Azure 和物联网

欢迎使用 Microsoft Azure 与物联网 (IoT)。 本文将介绍一种 IoT 解决方案体系结构架构,其中描述了你可以使用 Azure 服务部署的 IoT 解决方案的一般特征。 IoT 解决方案需要设备(可能数以百万计)与解决方案后端之间有安全的双向通信。 例如,解决方案后端可能会使用自动化的预测分析,从设备到云的事件流中挖掘有用的见解。

使用 Azure 服务实现此 IoT 解决方案体系结构时,Azure IoT 中心是重要的构建基块。 IoT 套件可针对特定 IoT 方案提供此体系结构的完整端到端实现。 例如:

  • 远程监视 解决方案让用户能够监视设备的状态,例如自动贩卖机。
  • 预见性维护 解决方案可帮助预测设备的维护需求(例如远端抽水站的水泵),以及避免意外停机。
  • “连接工厂”解决方案用于连接并监视工业设备。

IoT 解决方案体系结构

下图显示了典型的 IoT 解决方案体系结构。 该关系图未包含任何特定 Azure 服务的名称,但介绍了常规 IoT 解决方案体系结构中的重要元素。 在此体系结构中,IoT 设备收集其发送到云网关的数据。 云网关让其他后端服务可通过仪表板或其他呈现设备,从数据传递到其他企业运营应用程序或操作员的位置处理数据。

IoT 解决方案体系结构

Note

有关 IoT 体系结构的深入介绍,请参阅 Microsoft Azure IoT Reference Architecture(Microsoft Azure IoT 参考体系结构)。

设备连接

在此 IoT 解决方案体系结构中,设备将遥测数据(例如抽水站的传感器读数)发送到云终结点以进行存储和处理。 在预测性维护方案中,解决方案后端可以使用传感器数据流来判断特定的泵何时需要维护。 设备还可以通过读取来自云终结点的消息,接收和响应云到设备的消息。 例如,在预见性维护方案中,解决方案后端可将消息发送到抽水站中的其他水泵,以便在维护应开始之前先重新路由流量。 此过程将确保维护工程师到场后即可开始工作。

IoT 项目面临的最大挑战之一是如何可靠且安全地将设备连接到解决方案后端。 相比于其他客户端(例如浏览器和 Mobile Apps),IoT 设备有不同的特征。 IoT 设备:

  • 通常是无人操作的嵌入式系统。
  • 可以部署到物理访问昂贵的远程位置。
  • 可能只能通过解决方案后端来访问。 无法通过其他方式来与设备交互。
  • 能力和处理资源可能都有限。
  • 网络连接可能不稳定、缓慢或昂贵。
  • 可能需要使用专属、自定义或行业特定的应用程序协议。
  • 可以使用大量常见的硬件和软件平台来创建。

除了上述需求之外,所有 IoT 解决方案还必须提供可扩展性、安全性和可靠性。 使用传统技术(例如 Web 容器和消息传送代理)时,所产生的一系列连接需求不仅难以实现,而且实现起来非常耗时。 使用 Azure IoT 中心和 Azure IoT 设备 SDK 可以更轻松地实现符合这些要求的解决方案。

设备可以直接与云网关终结点通信;如果设备无法使用任何云网关支持的协议,则可以通过中间网关进行连接。 例如, Azure IoT 协议网关 可以在设备不能使用 IoT 中心支持的任何协议时执行协议转换。

数据处理和分析

在云中,IoT 解决方案后端是大部份数据的处理位置,例如筛选及汇总遥测数据并将其路由到其他服务。 IoT 解决方案后端:

  • 接收大规模来自设备的遥测数据,并确定如何处理和存储该数据。
  • 可能允许你从云向特定设备发送命令。
  • 提供可让你预配设备并控制哪些设备能够连接到基础结构的设备注册功能。
  • 可让你跟踪设备状态并监视其活动。

在预见性维护方案中,解决方案后端存储历史遥测数据。 解决方案后端可以使用此数据来识别可指示特定水泵已达到维护时间的模式。

IoT 解决方案可以包含自动反馈循环。 例如,解决方案后端中的分析模块可从遥测数据中识别出特定设备的温度超出正常工作级别。 然后,解决方案可以将命令发送到该设备,指示它采取纠正措施。

呈现和业务连接

呈现和业务连接层可让最终用户与 IoT 解决方案及设备交互。 它可让用户查看和分析从其设备收集的数据。 这些视图可以采用仪表板或 BI 报表的格式,以显示历史数据和/或接近实时的数据。 例如,操作员可检查特定抽水站的状态,并查看系统引发的任何警报。 此层还可集成 IoT 解决方案与现有业务线应用程序,以链接企业业务流程或工作流。 例如,预测性维护解决方案可集成计划系统,以在解决方案识别出需要维护的泵时预约工程师到抽水站检查。

IoT 解决方案仪表板

Azure IoT 套件

Azure IoT 套件是企业级解决方案,让用户能够通过一组可扩展的预配置解决方案快速入门。 这些解决方案用于处理常见 IoT 场景,例如远程监控预测性维护。 这些解决方案是本文所述的 IoT 解决方案体系结构的实现。

预配置的解决方案是完整有效的端到端解决方案,其中包括:

预配置的解决方案包含经过验证的可用于生产的代码,可以自定义和扩展该代码以实现自己的特定 IoT 场景。

还可能对许多预配置的解决方案所使用的 Azure IoT 中心 服务感兴趣。 Azure IoT 中心 在预配置的解决方案体系结构中使用的设备和云之间提供安全、可靠的双向通信。

后续步骤

浏览以下资源以继续了解 IoT 套件和预配置解决方案: