Tanım Dili (DTDL) ile modeller. Azure İşlevleri verileri işler, hata algılama ve graf güncelleştirmeleri gerçekleştirir.

  9. Çeşitli bileşenler DTDL modelleri oluşturur, depolar ve yükler.

  10. Azure Digital Twins verileri Azure Event Grid aracılığıyla Azure Veri Gezgini'a gönderir. Bu analiz hizmeti, çözümün zaman serisi verilerini depolayarak bir tarihçi olarak çalışır.

  11. Simülasyon altyapıları ve yapay zeka araçları verileri işler. Örnek olarak Azure Bilişsel Hizmetler, yapay zeka modelleri ve iş ortağı benzetimi hizmetleri verilebilir.

  12. Azure Data Lake, veriler için uzun vadeli depolama sağlar. Azure Synapse Analytics, verileri analiz eder ve raporlar.

  13. Görselleştirme araçları ve kurumsal uygulamalar için çözüm erişim katmanı temel sistem hizmetlerine güvenli erişim sağlar:

    • Azure API Management, API'leri normalleştirmeye, güvenli hale getirmeye ve özelleştirmeye yönelik işlevler sunar. Bu platform, kullanım kotalarını ve hız sınırlarını da zorunlu kılıp uygular.

    • Azure SignalR Hizmeti, telemetri ve veri değiştiğinde URI'lere bildirim gönderir.

    • Zaman uyumsuz veya birim olarak veri alışverişinde bulunan uygulamalar için, çeşitli bileşenler yayımlama ve abone mekanizması sağlar:

      • IoT Hub
      • Azure Service Bus kuyrukları
      • Azure Event Hubs
      • Web kancaları

  14. Hizmet uygulamaları erişim denetimi API katmanından veri toplar. Bu uygulamalar daha sonra son kullanıcı uygulamaları için verileri analiz edip hazırlar. Power Apps, Power BI ve Azure Haritalar gibi Microsoft araçları, Azure veri depolarındaki veriler hakkında raporlar ve içgörüler oluşturur.

  15. Kurumsal uygulamalar, hazırlanan verileri kullanır. Örnekler şunları içerir:

    • Dynamics 365 modülleri.

    • ISV çözümleri.

    • Microsoft Teams uygulamaları.

    • Mobil uygulamalar ve giyilebilir cihazlar gibi alan için iyileştirilmiş çözümler:

Bileşenler

Çözüm şu bileşenleri kullanır:

Temel bileşenler

  • IoT Hub , cihazları Azure bulut kaynaklarına bağlar. Bu yönetilen hizmet şunu sağlar:

    • Cihaz düzeyinde güvenlik.
    • Cihaz sağlama hizmetleri.
    • Cihaz çiftleri.
    • Komut ve denetim hizmetleri.
    • Ölçeği genişletme özellikleri.

  • Azure IoT SDK'ları , cihazların IoT Hub'a bağlanması için önerilen yolu sağlar. Bu setleri kullanabilen cihazlar şunlardır:

    • Azure Sphere cihazları.
    • Azure RTOS çalıştıran cihazlar.

  • IoT Edge, IoT Edge cihazlarında bulut iş yüklerini çalıştırır. Özellikle, bu merkezi ileti hub'ı Azure Machine Learning ve Azure Stream Analytics aracılığıyla gerçek zamanlı analizler çalıştırabilir. IoT Edge, aşağıdakiler için IoT Hub'a bir ağ geçidi olarak da çalışır:

    • Düşük güç gereksinimleri olan cihazlar.
    • Eski cihazlar.
    • Kısıtlanmış cihazlar.

  • Data Factory , farklı veri depolarından gelen büyük veri bloklarıyla çalışan bir tümleştirme hizmetidir. Bu platformu kullanarak veri dönüştürme iş akışlarını düzenleyebilir ve otomatikleştirebilirsiniz. Örneğin Data Factory yarı statik depolarla Azure Veri Gezgini gibi tarihçi bileşenler arasındaki boşluğu kapatabilir.

  • İşletmeler arası bağlayıcılar, satıcı bileşenleriyle Azure Digital Twins arasında verileri çift yönlü olarak çevirir ve akışla aktarır. Artan sayıda satıcı, endüstri standardı modeller oluşturmak için DTDL kullanır. RealEstateCore bir örnek sağlar. Sonuç olarak, bu tümleştirmelerin zaman içinde daha basit hale gelmesi beklenir.

  • Azure Digital Twins , IoT cihazlarının ve ortamlarının dijital gösterimlerini depolar. Bu verileri, veri yayma veya gerçek zamanlı analiz için kullanabilirsiniz. Dahili olarak Azure Digital Twins:

    DTDL kullanarak ontolojiler veya önceden var olan model kümeleri oluşturabilirsiniz. Ayrıca endüstri tarafından desteklenen bir modelle de başlayabilirsiniz:

  • Azure Digital Twins Gezgini , Azure Digital Twins verilerini, modellerini ve graflarını görselleştirmek ve bunlarla etkileşime geçmek için kullanabileceğiniz bir geliştirici aracıdır. Bu araç şu anda genel önizleme aşamasındadır.

  • Model yönetimi bileşenleri DTDL modelini korur:

    • Model oluşturmak için şu seçenekler kullanılabilir:

      • Azure Digital Twins Gezgini
      • ISV çözümleri
      • Özel olarak oluşturulmuş araçlar
      • Metin veya kod düzenleyicileri

    • Depolar, ontolojileri depolar:

      • GitHub, RealEstateCore, Akıllı Şehirler ontolojisi ve Energy Grid ontolojisini depolar.
      • Özel ontolojiler için GitHub'daki özelleştirilmiş depolar ve çözüme özgü depolar kullanılabilir.

    • Modelleri Azure Digital Twins'e yüklemek için şu seçenekler vardır:

  • Azure İşlevleri, olay odaklı sunucusuz bir işlem platformudur. İşlevler ile, hizmetleri büyük ölçekte tümleştirmek için tetikleyicileri ve bağlamaları kullanabilirsiniz.

  • Azure Veri Gezgini hızlı, tam olarak yönetilen bir veri analizi hizmetidir. Bu hizmeti, büyük hacimli veriler üzerinde gerçek zamanlı analiz için kullanabilirsiniz. Azure Veri Gezgini uygulamalar, web siteleri, IoT cihazları ve diğer kaynaklardan çeşitli veri akışlarını işleyebilir.

  • Azure Bilişsel Hizmetler yapay zeka işlevselliği sağlar. Bu hizmetler, bulut için önceden eğitilmiş bir dizi sinir ağı modeli sunar. REST API'leri ve istemci kitaplığı SDK'ları, uygulamalarda bilişsel zeka oluşturmanıza yardımcı olabilir. Bilişsel Hizmetler işlevini kullanabilirsiniz:

    • Neredeyse gerçek zamanlı olarak.
    • Belirli veri eşiklerinde.
    • İsteğe bağlı.
    • Uzun işleme süreleri olan karmaşık işler için.

  • Azure Machine Learning , tahmine dayalı analiz çözümleri oluşturmanıza, dağıtmanıza ve yönetmenize yardımcı olan bulut tabanlı bir ortamdır. Bu modellerle davranışları, sonuçları ve eğilimleri tahmin edebilirsiniz.

  • Azure Data Lake büyük miktarda veriyi yerel, ham biçiminde depolar. Veriler genellikle birden çok, heterojen kaynaktan gelir ve yapılandırılmış, yarı yapılandırılmış veya yapılandırılmamış olabilir.

  • Azure Synapse Analytics , veri ambarları ve büyük veri sistemleri için bir analiz hizmetidir. Bu hizmet Power BI, Machine Learning ve diğer Azure hizmetleriyle tümleştirilir.

  • Azure API Management , arka uç hizmetleri için tutarlı ve modern API ağ geçitleri oluşturur. Bu platform, API çağrılarını kabul edip arka uçlara yönlendirmenin yanı sıra anahtarları, belirteçleri, sertifikaları ve diğer kimlik bilgilerini de doğrular. API Management ayrıca çağrı meta verilerini günlüğe kaydeder ve kullanım kotalarını ve hız sınırlarını zorlar.

  • Azure Service Bus , tam olarak yönetilen bir kurumsal ileti aracısıdır. Service Bus, ileti kuyruklarını ve yayımlama-abone olma konularını destekler.

  • Azure Event Hubs , büyük veriler için tam olarak yönetilen bir akış platformudur.

  • Azure SignalR Hizmeti, web uygulamalarına gerçek zamanlı olarak bildirim göndermenin bir yolunu sağlayan bir açık kaynak yazılım kitaplığıdır.

Hizmet uygulamaları

  • Azure Logic Apps , uygulamaları ve verileri bulutlar arasında bağlayarak iş akışlarını otomatikleştirir.

  • Azure Haritalar uygulamalara haritalar, uzamsal analiz ve mobilite çözümleri eklemek için jeo-uzamsal API'ler sunar.

  • Microsoft Graph , Microsoft 365, Windows 10 ve Enterprise Mobility + Security'deki verilere erişmek için araçlar sağlar.

  • Power Platform , verimli ve esnek çözümler oluşturmaya yönelik düşük kodlu araçlar sağlayan bir ürün ve hizmet koleksiyonudur:

    • Power Apps bir uygulama, hizmet, bağlayıcı ve veri platformu paketidir. Power Apps'i kullanarak el ile gerçekleştirilen iş işlemlerini dijital, otomatik süreçlere dönüştürebilirsiniz.
    • Power BI , analiz bilgilerini görüntüleyen yazılım hizmetlerinden ve uygulamalardan oluşan bir koleksiyondur.
    • Power Automate , yinelenen görevleri ve kağıtsız işlemleri kolaylaştırır.
    • Power Virtual Agents , müşteri ve çalışan ihtiyaçlarını uygun ölçekte karşılamak için kod içermeyen sohbet botları sağlar.

Kurumsal uygulamalar

  • Dynamics 365 , iş operasyonlarını yönetmeye yönelik bir uygulama portföyüdür.

  • Microsoft Teams toplantı, mesajlaşma, arama ve işbirliğine yönelik hizmetler sağlar.

  • Azure Uygulaması Hizmeti ve Web Uygulamaları özelliği, web uygulamaları oluşturmaya, dağıtmaya ve ölçeklendirmeye yönelik bir çerçeve sağlar.

Paylaşılan destek bileşenleri

Bu hizmetler, çözümün tüm alanlarındaki bileşenler için destek sağlar:

  • Azure İzleyici , performans ölçümleri ve etkinlik günlükleri gibi uygulama telemetrisini toplar ve analiz eder. Bu hizmet, uygulamalara ve personele düzensiz koşullar hakkında bilgi sağlar.

  • IoT için Microsoft Defender, güvenlik açıklarını ve tehditleri belirleyerek IoT sistemlerini koruyan birleşik bir güvenlik hizmetidir.

  • Azure DevOps Services , kodlama projelerini ve dağıtımlarını yönetmek için hizmetler, araçlar ve ortamlar sağlar.

  • Microsoft Entra ID , ISV çözümleri ve şirket içi çözümler de dahil olmak üzere Azure'a ve diğer bulut uygulamalarına erişimi denetleen bulut tabanlı bir kimlik hizmetidir.

  • Azure Key Vault API anahtarları, parolalar, sertifikalar ve şifreleme anahtarları gibi bir sistemin gizli dizilerine erişimi güvenli bir şekilde depolar ve denetler.

Alternatifler

  • Azure Cosmos DB , veri depolama için bir diğer seçenektir. Bu tam olarak yönetilen NoSQL veritabanı hizmeti kolayca ölçeklendirilir. Azure Cosmos DB, verilere erişmek için aşağıdakiler gibi çeşitli yollar sunar:

    • Belge veritabanları.
    • Graf veritabanları.
    • SQL stili sorgular.
    • Apache Cassandra için Azure Cosmos DB.

    Azure Cosmos DB için Azure Synapse Link, Azure Synapse Analytics kullanarak Azure Cosmos DB verileri üzerinde analiz çalıştırmanın bir yolunu sağlar. Sonuç olarak, Azure Cosmos DB kullanan çözümlerde çeşitli veri hizmetlerini birleştirebilirsiniz.

  • Event Hubs, ölçeklenebilir ve güvenli bir alım hizmeti de sağlayabilir. Event Hubs, cihazlarla çift yönlü iletişimi destekleyen IoT Hub'dan farklı olarak tek yönlü trafiği destekler. Sonuç olarak, cihazlara komut ve ilke göndermek için Event Hubs'ı kullanamazsınız. Event Hubs ayrıca cihaz düzeyinde güvenlik sunmaz. Ancak Event Hubs, düşük sayıda giriş cihazından gelen yüksek hacimli iletilere sahip ortamlar için uygundur.

Çözüm ayrıntıları

Akıllı yerler , bağlı cihazları ve veri kaynaklarını bir araya getiren fiziksel ortamlardır. Bu ortamları kullanarak şunları görebilir ve denetleyebilirsiniz:

  • Ürünler ve sistemler.
  • İç ve dış mekan.
  • Çevre ile kişisel deneyimler.

Akıllı yerler binalar, üniversite kampüsleri, kurumsal kampüsler, stadyumlar ve şehirler olabilir. Bu ortamlar, mülk sahiplerinin, tesis yöneticilerinin ve doluların siteleri çalıştırmalarına ve bakımlarına yardımcı olarak değer sağlar. Akıllı yerler ayrıca alanları daha verimli, uygun maliyetli, rahat ve üretken hale getirir.

Akıllı alanlar, alanları dijital olarak modelleyip ilgili verileri derler. Bu verilerden kişilerin, yerlerin ve cihazların nasıl bağlandığını gösteren içgörüler elde edebilirsiniz.

Olası kullanım örnekleri

Bu çözüm birçok alan için geçerlidir:

  • Akıllı kampüsler (eğitim sektörü)
  • Tesis yönetimi (gayrimenkul)
  • Akıllı stadyumlar (spor endüstrisi)
  • Akıllı ofisler
  • Enerji iyileştirme

İşletme açısından sonuçlar

Bu örnek çözümde, büyük bir ticari emlak sahibi bir ofis özelliğini dijital olarak dönüştürüyor. Bu geliştirme, eski tesis yönetimi verilerini aşağıdakiler gibi yeni özellikler ve teknolojilerle birleştirir:

  • Doluluk algılama.
  • Kafe kuyruğu iyileştirmesi.
  • Otopark.
  • Servis hizmetleri.

Bu çaba, brownfield cihazlarının ve fiziksel alanı izleyen modern Nesnelerin İnterneti (IoT) cihazlarının tümleştirilmesini gerektirir. Brownfield cihazları BACnet ve Modbus gibi ortak bina taşımaları aracılığıyla iletişim kurar.

Şirketin hedefleri şunlardır:

  • Hataları tanılayarak ve saha hizmeti yönetimiyle enerji kullanımını iyileştirme. Bu iyileştirme, mevcut bina yönetim sistemini cihazlarla tümleştirir.

  • Modern cihazları bağlayarak yeni uzamsal içgörüler elde etme ve yenilikçi işgalci deneyimler sunma.

  • Birden çok veri kaynağını bir araya getirerek ortamın uyumlu bir dijital modeli geliştirme. Modelin veri çözümleme fırsatlarını genişletmesi gerekir.

  • Milyonlarca veri noktası toplayıp arşivleyebilecek ölçeklenebilir bir çözüm oluşturma.

  • kolayca iş ortağı çözümleri ekleyebilen bir çözüm oluşturma. Çözüm, iş ortağı verilerini de ortamın dijital ikizine dahil etmelidir.

Dikkat edilmesi gereken noktalar

Bu önemli noktalar, bir iş yükünün kalitesini artırmak için kullanılabilecek bir dizi yol gösteren ilke olan Azure İyi Tasarlanmış Çerçeve'nin yapı taşlarını uygular. Daha fazla bilgi için bkz . Microsoft Azure İyi Tasarlanmış Çerçeve.

Bu çözüm için aşağıdaki önemli noktalar geçerlidir.

Güvenilirlik

Güvenilirlik, uygulamanızın müşterilerinize sağladığınız taahhütleri karşılayabilmesini sağlar. Daha fazla bilgi için bkz . Güvenilirlik sütununa genel bakış.

Ölçeklenebilirlik

Akıllı yer çözümleri için çözümler nispeten basit ve düşük hacimli uygulamalar olabilir. Bunlar, yüksek hacimli verileri işleyen gelişmiş uygulamalar da olabilir. Büyük bir kampüste ısıtma, havalandırma ve klima (HVAC) telemetri verilerini toplayan bir çözüm, yüksek hacimli bir uygulama örneğidir.

Bu çözümdeki temel Azure hizmetleri, tasarım gereği ölçeklenebilir ve karmaşık çözümler için uygundur. Ancak bu hizmetleri birleştirdiğinizde boğulma noktaları oluşturmadığından emin olun. Geliştirme döngüsünün başlarında, olası sorunları belirlemek için zamanlanmış aralıklarla performans testleri çalıştırın.

Esneklik

Akıllı alanınızı iyi tümleştirilecek ama aynı zamanda esnek olacak şekilde tasarlar. Akıllı yerler kullanım örnekleri hızla gelişmektedir. Çözümünüzü dağıttığınızda yeni algılayıcılar, veri türleri, yapay zeka işlevleri ve görselleştirme teknikleri eklemeniz gerekir. Esnekliği artırmak için:

  • Önerilen mimari gibi gevşek bir şekilde bağlanmış bir çözüm seçin.
  • Veri ontolojisi için sektör standartlarını kullanın. Bu yaklaşım, yeni işlevler eklemek ve yeni yazılımları tümleştirmek için gereken süreyi azaltmaya yardımcı olur.
  • API Management'i kullanın. Bu platform, temel alınan tek bir API için birden çok API stili ve imzası oluşturmanın bir yolunu sağlar.

Güvenlik

Güvenlik, kasıtlı saldırılara ve değerli verilerinizin ve sistemlerinizin kötüye kullanılmasına karşı güvence sağlar. Daha fazla bilgi için bkz . Güvenlik sütununa genel bakış.

Eski derleme çözümleri genellikle birincil güvenlik kaynağı olarak dış bağlantı eksikliğine dayanır. Ancak kişileri tanımlamayan veriler bile bir işletme veya bir binadaki kişiler hakkında bilgi sağlayabilir. Örneğin kuruluşlar kişileri saymak, varlıkları izlemek ve güvenlik verileri sağlamak için kameraları kullanır.

Görüntüleri işlediğiniz ve kaydettiğiniz yere dikkat edin. Gizlilik sorunları da dahil olmak üzere tüm müşteri gereksinimlerini karşıladığınızdan emin olun. Akıllı alan çözümünüzün veri yaşam döngüsü boyunca güvenliği öncelik haline getirin. Özellikle, hangi verileri topladığınıza, nerede işlediğinize ve depoladığınıza ve bu verilerden hangi sonuçları elde ettiğinize dikkat edin.

Maliyet iyileştirme

Maliyet iyileştirmesi, gereksiz giderleri azaltmanın ve operasyonel verimlilikleri iyileştirmenin yollarını aramaktır. Daha fazla bilgi için bkz . Maliyet iyileştirme sütununa genel bakış.

IoT çözümünün maliyetini tahmin etmek için Azure fiyatlandırma hesaplayıcısını kullanın.

  • Maliyetle ilgili dikkat edilmesi gereken diğer noktalar için, Microsoft Azure İyi Tasarlanmış Çerçeve belgelerinde maliyet iyileştirme ilkeleri'ne bakın.
  • IoT çözümlerinin yaygın olarak kullandığı hizmetlerin maliyetini iyileştirme hakkında bir tartışma için bkz . Azure IoT Başvuru Mimarisi.

Katkıda Bulunanlar

Bu makale Microsoft tarafından yönetilir. Başlangıçta aşağıdaki katkıda bulunanlar tarafından yazılmıştır.

Asıl yazar:

Diğer katkıda bulunan:

Sonraki adımlar