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快速入门 - 开始使用 Azure Digital Twins Explorer 中的示例场景

本快速入门介绍 Azure 数字孪生,展示 Azure 数字孪生如何表示数据并演示它与物理建筑物的数字孪生体图交互的过程。 你将使用 Azure 门户站点Azure Digital Twins Explorer(这是用于在 Web 浏览器中可视化 Azure 数字孪生数据并与之交互的工具)。

在本快速入门中,你将了解以数字方式定义建筑物、楼层和房间概念的预生成示例模型,并使用这些模型定义创建表示物理建筑物中的特定楼层和房间的数字孪生体。 这些单独的孪生体将连接到反映其彼此之间的关系的虚拟孪生体图中,从而形成示例建筑物的完整数字表示形式。 你将使用的图形表示包含两个楼层的建筑物,并且每个楼层都包含房间。 该图形将如下图像所示:

四个圆形节点组成的图形的屏幕截图,这些节点在 Azure Digital Twins Explorer 中由箭头连接。

下面是用于浏览本文中的图的步骤:

  1. 创建一个 Azure 数字孪生实例,并在 Azure Digital Twins Explorer 中打开该实例。
  2. 上传预生成的模型和图数据来构造示例方案。 手动添加一个额外的孪生体。
  3. 模拟不断更改的 IoT 数据,并查询图以查看结果。
  4. 回顾你从体验中学到的知识。

注意

为简单起见,本快速入门不涉及从建模环境中的 IoT 设备或是从其他数据源设置实时数据流。 若要设置驱动孪生体图的模拟端到端数据流,请继续阅读教程:连接端到端解决方案。 有关服务之间的数据流以及将 Azure 数字孪生集成到更广泛的 IoT 解决方案中的详细信息,请参阅数据引入和传出

先决条件

要完成本快速入门,你需要一个 Azure 订阅。 如果还没有 Azure 订阅,可立即免费创建一个

对于在快速入门中使用的示例图形,你还需要下载相关资料。 使用以下说明下载所需文件。 稍后,你将按照更多说明将其上传到 Azure 数字孪生。

  • 模型文件。 导航到以下每个链接,右键单击屏幕上的任意位置,然后在浏览器的右键单击菜单中选择“另存为”。 使用“另存为”窗口将文件保存在计算机上的某个位置。

    • Building.json:这是以数字方式定义建筑物的模型文件。 它指定建筑物可以包含楼层。
    • Floor.json:这是以数字方式定义楼层的模型文件。 它指定楼层可以包含房间。
    • Room.json:这是以数字方式定义房间的模型文件。 它具有温度属性。
  • buildingScenario.xlsx:此电子表格包含示例孪生体图的数据,该图包含五个数字孪生体,表示具有楼层和房间的特定建筑物。 孪生体基于泛型模型,通过指示哪些元素包含彼此的关系进行连接。 根据你的浏览器设置,选择此链接可能会将 buildingScenario.xlsx 文件自动下载到您的默认下载位置,或者它可能会在您的浏览器中打开该文件并提供下载选项。 以下是该下载选项在 Microsoft Edge 中的外观:

    在 Microsoft Edge 浏览器中查看的 buildingScenario.xlsx 文件的屏幕截图。突出显示了指示下载的按钮。

提示

这些文件来自 GitHub 中的 Azure Digital Twins Explorer 存储库。 你可以访问该存储库获取其他示例文件、资源管理器代码等。

设置 Azure 数字孪生

要使用 Azure 数字孪生,第一步是创建容纳所有图数据的 Azure 数字孪生实例。 在此部分中,你将创建服务的实例,并在 Azure Digital Twins Explorer 中打开它。

创建 Azure 数字孪生实例

在本部分中,将使用 Azure 门户创建新的 Azure 数字孪生实例。 导航到门户,并使用凭据登录。

  1. 登录门户后,首先在 Azure 服务的主页菜单中选择“创建资源”。

    Azure 门户的屏幕截图,突出显示了主页上的“创建资源”图标。

  2. 在搜索框中搜索“Azure 数字孪生”,并从结果中选择“Azure 数字孪生”服务。

    将“计划”字段设置为“Azure 数字孪生”,并选择"创建按钮以开始创建服务的新实例。

    Azure 门户的屏幕截图,突出显示了 Azure 数字孪生服务页面中的“创建”按钮。

  1. 填写安装程序的“基本信息”选项卡上的字段,包括订阅、资源组、新实例的资源名称和区域。 选中“分配 Azure 数字孪生数据所有者角色”框,以便为你自己授予管理实例中数据的权限。

    Azure 门户中 Azure 数字孪生的“创建资源”过程的屏幕截图。已填写所描述的值。

    注意

    如果“分配 Azure 数字孪生数据所有者角色”框灰显,则表示你在 Azure 订阅中无权管理用户对资源的访问权限。 你可以根据本部分所述继续创建实例,然后应在完成本快速入门的其余部分之前,让某个拥有所需权限的人员在该实例上为你分配此角色

    满足此要求的常见角色包括“所有者”、“帐户管理员”或“用户访问管理员”和“参与者”的组合。

  2. 选择“查看 + 创建”以完成实例创建。

  3. 你将看到一个摘要页,其中显示了输入的详细信息。 确认这些信息,然后选择“创建”以创建实例。

随后你会转到“概述”页,可在其中跟踪实例的部署状态。

Azure 门户中 Azure 数字孪生的部署页面的屏幕截图。该页面指示部署正在进行中。

等待页面显示部署已完成。

在 Azure Digital Twins Explorer 中打开实例

部署完成后,使用“转到资源”按钮导航到门户中该实例的“概述”页。

Azure 门户中 Azure 数字孪生的部署页的屏幕截图。页面中指示部署已完成。

接下来,选择“打开 Azure Digital Twins Explorer (预览版)”按钮。

显示 Azure 数字孪生实例概述页面的 Azure 门户的屏幕截图。其中的“打开 Azure Digital Twins Explorer (预览版)”按钮突出显示。

这将在新选项卡中打开 Azure Digital Twins Explorer。如果这是你第一次使用 Explorer,你将看到一个总结其主要功能的欢迎模式。

注意

如果 Azure Digital Twins Explorer 无法自动连接到你的实例,你将看到以下屏幕,要求你指定 Azure 数字孪生 URL。 如果在屏幕上看不到此框,则 Azure Digital Twins Explorer 已自动完成此步骤。

Azure Digital Twins Explorer 的屏幕截图。Azure 数字孪生 URL 模式显示了 Azure 数字孪生 URL 的空白可编辑框。

如果看到此框,请在字段中输入 https://,然后输入你的实例的主机名(可以在门户中实例的“概述”页面上找到该名称)。 这些值共同构成实例 URL。 选择“保存”以连接到你的实例。

构建示例方案

接下来,你将使用 Azure Digital Twins Explorer 设置示例模型和孪生体图。 你首先导入在先决条件部分中下载到计算机的模型文件和孪生体图文件。 然后,通过手动创建一个额外的孪生体来完成方案。

模型

创建 Azure 数字孪生图的第一步是为你的环境定义词汇。 模型是环境中存在的每种实体类型的泛型定义。 此示例建筑物方案包含建筑物、楼层和房间,因此需要一个用于描述建筑物是什么的模型定义,一个用于描述楼层是什么的模型定义,以及一个用于描述房间是什么的模型定义。 稍后,可以创建作为这些模型实例的数字孪生体,它们表示特定建筑物、楼层和房间。

Azure 数字孪生的模型以数字孪生体定义语言 (DTDL) 进行编写(这是类似于 JSON-LD 的数据对象语言)。 每个模型根据属性、遥测、关系和组件来描述单个类型的实体 。

本快速入门已为你编写了模型文件。 你已在先决条件Prerequisites部分中下载了 Building.json、Floor.json 和 Room.json,现在你将使用 Azure Digital Twins Explorer 将它们上传到 Azure 数字孪生实例。

上传模型(.json 文件)

在 Azure Digital Twins Explorer 中,按照以下步骤上传建筑物、楼层和房间模型(之前下载的 .json 文件)。

  1. 在“模型”面板中,选择“上传模型”图标,该图标显示一个指向上的箭头。

    Azure Digital Twins Explorer 的屏幕截图,其中突出显示“模型”面板和“上传模型”图标。

  2. 在显示的“打开”窗口中,导航到计算机上包含下载的 .json 文件的文件夹。

  3. 选择 Building.json、Floor.json 和 Room.json,然后选择“打开”以一次性全部上传它们。

Azure Digital Twins Explorer 会将这些模型文件上传到 Azure 数字孪生实例。 它们应在“模型”面板中显示,并显示其易记名称和完整的模型 ID。

可以从任何模型的选项中选择“查看模型”,以查看定义每种模型类型的 DTDL 代码。

显示“模型”面板的 Azure Digital Twins Explorer 的屏幕截图,其中列出了三个模型定义:Building、Floor 和 Room。

孪生和孪生图

现在已将某些模型定义上传到 Azure 数字孪生实例,可以使用这些定义为环境中的元素创建数字孪生体。

解决方案中的每个数字孪生体都表示物理环境中的实体。 可以基于相同模型类型创建许多孪生体,例如全部使用 Room 模型的多个房间孪生体。 在本快速入门中,你需要用于建筑物的数字孪生体,以及用于建筑物中每个楼层和房间的数字孪生体。 孪生体会通过各种关系连接到表示完整建筑物环境的孪生体图中。

在此部分中,你将上传一个预先创建的图形,其中包含一个建筑物孪生体、两个楼层孪生体和两个房间孪生体。

导入图(.xlsx 文件)

在 Azure Digital Twins Explorer 中,按照以下步骤导入示例图(之前下载的 .xlsx 文件)。

  1. 在“孪生图”面板中,选择“导入图形”图标,该图标显示一个指向云的箭头 。

    Azure Digital Twins Explorer 的“孪生体图”面板屏幕截图。“导入图形”按钮突出显示。

  2. 在“打开”窗口中,导航到之前下载的 buildingScenario.xlsx 文件。 此文件包含示例图的孪生体和关系数据。 选择“打开” 。

    几秒钟后,Azure Digital Twins Explorer 将打开“导入”视图,其中显示了要加载的图形的预览。

  3. 若要完成图形导入,请选择图形预览面板右上角的“保存”图标。

    在“图形预览”窗格中突出显示“保存”图标的 Azure Digital Twins Explorer 的屏幕截图。

  4. Azure Digital Twins Explorer 将使用上传的文件来创建所请求的孪生体及其相互关系。 在继续之前,请确保显示以下对话框,指示导入成功。

    Azure Digital Twins Explorer 的屏幕截图,其中有一个对话框指示图形导入成功。

    选择“关闭” 。

    现在,图形已上传到 Azure Digital Twins Explorer,并将重载“孪生图”面板。 它将显示为空。

  5. 若要查看该图,请在 Azure Digital Twins Explorer 窗口顶部附近的“查询资源管理器”面板中选择“运行查询”按钮 。

    突出显示窗口右上角的“运行查询”按钮的 Azure Digital Twins Explorer 的屏幕截图。

该操作将运行默认查询以选择并显示所有数字孪生。 Azure Digital Twins Explorer 将从服务中检索所有孪生和关系。 它将在“孪生图”面板中绘制它们定义的图形。 现在,你可看到已上传的示例方案图形。

Azure Digital Twins Explorer 的屏幕截图,其中显示了上传的图。

这些圆(图形“节点”)表示数字孪生。 这些线条表示关系。 BuildingA 孪生体“包含”Floor0 和 Floor1 孪生体,Floor0 孪生体“包含”Room0,而 Floor1 孪生体“包含”Room1。 如果使用的是鼠标,可在图中单击并拖动来四处移动元素。

添加另一个孪生体

创建数字孪生体图后,可以继续编辑该图的结构。 假设最近在此示例建筑物的 Floor1 上构造了另一个房间。 在此部分中,你将向图中添加新孪生体,以表示新房间。

首先选择定义要创建的孪生体类型的模型。 在左侧的“模型”面板中,打开 Room 模型的选项菜单。 选择“创建孪生体”以创建此模型类型的新实例。

Azure Digital Twins Explorer 的屏幕截图,其中显示“模型”面板以及用于从 Room 模型创建孪生体的选项。

为“新孪生名称”输入 Room2,然后选择“保存”。 这会创建新的数字孪生体,它尚未通过关系连接到图的其余部分。

接下来,你将添加一个关系,以显示 Floor1 包含 Room2。 使用 CTRL/CMD 或 SHIFT 键在图中同时选择 Floor1 和 Room2。 选择这两个孪生体后,右键单击 Room2 并选择“添加关系”。

Azure Digital Twins Explorer 的屏幕截图,其中在 Floor1 与 Room2 之间添加了关系。

这会打开“创建关系”对话框,该对话框预先填充了从 Floor1 到 Room2 的“包含”关系的详细信息。 选择“保存” 。

“创建关系”选项的屏幕截图。

现在 Room2 在图中进行了连接。 如果使用的是鼠标,则可以对图中的孪生体进行单击并拖动,以将它们安排为喜欢的配置。

Azure Digital Twins Explorer 的屏幕截图,其中显示的图现在包含 Room2。

查看孪生属性

可选择一个孪生体,在“孪生属性”面板中查看其属性及其值的列表。

下面是 Room0 的属性。 请注意,Room0 的温度为 70。

突出显示“孪生体属性”面板的 Azure Digital Twins Explorer 的屏幕截图,其中显示 Room0 的 $dtId、Temperature 和 Humidity 属性。

下面是 Room1 的属性。 请注意,Room1 的温度为 80。

突出显示“孪生体属性”面板的 Azure Digital Twins Explorer 的屏幕截图,其中显示 Room1 的 $dtId、Temperature 和 Humidity 属性。

Room2 尚未为其属性设置值,因为此孪生体是手动创建的。 若要设置其属性值,请编辑字段,使湿度为 50 且温度为 72。 选择“保存”图标。

突出显示“孪生体属性”面板的 Azure Digital Twins Explorer 的屏幕截图,其中为 Room2 设置了 Temperature 和 Humidity 属性。

查询不断更改的 IoT 数据

在 Azure 数字孪生中,可以使用 SQL 样式的 Azure 数字孪生查询语言查询孪生图以回答环境相关问题。 查询图中孪生的一种方法是按其属性进行查询。 基于属性的查询可以帮助回答环境相关问题(或识别环境中的离群值)。 在完全连接的数据驱动方案中,孪生体的属性会频繁更改,以响应来自环境中的传感器的 IoT 数据或其他连接的数据源。 在本快速入门中,你将手动更改值以模拟不断更改的传感器读数。

首先运行查询,以查看环境中有多少孪生体温度超过 75。 在“查询资源管理器”面板中运行以下查询。

SELECT * FROM DIGITALTWINS T WHERE T.Temperature > 75

回想一下之前查看孪生体属性时,Room0 的温度读数为 70,Room1 的温度读数为 80,Room2 的温度读数为 72。 建筑物和楼层孪生体完全没有温度属性。 因此,此处的结果中仅显示 Room1。

显示属性查询结果的 Azure Digital Twins Explorer 的屏幕截图,其中只显示 Room1。

提示

查询中还支持其他比较运算符(<、>、= 或 !=)。 你可尝试将这些运算符、不同的值或不同的孪生属性插入到查询中来试着回答自己的问题。

编辑温度数据

在完全连接的 Azure 数字孪生解决方案中,图中的孪生体可以从实际 IoT 设备和其他数据源接收实时更新,并自动更新其属性,以与实际环境保持同步。 本快速入门中为简单起见,你将使用此处的 Azure Digital Twins Explorer 将 Room0 的温度读数手动设置为 76。

首先,重新运行以下查询以选择所有数字孪生体。 这将在“孪生体图”面板中再次显示完整的图。

SELECT * FROM DIGITALTWINS

选择“Room0”,在“孪生属性”面板中调出其属性列表。

将温度值从 70 更改为 76,然后选择“保存”图标以更新温度。

Azure Digital Twins Explorer 的屏幕截图,其中突出显示“孪生体属性”面板上有可为 Room0 编辑的属性。

成功更新属性后,你将看到“补丁信息”框,其中显示了在后台使用 Azure 数字孪生 API 进行更新的补丁代码。

Azure Digital Twins Explorer 的屏幕截图,其中显示用于温度更新的补丁信息。

关闭补丁信息。

查询以查看新结果

若要查看图中反映的 Room0 的新温度,请重新运行先前进行的查询,获取环境中温度高于 75 的所有孪生体。

SELECT * FROM DIGITALTWINS T WHERE T.Temperature > 75

现在,Room0 的温度已从 70 更改为 76,因此 Room0 和 Room1 都应出现在结果中。

显示属性查询结果的 Azure Digital Twins Explorer 的屏幕截图,其中显示 Room0 和 Room1。

回顾所学内容并将其置于上下文中进行理解

在本快速入门中,你创建了一个 Azure 数字孪生实例,并在 Azure Digital Twins Explorer 中使用示例方案对其进行了填充。 你还手动添加了一个数字孪生体。

然后你探索了图,包括...

  • 使用查询以回答有关方案的问题。
  • 编辑数字孪生上的属性。
  • 再次运行查询,查看答案如何因更新而发生变化。

本练习的目的是演示如何使用 Azure 数字孪生图回答有关环境的问题(特别是在 IoT 环境持续变化时)。

在本快速入门中,你手动更新了温度。 在 Azure 数字孪生中,经常会将数字孪生连接到实际的 IoT 设备,以便它们能够根据遥测数据自动接收更新。 还可以连接其他数据源,从而集成来自不同系统的数据并为如何更新孪生体定义自己的逻辑。 通过这种方式,你可以构建始终反映环境真实状态的实时图。 你可以使用查询来实时获取环境中正在发生的事情的信息。

还可以将 Azure 数字孪生数据导出到历史跟踪、数据分析和 AI 服务,以增强见解和执行环境模拟。 将 Azure 数字孪生集成到 IoT 解决方案中可帮助更有效地跟踪过去情况、控制当前情况并预测未来情况。

清理资源

若要在本快速入门完成后进行清理,请根据接下来要做的事情选择要删除的 Azure 数字孪生资源。

  • 如果你计划继续学习 Azure 数字孪生快速入门和教程,可将本快速入门中使用的实例重复用于那些文章,无需将它们删除。
  • 如果要继续使用本文中设置的 Azure 数字孪生实例,但想要清除其部分或全部模型、孪生体和关系,可在 Azure Cloud Shell 窗口中使用 CLI 命令 az dt 来删除要移除的元素。
  • 如果你不再需要 Azure 数字孪生实例,可以使用 Azure 门户将其删除。

    在门户中导航回实例的“概述”页。 (如果已关闭该选项卡,可以在 Azure 门户搜索栏中搜索该实例的名称再次找到它,然后从搜索结果中选择该实例。)

    选择“删除”以删除实例,包括所有模型和孪生体。

    Azure 门户中 Azure 数字孪生实例的“概述”页面的屏幕截图。突出显示了“删除”按钮。

你可能还需要从本地计算机中删除示例项目文件。

后续步骤

转到下一个快速入门,在 3D 环境中可视化 Azure 数字孪生场景。

或者,请向前跳到教程,以深入了解 SDK、孪生体图创建和事件流设置。