Walkthrough over vooraf geconfigureerde oplossing voor externe controle
De vooraf geconfigureerde externe bewakingsoplossing met IoT Suite is een implementatie van een end-to-end-bewakingsoplossing voor controle voor meerdere computers die op externe locaties worden gebruikt. De oplossing combineert belangrijke Azure-services voor een algemene implementatie van het bedrijfsscenario. U kunt de oplossing gebruiken als uitgangspunt voor uw eigen implementatie en u kunt deze aanpassen aan uw eigen specifieke zakelijke vereisten.
In dit artikel wordt stapsgewijs een aantal belangrijke elementen van de externe bewakingsoplossing beschreven, zodat u beter begrijpt hoe dit werkt. Deze kennis helpt u bij:
- Het oplossen van problemen met de oplossing.
- Het plannen van een aanpassing van de oplossing zodat deze voldoet aan uw eigen specifieke vereisten.
- Het ontwerpen van uw eigen IoT-oplossing die gebruikmaakt van Azure-services.
Logische architectuur
Het volgende diagram geeft een overzicht van de logische onderdelen van de vooraf geconfigureerde oplossing:
Microservices en Docker-containers
Externe controle is de eerste van onze vooraf geconfigureerde oplossingen die is gebaseerd op een architectuur voor microservices. De oplossing is beschikbaar voor zowel .NET als Java. Microservices zijn ontstaan als een gangbaar patroon voor het realiseren van schaalbaarheid en flexibiliteit (doordat containers afzonderlijk kunnen worden geschaald), zonder dat dit gevolgen heeft voor de ontwikkelingssnelheid. Microservices verdelen de code in compartimenten en bieden goed gedefinieerde interfaces waardoor de oplossing gemakkelijker te begrijpen is en minder monolithisch is. De services vergroten ook de mogelijkheden voor partners die onze huidige oplossingsversnellers willen uitbreiden voor het bouwen van oplossingen met een verdienmodel.
Meer informatie over Docker-containers
Gesimuleerde apparaten
In de vooraf geconfigureerde oplossing vertegenwoordigt het gesimuleerde apparaat een koelapparaat (zoals een airconditioner of een luchtververser in een gebouw). Wanneer u de vooraf geconfigureerde oplossing implementeert, richt u ook automatisch vier gesimuleerde apparaten in waarop een Azure-webtaak wordt uitgevoerd. Met de gesimuleerde apparaten kunt u eenvoudig het gedrag van de oplossing bekijken zonder dat u fysieke apparaten hoeft te implementeren. Zie de zelfstudie Connect your device to the remote monitoring preconfigured solution (Uw apparaat koppelen aan de vooraf geconfigureerde oplossing voor externe controle) als u een echt fysiek apparaat wilt implementeren.
Apparaat-naar-cloud-berichten
Via elk gesimuleerd apparaat kunnen de volgende berichttypen worden verzonden naar IoT Hub:
| Bericht | Beschrijving |
|---|---|
| Opstarten | Wanneer het apparaat start, wordt er een bericht over apparaatgegevens verzonden naar de back-end met hierin informatie over het apparaat. Deze gegevens omvatten de apparaat-id en een lijst met de opdrachten en methoden die door het apparaat worden ondersteund. |
| Aanwezigheid | Via een apparaat wordt periodiek een bericht verzonden over aanwezigheid om te melden of het apparaat de aanwezigheid van een sensor bemerkt. |
| Telemetrie | Via een apparaat wordt periodiek een bericht verzonden over telemetrie waarin gesimuleerde waarden voor de temperatuur en vochtigheid worden gemeld die zijn verzameld met de gesimuleerde sensoren van het apparaat. |
Notitie
De oplossing slaat de lijst met opdrachten die door het apparaat worden ondersteund, op in een Cosmos DB-database en niet in de apparaatdubbel.
Eigenschappen en apparaatdubbels
De gesimuleerde apparaten verzenden de volgende apparaateigenschappen als gerapporteerde eigenschappen naar de dubbele in de IoT Hub. Het apparaat verzendt gerapporteerde eigenschappen bij het opstarten en als reactie op een opdracht of methode voor het wijzigen van de apparaatstatus.
| Eigenschap | Doel |
|---|---|
| Config.TelemetryInterval | Frequentie (seconden) waarmee het apparaat telemetrie verzendt |
| Config.TemperatureMeanValue | Geeft de gemiddelde waarde voor de gesimuleerde temperatuurtelemetrie |
| Device.DeviceID | De id die wordt verstrekt of toegewezen wanneer een apparaat in de oplossing wordt gemaakt |
| Device.DeviceState | Status die door het apparaat wordt gemeld |
| Device.CreatedTime | Tijd waarop het apparaat in de oplossing is gemaakt |
| Device.StartupTime | Het tijdstip waarop het apparaat is gestart |
| Device.LastDesiredPropertyChange | Het versienummer van de laatst gewenste eigenschapswijziging |
| Device.Location.Latitude | Breedtegraad van locatie waar het apparaat zich bevindt |
| Device.Location.Longitude | Lengtegraad van locatie waar het apparaat zich bevindt |
| System.Manufacturer | Fabrikant van apparaat |
| System.ModelNumber | Modelnummer van het apparaat |
| System.SerialNumber | Serienummer van het apparaat |
| System.FirmwareVersion | Huidige versie van de firmware op het apparaat |
| System.Platform | Platformarchitectuur van het apparaat |
| System.Processor | Processor waarop het apparaat wordt uitgevoerd |
| System.InstalledRAM | Hoeveelheid RAM-geheugen dat op het apparaat is geïnstalleerd |
De simulator voorziet deze eigenschappen in de gesimuleerde apparaten van voorbeeldwaarden. Telkens wanneer de simulator een gesimuleerd apparaat initialiseert, rapporteert het apparaat de vooraf gedefinieerde metagegevens als gerapporteerde eigenschappen aan IoT Hub. Gerapporteerde eigenschappen kunnen alleen worden bijgewerkt door het apparaat. Als u een gerapporteerde eigenschap wilt wijzigen, stelt u in de oplossingsportal een gewenste eigenschap in. Het is de verantwoordelijkheid van het apparaat om:
- Regelmatig gewenste eigenschappen op te halen uit de IoT Hub.
- Diens configuratie bij te werken met de gewenste eigenschapswaarde.
- De nieuwe waarde weer als een gerapporteerde eigenschap terug te sturen naar de hub.
Vanuit het dashboard van de oplossing kunt u gewenste eigenschappen gebruiken om eigenschappen op een apparaat in te stellen met behulp van de apparaatdubbel. Gewoonlijk haalt een apparaat de waarde van een gewenste eigenschap op uit de hub om diens interne status bij te werken en de wijziging weer als een gerapporteerde eigenschap terug te melden.
Notitie
De code van het gesimuleerde apparaat gebruikt alleen de gewenste eigenschappen Desired.Config.TemperatureMeanValue en Desired.Config.TelemetryInterval om de gerapporteerde eigenschappen bij te werken die naar IoT Hub worden teruggestuurd. Alle andere aanvragen om gewenste eigenschappen te wijzigen worden in het gesimuleerde apparaat genegeerd.
Methoden
De gesimuleerde apparaten kunnen de volgende methoden (directe methoden) afhandelen die via de IoT Hub vanuit oplossingsportal zijn geactiveerd:
| Methode | Beschrijving |
|---|---|
| InitiateFirmwareUpdate | Geeft het apparaat de opdracht om een firmware-update uit te voeren |
| Opnieuw opstarten | Geeft het apparaat de opdracht opnieuw op te starten |
| FactoryReset | Geeft het apparaat de opdracht om de fabrieksinstellingen terug te zetten |
Sommige methoden gebruiken gerapporteerde eigenschappen om te rapporteren over hun voortgang. Zo simuleert de methode InitiateFirmwareUpdate bijvoorbeeld een asynchrone uitvoering van de update op het apparaat. De methode keert onmiddellijk terug naar het apparaat terwijl de asynchrone taak met behulp van gerapporteerde eigenschappen statusupdates naar het dashboard van de oplossing blijft verzenden.
Opdracht
De gesimuleerde apparaten kunnen de volgende opdrachten (cloud-naar-apparaat-berichten) afhandelen die vanuit de oplossingsportal via de IoT Hub worden verzonden:
| Opdracht | Beschrijving |
|---|---|
| PingDevice | Hiermee wordt een ping verzonden naar het apparaat om te controleren of het actief is |
| StartTelemetry | Start het verzenden van telemetrie vanaf het apparaat |
| StopTelemetry | Geeft het apparaat opdracht om te stoppen met het verzenden van telemetriegegevens |
| ChangeSetPointTemp | Hiermee wordt de waarde van het instelpunt gewijzigd waaromheen de willekeurige gegevens worden gegenereerd |
| DiagnosticTelemetry | Hiermee wordt de apparaatsimulator geactiveerd voor het verzenden van een extra telemetriewaarde (externalTemp) |
| ChangeDeviceState | Hiermee wordt een eigenschap uitgebreide status voor het apparaat gewijzigd en wordt het bericht met apparaatgegevens verzonden vanaf het apparaat |
Notitie
Zie Cloud-to-device communications guidance (Richtlijnen voor communicatie tussen cloud en apparaat) voor een vergelijking van deze opdrachten (berichten van cloud naar apparaat) en methoden (directe methoden).
IoT Hub
De IoT Hub neemt gegevens op die vanaf de apparaten worden verzonden naar de cloud, en maakt ze beschikbaar voor de ASA-taken (Azure Stream Analytics). Voor elke stream maakt de ASA-taak gebruik van een afzonderlijke IoT Hub-consumentengroep om de stroom berichten van de apparaten te lezen.
De IoT Hub in de oplossing doet ook het volgende:
- Houdt een register van identiteiten bij waarin de id's en verificatiesleutels zijn opgeslagen van alle apparaten die verbinding mogen maken met de portal. U kunt apparaten in- en uitschakelen via het register van identiteiten.
- Verstuurt namens de oplossingsportal opdrachten naar uw apparaten.
- Roept namens de oplossingsportal methoden aan op uw apparaten.
- Onderhoudt apparaatdubbels voor alle geregistreerde apparaten. Een apparaatdubbel slaat de eigenschapswaarden op die door een apparaat worden gerapporteerd. Een apparaatdubbel slaat ook gewenste eigenschappen op die in de oplossingsportal zijn ingesteld, zodat het apparaat deze kan ophalen wanneer opnieuw verbinding wordt maakt.
- Plant taken voor het instellen van eigenschappen voor meerdere apparaten of voor het aanroepen van methoden op meerdere apparaten.
Azure Stream Analytics
Bij de externe bewakingsoplossing worden via ASA-apparaatberichten (Azure Stream Analytics) die zijn ontvangen via de IoT Hub, verzonden naar andere back-endonderdelen voor verwerking of opslag. Met verschillende ASA-taken worden specifieke functies uitgevoerd gebaseerd op de inhoud van de berichten.
Taak 1: apparaatgegevens filtert berichten met apparaatgegevens uit de binnenkomende berichtenstroom en stuurt deze naar een Event Hub-eindpunt. Via een apparaat worden berichten met apparaatgegevens verzonden bij het opstarten en als reactie op een opdracht SendDeviceInfo. Tijdens deze taak wordt gebruikgemaakt van de volgende querydefinitie om berichten over apparaatgegevens te identificeren:
SELECT * FROM DeviceDataStream Partition By PartitionId WHERE ObjectType = 'DeviceInfo'
Tijdens deze taak wordt de uitvoer verzonden naar een Event Hub voor verdere verwerking.
Taak 2: regels evalueren de binnenkomende telemetriegegevens over temperatuur en vochtigheid aan de hand van de drempelwaarden voor elk apparaat. Drempelwaarden kunnen worden ingesteld met de regeleditor die beschikbaar is in de oplossingsportal. Elk koppel apparaat/waarde wordt per tijdstempel opgeslagen in een blob die met Stream Analytics wordt gelezen als referentiegegevens. De taak vergelijkt elke niet-lege waarde met de ingestelde drempelwaarde voor het apparaat. Als de voorwaarde '>' wordt overschreden, voert de taak een alarmgebeurtenis uit die aangeeft dat de drempelwaarde is overschreden en worden de apparaat-, waarde- en tijdstempelwaarden opgegeven. Voor deze taak wordt gebruikgemaakt van de volgende querydefinitie om berichten over telemetrie te identificeren die een alarm moeten activeren:
WITH AlarmsData AS
(
SELECT
Stream.IoTHub.ConnectionDeviceId AS DeviceId,
'Temperature' as ReadingType,
Stream.Temperature as Reading,
Ref.Temperature as Threshold,
Ref.TemperatureRuleOutput as RuleOutput,
Stream.EventEnqueuedUtcTime AS [Time]
FROM IoTTelemetryStream Stream
JOIN DeviceRulesBlob Ref ON Stream.IoTHub.ConnectionDeviceId = Ref.DeviceID
WHERE
Ref.Temperature IS NOT null AND Stream.Temperature > Ref.Temperature
UNION ALL
SELECT
Stream.IoTHub.ConnectionDeviceId AS DeviceId,
'Humidity' as ReadingType,
Stream.Humidity as Reading,
Ref.Humidity as Threshold,
Ref.HumidityRuleOutput as RuleOutput,
Stream.EventEnqueuedUtcTime AS [Time]
FROM IoTTelemetryStream Stream
JOIN DeviceRulesBlob Ref ON Stream.IoTHub.ConnectionDeviceId = Ref.DeviceID
WHERE
Ref.Humidity IS NOT null AND Stream.Humidity > Ref.Humidity
)
SELECT *
INTO DeviceRulesMonitoring
FROM AlarmsData
SELECT *
INTO DeviceRulesHub
FROM AlarmsData
Tijdens deze taak wordt de uitvoer verzonden naar een Event Hub voor verdere verwerking. Ook worden details van elke waarschuwing opgeslagen in de blobopslag, waar de informatie uit de waarschuwing kan worden gelezen in de oplossingsportal.
Taak 3: telemetrie is op twee manieren actief op de binnenkomende stroom telemetriegegevens van het apparaat. Allereerst worden alle telemetrieberichten vanaf de apparaten naar een permanente blobopslag verzonden voor langdurige opslag. Ten tweede worden elke vijf minuten de gemiddelde, minimale en maximale vochtigheidswaarden berekend. Deze gegevens worden verzonden naar de blobopslag. Met de oplossingsportal worden de telemetriegegevens uit de blobopslag gelezen om de grafieken te vullen. Tijdens deze taak wordt gebruikgemaakt van de volgende querydefinitie:
WITH
[StreamData]
AS (
SELECT
*
FROM [IoTHubStream]
WHERE
[ObjectType] IS NULL -- Filter out device info and command responses
)
SELECT
IoTHub.ConnectionDeviceId AS DeviceId,
Temperature,
Humidity,
ExternalTemperature,
EventProcessedUtcTime,
PartitionId,
EventEnqueuedUtcTime,
*
INTO
[Telemetry]
FROM
[StreamData]
SELECT
IoTHub.ConnectionDeviceId AS DeviceId,
AVG (Humidity) AS [AverageHumidity],
MIN(Humidity) AS [MinimumHumidity],
MAX(Humidity) AS [MaxHumidity],
5.0 AS TimeframeMinutes
INTO
[TelemetrySummary]
FROM [StreamData]
WHERE
[Humidity] IS NOT NULL
GROUP BY
IoTHub.ConnectionDeviceId,
SlidingWindow (mi, 5)
Event Hubs
De ASA-taken voor apparaatgegevens en regels voeren hun gegevens uit naar Event Hubs die zo kunnen worden doorgestuurd naar de gebeurtenisprocessor die actief is in de webtaak.
Azure Storage
De oplossing maakt gebruik van Azure Blob-opslag om alle ruwe en samengevatte telemetriegegevens op de apparaten in de oplossing te behouden. Met de portal worden de telemetriegegevens uit de blobopslag gelezen om de grafieken te vullen. Voor het weergeven van waarschuwingen leest de oplossingsportal de gegevens uit de blobopslag, waarin is vastgelegd wanneer telemetriewaarden de geconfigureerde drempelwaarden hebben overschreden. In de oplossing wordt blobopslag ook gebruikt om de drempelwaarden vast te leggen die u in de oplossingsportal hebt ingesteld.
WebJobs
De webtaken in de oplossing hosten niet alleen de apparaatsimulatoren maar ook de gebeurtenisprocessor die wordt uitgevoerd in een Azure-webtaak die opdrachtantwoorden verwerkt. Met behulp van berichten met reacties op opdrachten wordt de opdrachtgeschiedenis van het apparaat bijgewerkt (opgeslagen in de Cosmos DB-database).
Cosmos DB
De oplossing maakt gebruik van een Cosmos DB-database om informatie op te slaan over de apparaten die zijn verbonden met de oplossing. Deze informatie omvat de geschiedenis van opdrachten die vanuit de oplossingsportal naar apparaten zijn verzonden en van methoden die vanuit de oplossingsportal zijn aangeroepen.
Oplossingsportal
De oplossingsportal is een webtoepassing die als onderdeel van de vooraf geconfigureerde oplossing wordt geïmplementeerd. De belangrijkste pagina's in de oplossingsportal zijn het dashboard en de lijst met apparaten.
Dashboard
Deze pagina in de webtoepassing maakt gebruik van Power BI javascript-besturingselementen (zie PowerBI-visuals repo) om de telemetriegegevens van de apparaten te visualiseren. De oplossing maakt gebruik van de ASA-telemetrietaak om de telemetriegegevens naar de blobopslag te schrijven.
Lijst met apparaten
Op deze pagina van de oplossingsportal kunt u het volgende doen:
- Nieuwe apparaten inrichten. Met deze actie wordt het unieke apparaat-id ingesteld en de verificatiesleutel gegenereerd. Er wordt informatie over het apparaat geschreven naar het IoT Hub-identiteitsregister en de oplossingsspecifieke Cosmos DB-database.
- Apparaateigenschappen beheren. Deze actie omvat het weergeven van bestaande eigenschappen en het bijwerken met nieuwe eigenschappen.
- Opdrachten naar een apparaat verzenden.
- De opdrachtgeschiedenis voor een apparaat weergeven.
- Apparaten in- en uitschakelen.
Volgende stappen
De volgende TechNet-blogberichten bieden meer details over de vooraf geconfigureerde oplossing voor externe controle:
- IoT Suite - Under The Hood - Remote Monitoring (IoT Suite - achter de schermen - externe controle)
- IoT Suite - Remote Monitoring - Adding Live and Simulated Devices (IoT Suite - externe controle - live- en gesimuleerde apparaten toevoegen)
U kunt verder aan de slag gaan met IoT Suite door de volgende artikelen te lezen: