设备孪生入门（.NET）

设备孪生是存储设备状态信息的 JSON 文档，包括元数据、配置和条件。 IoT 中心为连接到它的每台设备保留设备孪生。

注释

本文中所述的功能仅在 IoT 中心的标准层中可用。有关基本层和标准/免费 IoT 中心层的详细信息，请参阅为解决方案选择正确的 IoT 中心层和大小。

使用设备孪生可以：

从解决方案后端存储设备元数据。
报告当前状态信息，例如可用功能和条件，例如设备应用中使用的连接方法。
在设备应用和后端应用之间同步长时间运行的工作流的状态，例如固件和配置更新。
查询设备元数据、配置或状态。

设备孪生专为同步和查询设备配置和条件而设计。有关设备孪生的详细信息，包括何时使用设备孪生，请参阅了解设备孪生。

IoT 中心存储设备孪生体，其中包含以下元素：

标记。设备元数据只能由解决方案后端访问。
所需属性。解决方案后端可修改的 JSON 对象，并且设备应用程序可对其进行观察。
报告的属性。设备应用可修改的 JSON 对象，解决方案后端可读。

标记和属性不能包含数组，但可以包含嵌套对象。

下图显示了设备孪生结构：

设备孪生概念图的屏幕截图。

此外，解决方案后端可以根据上述所有数据查询设备孪生。有关设备孪生的详细信息，请参阅了解设备孪生。有关查询的详细信息，请参阅 IoT 中心查询语言。

在本文中，将创建两个 .NET 控制台应用：

AddTagsAndQuery：一个后端应用，用于添加标记和查询设备孪生。
ReportConnectivity：一个连接到 IoT 中心的模拟设备应用，并报告其连接条件。

注释

有关可用于生成设备和后端应用的 SDK 工具的详细信息，请参阅 Azure IoT SDK 。

先决条件

Visual Studio。
IoT 中心。使用 CLI 或 Azure 门户创建一个。
已注册的设备。在 Azure 门户中注册一个。
确保已在防火墙中打开端口 8883。本文中的设备示例使用通过端口 8883 进行通信的 MQTT 协议。某些企业和教育网络环境中可能会阻止此端口。有关解决此问题的详细信息和方法，请参阅“连接到 IoT 中心”（MQTT）。

获取 IoT 中心连接字符串

在本文中，你将创建一个后端服务，该服务将所需属性添加到设备孪生，然后查询标识注册表以查找报告的属性已相应地更新的所有设备。服务需要 服务连接 权限来修改设备孪生的所需属性，并且需要 注册表读取 权限才能查询标识注册表。没有仅包含这两个权限的默认共享访问策略，因此需要创建一个。

若要创建一个共享访问策略，用于授予 服务连接 和 注册表读取 权限并获取此策略的连接字符串，请执行以下步骤：

在 Azure 门户中，选择 资源组。选择中心所在的资源组，然后从资源列表中选择中心。
在中心的左侧窗格中，选择 “共享访问策略”。
从策略列表上方的顶部菜单中，选择 “添加共享策略访问策略”。
在右侧的 “添加共享访问策略 ”窗格中，输入策略的描述性名称，例如 serviceAndRegistryRead。在“权限”下，选择“注册表读取”和服务连接，然后选择“添加”。
从策略列表中选择新策略。
选择 主连接字符串 的复制图标并保存值。

有关 IoT 中心共享访问策略和权限的详细信息，请参阅访问控制和权限。

创建更新报告属性的设备应用

在本部分中，将创建一个 .NET 控制台应用，该应用以 myDeviceId 身份连接到中心，然后更新其报告的属性，以确认它已使用手机网络进行连接。

打开 Visual Studio，然后选择“ 创建新项目”。
选择 控制台应用（.NET Framework），然后选择“ 下一步”。
在 “配置新项目”中，将项目命名为 ReportConnectivity，然后选择“ 下一步”。
在解决方案资源管理器中，右键单击 ReportConnectivity 项目，然后选择“ 管理 NuGet 包”。
保留默认的 .NET Framework，然后选择“ 创建 ”以创建项目。
选择 “浏览 ”并搜索并选择 Microsoft.Azure.Devices.Client。选择“安装”。

此步骤下载、安装并添加对 Azure IoT 设备 SDK NuGet 包及其依赖项的引用。

在using文件的顶部添加以下语句：

using Microsoft.Azure.Devices.Client;
using Microsoft.Azure.Devices.Shared;
using Newtonsoft.Json;

将以下字段添加到 Program 类。替换为 {device connection string} 在 IoT 中心注册设备时看到的设备连接字符串：

static string DeviceConnectionString = "HostName=<yourIotHubName>.azure-devices.net;DeviceId=<yourIotDeviceName>;SharedAccessKey=<yourIotDeviceAccessKey>";
static DeviceClient Client = null;

将以下方法添加到 Program 类：

public static async void InitClient()
{
    try
    {
        Console.WriteLine("Connecting to hub");
        Client = DeviceClient.CreateFromConnectionString(DeviceConnectionString, 
          TransportType.Mqtt);
        Console.WriteLine("Retrieving twin");
        await Client.GetTwinAsync();
    }
    catch (Exception ex)
    {
        Console.WriteLine();
        Console.WriteLine("Error in sample: {0}", ex.Message);
    }
}

Client 对象公开了从设备与设备孪生交互所需的所有方法。上面显示的代码初始化 Client 对象，然后检索 myDeviceId 的设备孪生。

将以下方法添加到 Program 类：

public static async void ReportConnectivity()
{
    try
    {
        Console.WriteLine("Sending connectivity data as reported property");

        TwinCollection reportedProperties, connectivity;
        reportedProperties = new TwinCollection();
        connectivity = new TwinCollection();
        connectivity["type"] = "cellular";
        reportedProperties["connectivity"] = connectivity;
        await Client.UpdateReportedPropertiesAsync(reportedProperties);
    }
    catch (Exception ex)
    {
        Console.WriteLine();
        Console.WriteLine("Error in sample: {0}", ex.Message);
    }
}

上面的代码使用连接信息更新 myDeviceId 的报告属性。

最后，将以下行添加到 Main 方法：

try
{
    InitClient();
    ReportConnectivity();
}
catch (Exception ex)
{
    Console.WriteLine();
    Console.WriteLine("Error in sample: {0}", ex.Message);
}
Console.WriteLine("Press Enter to exit.");
Console.ReadLine();

在解决方案资源管理器中，右键单击解决方案，然后选择 “设置启动项目”。
在 “常用属性>启动项目”中，选择 “多个启动项目”。对于 ReportConnectivity，请选择开始作为操作。选择“确定”，保存所做更改。
右键单击 ReportConnectivity 项目并选择“ 调试”，然后选择 “启动新实例”来运行此应用。应会看到应用获取孪生信息，然后将连接作为 报告属性发送。

设备报告其连接信息后，它应出现在这两个查询中。
右键单击 AddTagsAndQuery 项目，然后选择 “调试>启动”新实例 以再次运行查询。这一次， myDeviceId 应出现在这两个查询结果中。

创建用于更新所需属性和查询孪生的服务应用

在本部分中，你将使用 C# 创建一个 .NET 控制台应用，该应用将位置元数据添加到与 myDeviceId 关联的设备孪生。该应用查询 IoT 中心以查找位于美国的设备，然后查询报告手机网络连接的设备。

在 Visual Studio 中，选择“ 文件 > 新建 > 项目”。在 “创建新项目”中，选择 “控制台应用”（.NET Framework），然后选择“ 下一步”。
在 “配置新项目”中，将项目命名为 AddTagsAndQuery，然后选择“ 下一步”。
接受 .NET Framework 的默认版本，然后选择“ 创建 ”以创建项目。
在解决方案资源管理器中，右键单击 AddTagsAndQuery 项目，然后选择“ 管理 NuGet 包”。
选择 “浏览 ”并搜索并选择 “Microsoft.Azure.Devices”。选择“安装”。

此步骤下载、安装并添加对 Azure IoT 服务 SDK NuGet 包及其依赖项的引用。
在using文件的顶部添加以下语句：
```
using Microsoft.Azure.Devices;
```
将以下字段添加到 Program 类。将 {iot hub connection string} 替换为您在获取 IoT 中心连接字符串中复制的 IoT 中心连接字符串。
```
static RegistryManager registryManager;
static string connectionString = "{iot hub connection string}";
```

将以下方法添加到 Program 类：

public static async Task AddTagsAndQuery()
{
    var twin = await registryManager.GetTwinAsync("myDeviceId");
    var patch =
        @"{
            tags: {
                location: {
                    region: 'US',
                    plant: 'Redmond43'
                }
            }
        }";
    await registryManager.UpdateTwinAsync(twin.DeviceId, patch, twin.ETag);

    var query = registryManager.CreateQuery(
      "SELECT * FROM devices WHERE tags.location.plant = 'Redmond43'", 100);
    var twinsInRedmond43 = await query.GetNextAsTwinAsync();
    Console.WriteLine("Devices in Redmond43: {0}", 
      string.Join(", ", twinsInRedmond43.Select(t => t.DeviceId)));

    query = registryManager.CreateQuery("SELECT * FROM devices WHERE tags.location.plant = 'Redmond43' AND properties.reported.connectivity.type = 'cellular'", 100);
    var twinsInRedmond43UsingCellular = await query.GetNextAsTwinAsync();
    Console.WriteLine("Devices in Redmond43 using cellular network: {0}", 
      string.Join(", ", twinsInRedmond43UsingCellular.Select(t => t.DeviceId)));
}

RegistryManager 类公开了与服务中的设备孪生交互所需的所有方法。前面的代码首先初始化 registryManager 对象，然后检索 myDeviceId 的设备孪生，最后使用所需的位置信息更新其标记。

更新后，它会执行两个查询：第一个查询仅选择 位于 Redmond43 工厂的设备的设备孪生，第二个查询将优化查询，以仅选择也通过手机网络连接的设备。

在创建查询对象时，前面的代码指定返回的文档数上限。查询对象包含一个 HasMoreResults 布尔属性，可用于多次调用 GetNextAsTwinAsync 方法以检索所有结果。名为 GetNextAsJson 的方法可用于不是设备孪生的结果，例如聚合查询的结果。

最后，将以下行添加到 Main 方法：

registryManager = RegistryManager.CreateFromConnectionString(connectionString);
AddTagsAndQuery().Wait();
Console.WriteLine("Press Enter to exit.");
Console.ReadLine();

右键单击 AddTagsAndQuery 项目并选择 “调试”，然后选择“ 启动新实例”来运行此应用程序。应该会在查询结果中看到一个设备，询问 位于 Redmond43 中的所有设备，对于将结果限制为使用手机网络的设备的查询，不应看到任何设备。

本文内容：

从后端应用添加设备元数据作为标记
设备孪生中报告的设备连接信息
使用类似于 SQL 的 IoT 中心查询语言查询设备孪生信息

后续步骤

若要了解如何操作：

从设备发送遥测数据，请参阅快速入门：将遥测数据从 IoT 即插即用设备发送到 Azure IoT 中心。
使用设备孪生的所需属性配置设备，请参阅教程：从后端服务配置设备。
以交互方式控制设备，例如从用户控制的应用中打开风扇，请参阅快速入门：控制连接到 IoT 中心的设备。

Last updated on 2025-11-20

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设备孪生入门 （.NET）

先决条件

获取 IoT 中心连接字符串

创建更新报告属性的设备应用

创建用于更新所需属性和查询孪生的服务应用

后续步骤

その他のリソース

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