Azure e Internet delle cose

Microsoft Azure e Internet delle cose (IoT) Questo articolo illustra un'architettura della soluzione IoT che descrive le caratteristiche comuni di una soluzione IoT che può essere distribuita tramite i servizi Azure. Le soluzioni IoT richiedono una comunicazione bidirezionale sicura tra dispositivi, possibilmente nell'ordine dei milioni, e un back-end della soluzione. Un back-end della soluzione può ad esempio usare l'analisi predittiva e automatizzata per individuare informazioni dettagliate dal flusso di eventi da dispositivo a cloud.

Azure IoT Hub è un componente essenziale quando si implementa questa architettura della soluzione IoT usando i servizi Azure. IoT Suite mette a disposizione implementazioni complete ed end-to-end di questa architettura per scenari IoT specifici. Ad esempio:

  • La soluzione di monitoraggio remoto consente di monitorare lo stato dei dispositivi, ad esempio i distributori automatici.
  • La soluzione di manutenzione predittiva consente di prevedere le esigenze di manutenzione di dispositivi come le pompe nelle stazioni di pompaggio remote e di evitare tempi di inattività non pianificati.
  • La soluzione di connected factory consente di connettersi ai dispositivi industriali e di monitorarli.

Architettura della soluzione IoT

Il diagramma seguente mostra una tipica architettura di soluzione IoT. Il diagramma non include i nomi di alcun servizio di Azure specifico, ma descrive gli elementi chiave di un'architettura di soluzione IoT generica. In questa architettura, i dispositivi IoT raccolgono i dati che inviano a un gateway nel cloud. Il gateway nel cloud rende disponibili i dati per l'elaborazione da altri servizi back-end da cui i dati vengono recapitati ad altre applicazioni line-of-business o agli operatori umani tramite un dashboard o un altro dispositivo di presentazione.

Architettura della soluzione IoT

Nota

Per un'analisi approfondita dell'architettura IoT, vedere Microsoft Azure IoT Reference Architecture (Architettura di riferimento di Microsoft Azure IoT).

Connettività dei dispositivi

In questa architettura della soluzione IoT i dispositivi inviano i dati telemetrici, come le letture dei sensori di una stazione di pompaggio, a un endpoint cloud per l'archiviazione e l'elaborazione. In uno scenario di manutenzione predittiva, il back-end della soluzione potrebbe usare il flusso di dati dei sensori per determinare quando una determinata pompa richiede manutenzione. I dispositivi possono anche ricevere e rispondere a messaggi da cloud a dispositivo leggendo i messaggi da un endpoint cloud. Nello scenario della manutenzione predittiva il back-end della soluzione potrebbe ad esempio inviare messaggi ad altre pompe della stazione di pompaggio per avviare il reinstradamento dei flussi appena prima che inizi l'intervento di manutenzione, in modo che il tecnico della manutenzione possa iniziare subito il lavoro al suo arrivo.

Una delle maggiori difficoltà con i progetti IoT è quella di connettere in modo affidabile e sicuro i dispositivi al back-end della soluzione. I dispositivi IoT presentano caratteristiche diverse da quelle di altri client, ad esempio browser e app per dispositivi mobili. Dispositivi IoT:

  • Sono spesso sistemi incorporati senza operatore umano.
  • Possono essere distribuiti in località remote, dove l'accesso fisico è costoso.
  • Possono essere raggiungibili solo tramite il back-end della soluzione. Non esiste un altro modo per interagire con il dispositivo.
  • Possono avere risorse di alimentazione e di elaborazione limitate.
  • Possono disporre di una connettività di rete intermittente, lenta o costosa.
  • Possono richiedere protocolli di applicazioni proprietari, personalizzati o specifici del settore.
  • Possono essere create utilizzando un'ampia gamma di piattaforme hardware e software molto comuni.

Oltre ai requisiti precedenti, le soluzioni IoT devono offrire scalabilità, sicurezza e affidabilità. L’implementazione del set di requisiti di connettività con tecnologie tradizionali come i contenitori Web e i broker di messaggistica è un'attività lunga e complessa. Hub IoT di Azure e Azure IoT SDK per dispositivi rendono più semplice l'implementazione di soluzioni che soddisfano tali requisiti.

Un dispositivo può comunicare direttamente con un endpoint del gateway nel cloud oppure, se il dispositivo non può usare nessuno dei protocolli di comunicazione supportato dal gateway nel cloud, può connettersi tramite un gateway intermedio. Ad esempio, il gateway del protocollo di IoT di Azure può convertire i protocolli se i dispositivi non sono in grado di usare nessuno dei protocolli supportati dall'hub IoT.

e analisi dei dati

Nel cloud è soprattutto nel back-end della soluzione IoT che viene eseguita l'elaborazione dei dati, ad esempio il filtro e l'aggregazione dei dati di telemetria e il routing ad altri servizi. Il back-end della soluzione IoT:

  • Riceve i dati di telemetria a livello di scalabilità dai dispositivi e determina come elaborare e archiviare quei dati.
  • Può consentire di inviare comandi dal cloud al dispositivo specifico.
  • Fornisce funzionalità di registrazione del dispositivo che consentono di effettuare il provisioning dei dispositivi e controllare quali dispositivi possono connettersi all'infrastruttura.
  • Consente di tenere traccia dello stato dei dispositivi e di monitorarne le attività.

Nello scenario di manutenzione predittiva, il back-end della soluzione archivia i dati di telemetria cronologici. Il back-end della soluzione può usare questi dati per identificare modelli che indicano che è necessario eseguire la manutenzione su una pompa specifica.

Le soluzioni IoT possono includere cicli di feedback automatici. Un modulo di analisi nel back-end della soluzione può ad esempio stabilire dai dati di telemetria che la temperatura di un dispositivo specifico ha superato i normali livelli operativi. La soluzione può quindi inviare un comando al dispositivo per l'esecuzione di un'azione correttiva.

Connettività aziendale e di presentazione

Il livello di connettività aziendale e di presentazione consente agli utenti finali di interagire con la soluzione IoT e i dispositivi. Consente anche agli utenti di visualizzare e analizzare i dati raccolti dai dispositivi. Queste visualizzazioni possono assumere la forma di dashboard o report di BI che possono mostrare sia i dati cronologici sia i dati quasi in tempo reale. Ad esempio, un operatore può controllare lo stato di determinate stazioni di pompaggio e vedere gli avvisi generati dal sistema. Questo livello consente inoltre l'integrazione della soluzione back-end IoT con le applicazioni line-of-business esistenti che possono legarsi ai processi o ai flussi di lavoro aziendali. La soluzione di manutenzione predittiva, ad esempio, può essere integrata con un sistema di pianificazione che prenota un tecnico per visitare una stazione di pompaggio quando la soluzione identifica una pompa che richiede manutenzione.

Dashboard della soluzione IoT

Passaggi successivi

Hub IoT di Azure è un servizio che consente comunicazioni bidirezionali affidabili e sicure tra il back-end della soluzione e milioni di dispositivi. Consente al back-end della soluzione di:

  • Ricevere dati di telemetria su larga scala dai dispositivi.
  • Instradare i dati dai dispositivi a un processore di eventi di flusso.
  • Ricevere caricamenti di file dai dispositivi.
  • Inviare messaggi da cloud a dispositivo a dispositivi specifici.

È possibile usate l'hub IoT per implementare il back-end della propria soluzione. L'hub IoT include anche un registro di identità usato per effettuare il provisioning di dispositivi, credenziali di sicurezza e relativi diritti per connettersi all'hub IoT. Per altre informazioni sull'hub IoT, vedere Informazioni sull'hub IoT.

Per informazioni su come l'hub IoT di Azure consente la gestione dei dispositivi basata su standard per gestire, configurare e aggiornare i dispositivi in modalità remota, vedere Panoramica della gestione dei dispositivi con l'hub IoT.

Per implementare le applicazioni client su una vasta gamma di piattaforme hardware e sistemi operativi per dispositivi, è possibile usare Azure IoT SDK per dispositivi. Gli SDK per dispositivi includono librerie che facilitano l'invio di dati di telemetria a un hub IoT e la ricezione di messaggi da cloud a dispositivo. Quando si usano gli SDK per dispositivi, è possibile scegliere tra diversi protocolli di rete per comunicare con l'hub IoT. Per altre informazioni, vedere Informazioni sugli SDK per dispositivi.

Per iniziare a scrivere codice ed eseguire alcuni esempi, vedere l'esercitazione Introduzione all'hub IoT.

Si potrebbe anche essere interessati a Azure IoT Suite, che è una raccolta di soluzioni preconfigurate. IoT Suite consente di iniziare rapidamente e scalare progetti IoT per indirizzare scenari di IoT comuni, quali il monitoraggio remoto, la gestione degli asset e la manutenzione predittiva.