Verarbeiten von Fahrzeugdaten per IoT in Echtzeit

Cosmos DB
IoT Edge
Sphere
Stream Analytics
SQL-Datenbank

Die Erfassung, Verarbeitung und Visualisierung von Fahrzeugdaten sind Schlüsselfunktionen, die zum Erstellen vernetzter Fahrzeuglösungen erforderlich sind.Vehicle data ingestion, processing, and visualization are key capabilities needed to create connected car solutions. Durch die Erfassung und Analyse dieser Daten können Sie wertvolle Erkenntnisse gewinnen und neue Lösungen entwickeln.By capturing and analyzing this data, we can decipher valuable insights and create new solutions.

Wenn Fahrzeuge beispielsweise mit Telematikgeräten ausgestattet sind, können Sie den Livestandort überwachen, optimierte Routen planen, Fahrern Hinweise geben und Branchen unterstützen, die Telematikdaten verarbeiten oder von diesen profitieren (z. B. Versicherungen). Diagnoseinformationen bieten Fahrzeugherstellern wichtige Informationen in Bezug auf die Wartung und Garantiefragen.For example, with vehicles equipped with telematics devices, we can monitor the live location of vehicles, plan optimized routes, provide assistance to drivers, and support industries that consume or benefit from telematics data such as insurers, etc. For vehicle manufacturers, diagnostic information can provide important information for vehicle servicing and warranties.

Stellen Sie sich vor, ein Autohersteller möchte aus den folgenden Gründen eine Lösung entwickeln:Imagine a car manufacturing company that wants to create a solution to:

  • sicheres Senden von Echtzeitdaten in die Cloud über Sensoren und integrierte Computer, die in den Fahrzeugen verbaut sindSecurely send real-time data to the cloud from sensors and onboard computers installed in its vehicles.

  • Erstellen von Diensten mit Mehrwert für die Kunden und Händler durch das Analysieren des Fahrzeugstandorts und anderer Sensordaten (z. B. Motor- und Umgebungssensoren)Create value-added services for its customers and dealers by analyzing vehicle location, and other sensor data (such as engine-related sensors and environment-related sensors).

  • Speichern der Daten für die zusätzliche Downstreamverarbeitung, um verwertbare Erkenntnisse zu liefern (z. B. Wartungswarnungen für Fahrzeugbesitzer, Unfallinformationen für Versicherungsbehörden usw.)Store the data for additional downstream processing to provide actionable insights (For example, maintenance alerts for vehicle owners, accident information for insurance agencies, etc.).

  • Ermöglichen der Interaktion mit Fahrzeugen für Techniker in Händlerwerkstätten mithilfe einer Mixed-Reality-Anwendung zur Unterstützung bei der Problembehandlung und bei Reparaturen (z. B. HoloLens-Anwendung zum Anzeigen von Echtzeitdaten und Anzeigen bzw. Löschen von Diagnosecodes, die über den OBD-II-Port eines Fahrzeugs verfügbar sind, Anzeigen von Reparaturabläufen oder Anzeigen einer 3D-Grafik)Allow dealer service technicians to interact with vehicles using a mixed reality application to aid in troubleshooting and repair (For example, using a HoloLens application to view real-time data and view/clear diagnostic codes available through a vehicle’s OBD-II port, view repair procedures, or to view an exploded 3D parts diagram).

ReferenzarchitekturReference architecture

Referenzarchitektur

Die Daten durchlaufen die Lösung wie folgt:The data flows through the solution as follows:

  1. Telematiknachrichten (Geschwindigkeit, Standort usw.) werden von einem mobilfunkfähigen Azure Sphere-Gerät an Azure IoT Hub gesendet.Telematics messages (speed, location, etc.) are sent by an Azure Sphere cellular-enabled device to Azure IoT Hub. In einem Greenfieldszenario verbaut der Fahrzeughersteller zum Zeitpunkt der Herstellung ein Sphere-Modul in jedem Fahrzeug.In a greenfield scenario, the vehicle manufacturer may include a Sphere module in each vehicle at time of manufacture. In einem Brownfieldszenario wird das Fahrzeug nachträglich mit einer Sekundärtelematiklösung ausgestattet.In a brownfield scenario, the vehicle is retrofitted with an after-market telematics solution.

  2. Azure Stream Analytics ruft die Nachricht in Echtzeit von Azure IoT Hub ab, verarbeitet sie basierend auf der Geschäftslogik und sendet die Daten zur Speicherung an die Bereitstellungsebene.Azure Stream Analytics picks up the message in real time from Azure IoT Hub, processes the message based on the business logic and sends the data to the serving layer for storage.

  3. Abhängig von den Daten werden unterschiedliche Datenbanken verwendet.Different databases are used depending on the data. Azure Cosmos DB speichert die Nachrichten, während Azure SQL-Datenbank relationale und transaktionale Daten speichert und als Datenquelle für die Darstellungs- und Aktionsebene fungiert.Azure Cosmos DB stores the messages, while Azure SQL DB stores relational and transactional data, and acts as a data source for the presentation and action layer. Azure Synapse enthält aggregierte Daten und fungiert als Datenquelle für Business-Intelligence-Tools (BI).Azure Synapse contains aggregated data and acts as the data source for Business Intelligence (BI) tools.

  4. Auf Grundlage der Bereitstellungsebene können Web- und Mobilanwendungen sowie BI- und Mixed-Reality-Anwendungen erstellt werden.Web, mobile, BI, and mixed reality applications can be built on the serving layer. Beispielsweise können Sie Bereitstellungsebenendaten mithilfe von APIs für Drittanbieter zur Verfügung stellen (z. B. Versicherungsunternehmen, Lieferanten usw.).For example, you can expose serving layer data using APIs for third-party uses (for example, insurance companies, suppliers, etc.).

  5. Wenn ein Fahrzeug im Servicecenter eines Händlers gewartet werden muss, wird ein Azure Sphere-Gerät von einem Techniker mit dem OBD-II-Port des Geräts verbunden.When a vehicle requires servicing at a dealer service center, an Azure Sphere device is connected to the vehicle’s OBD-II port by a service technician.

  6. Die Azure Sphere-Anwendung stellt eine Verbindung mit dem OBD-II-Port des Fahrzeugs her und streamt die OBD-II-Daten über MQTT an Azure IoT Edge.The Azure Sphere application connects to the vehicle’s OBD-II port and streams OBD-II data to Azure IoT Edge over MQTT. Das Azure Sphere-Gerät wird über WLAN mit dem im Servicecenter des Händlers installierten Azure IoT Edge-Gerät verbunden.The Azure Sphere device is connected over Wi-Fi to the Azure IoT Edge device installed at the service center. Die OBD-II-Daten werden von Azure IoT Edge an Azure IoT Hub gestreamt und in derselben Nachrichtenverarbeitungspipeline verarbeitet.The OBD-II data is streamed from Azure IoT Edge to Azure IoT Hub and processed in the same message processing pipeline.

    • Durch das neueste Betriebssystemrelease 20.10 kann Azure Sphere jetzt mithilfe der eigenen Gerätezertifikate eine sichere Verbindung mit Azure IoT Edge herstellen.With the latest 20.10 OS release, Azure Sphere can now connect securely to Azure IoT Edge using its own device certificates. Das Azure Sphere-Gerätezertifikat ist für jedes Gerät eindeutig und wird vom Azure Sphere-Sicherheitsdienst alle 24 Stunden automatisch erneuert, nachdem das Gerät den Remotenachweis erbracht und den Authentifizierungsprozess durchlaufen hat.Azure Sphere device certificate is unique to every device and is automatically renewed by Azure Sphere Security Service every 24 hours after the device passes the remote attestation and authentication process.

    • Azure Sphere kommuniziert direkt und nicht über Azure IoT Edge mit dem Azure Sphere-Sicherheitsdienst.Azure Sphere communicates directly with the Azure Sphere Security Service and not through Azure IoT Edge. Der Azure Sphere-Sicherheitsdienst ist der cloudbasierte Dienst von Microsoft, der mit Azure Sphere-Chips kommuniziert, um die Wartung, Aktualisierung und Steuerung zu ermöglichen.Azure Sphere Security Service is Microsoft's cloud-based service that communicates with Azure Sphere chips to enable maintenance, update, and control. Manchmal abgekürzt als AS3.Sometimes abbreviated AS3.

  7. Der allgemeine MQTT-Broker ist jetzt in Azure IoT Edge verfügbar.General-purpose MQTT brokering is now available in Azure IoT Edge. Das Azure Sphere-Gerät veröffentlicht Nachrichten im MQTT-Thema (devices/{sphere_deviceid}/messages/events/), das in IoT Hub integriert ist.The Azure Sphere device will publish messages to the IoT Hub built-in MQTT topic (devices/{sphere_deviceid}/messages/events/).

    • Azure IoT Edge-Module sind containerisierte Anwendungen, die von IoT Edge verwaltet werden und Azure-Dienste (z. B. Azure Stream Analytics), benutzerdefinierte ML-Modelle oder Ihren eigenen lösungsspezifischen Code ausführen können.Azure IoT Edge modules are containerized applications managed by IoT Edge and can run Azure services (such as Azure Stream Analytics), custom ML models or your own solution-specific code.
  8. Ein Techniker kann unter Verwendung einer HoloLens das MQTT-Thema abonnieren (devices/{sphere_deviceid}/messages/events/) und OBD-II-Daten mithilfe einer HoloLens-Anwendung, die einen MQTT-Client enthält, sicher anzeigen.A service technician, wearing a HoloLens, can subscribe to the MQTT topic (devices/{sphere_deviceid}/messages/events/) and securely view OBD-II data using a HoloLens application containing an MQTT client. Der MQTT-Client von HoloLens muss autorisiert sein, eine Verbindung mit dem Thema herstellen und dieses abonnieren zu können.The HoloLens MQTT client must be authorized to connect and subscribe to the topic. Wenn der Techniker HoloLens direkt mit dem IoT Edge-Gateway verbindet, kann er die Daten des Fahrzeugs in Quasi-Echtzeit anzeigen und so die Wartezeit beim Senden der Daten in die Cloud und zurück vermeiden.By connecting the HoloLens directly to the IoT Edge gateway, the service technician can view the vehicle’s data in near real-time, avoiding the latency of sending the data to the cloud and back. Der Techniker kann selbst dann mit dem OBD-II-Port des Fahrzeugs interagieren (z. B. Ausschalten der Motorkontrollleuchte), wenn das Servicecenter nicht mit der Cloud verbunden ist.The service technician can also interact with the vehicle’s OBD-II port (for example, clear “check engine” light) even when the service center is disconnected from the cloud.

KomponentenComponents

  • Azure Sphere ist eine sichere, allgemeine Anwendungsplattform mit integrierten Kommunikations- und Sicherheitsfeatures für mit dem Internet verbundene Geräte.Azure Sphere is a secure, high-level application platform with built-in communication and security features for internet-connected devices. Die Plattform umfasst einen geschützten, verbundenen Crossover-Mikrocontroller (MPU), ein spezielles Linux-basiertes Betriebssystem sowie einen cloudbasierten Sicherheitsdienst, der für kontinuierliche und erneuerbare Sicherheit sorgt.It comprises a secured, connected, crossover microcontroller unit (MCU), a custom Linux-based operating system (OS), and a cloud-based security service that provides continuous, renewable security.

  • Azure IoT Edge bietet MQTT-Broker und führt Intelligent Edge-Anwendungen lokal aus, um eine geringe Wartezeit und Bandbreitennutzung zu gewährleisten.Azure IoT Edge provides MQTT brokering and runs intelligent edge applications on-premises to ensure low latency, lower bandwidth usage.

  • Azure IoT Hub befindet sich in der Erfassungsebene und unterstützt die bidirektionale Kommunikation mit Geräten, sodass Aktionen aus der Cloud oder von Azure IoT Edge an das Gerät gesendet werden können.Azure IoT Hub is in the ingestion layer and supports bi-directional communication back to devices, allowing Actions to be sent from the cloud or Azure IoT Edge to the device.

  • Azure Stream Analytics (ASA) bietet die serverlose Datenstromverarbeitung in Echtzeit, mit der die gleichen Abfragen am Edge und in der Cloud ausgeführt werden können.Azure Stream Analytics (ASA) provides real-time, serverless stream processing that can run the same queries in the cloud and on the edge. ASA in Azure IoT Edge kann Daten lokal filtern oder aggregieren, sodass intelligente Entscheidungen getroffen werden können, welche Daten für die weitere Verarbeitung oder die Speicherung in die Cloud gesendet werden müssen.ASA on Azure IoT Edge can filter or aggregate data locally, enabling intelligent decisions about which data needs to be sent to the cloud for further processing or storage.

  • Azure Cosmos DB, Azure SQL-Datenbank und Azure Synapse Analytics befinden sich auf der Bereitstellungsspeicherebene.Azure Cosmos DB, Azure SQL Database and Azure Synapse Analytics are in the Serving storage layer. Azure Stream Analytics kann Nachrichten mithilfe einer Ausgabe direkt an Cosmos DB schreiben.Azure Stream Analytics can write messages directly to Cosmos DB using an output. Daten können mithilfe von Azure Data Factory aggregiert und aus Cosmos DB und Azure SQL in Azure Synapse verschoben werden.Data can be aggregated and moved from Cosmos DB and Azure SQL to Azure Synapse using Azure Data Factory.

  • Azure Synapse Analytics ist ein verteiltes System zum Speichern und Analysieren umfangreicher Datasets.Azure Synapse Analytics is a distributed system for storing and analyzing large datasets. Dank MPP (Massive Parallel Processing) eignet sich diese Komponente für Hochleistungsanalysen.Its use of massive parallel processing (MPP) makes it suitable for running high-performance analytics.

  • Microsoft Power BI ist eine Suite aus Business Analytics-Tools zum Analysieren von Daten und Teilen von Einblicken.Microsoft Power BI is a suite of business analytics tools to analyze data and share insights. Power BI kann ein in Analysis Services gespeichertes Semantikmodell oder direkt Azure Synapse abfragen.Power BI can query a semantic model stored in Analysis Services, or it can query Azure Synapse directly.

  • Azure App Service kann zum Erstellen von Web- und Mobilanwendungen verwendet werden.Azure App Services can be used to build web and mobile applications. Azure API Management kann verwendet werden, um Daten auf Grundlage der auf der Bereitstellungsebene gespeicherten Daten für Dritte verfügbar zu machen.Azure API Management can be used to expose data to third parties, based on the data stored in the Serving Layer.

  • Microsoft HoloLens kann von Technikern verwendet werden, um Fahrzeugdaten (z. B. Servicehistorie, OBD-II-Daten, Teilediagramme usw.) zur Unterstützung bei der Problembehandlung und Reparatur holografisch anzuzeigen.Microsoft HoloLens can be used by service technicians to view vehicle data (for example, service history, OBD-II data, part diagrams, etc.) holographically to aid in troubleshooting and repair.

Nächste SchritteNext steps