Project 15 Open Platform IoT の持続性

Azure Event Grid
Azure Event Hubs
Azure Functions
Azure IoT Hub
Azure Stream Analytics

ソリューションのアイデア

このアーティクルはソリューションのアイデアです。 このコンテンツにさらに多くの情報 (想定されるユース ケース、代替サービス、実装に関する考慮事項、価格ガイダンスなど) の掲載をご希望の方は、GitHub のフィードバックでお知らせください。

Microsoft の Project 15 の使命は、世界中の科学者と自然保護活動家を支援することです。 このプロジェクトは、開発者、学生、および Microsot パートナーのコミュニティと、自然保護団体を結び付け、 このプロジェクトは、Azure とモノのインターネット (IoT) オープン プラットフォームに支えられた重要な種や生態系を保護するために必要なデータを、これらのチームが収集および分析するのを支援します。

アーキテクチャ

次のセクションでは、Project 15 Open Platform の機能とアーキテクチャについて説明します。

Diagram providing an overview of Project 15 Open Platform functionality. Colors indicate the level of customization that each area requires.

Project 15 Open Platform のコンポーネントと機能を示す図。 バーには、ユーザー管理、セキュリティなどの機能の領域が表示されます。 ボックスは、デバイスの接続、データ取り込みなど、プラットフォームで処理されるアクションを表します。 ボックス間の矢印は、システム内のデータ フローを示します。 コンポーネントは色分けされています。 明るい緑の要素はプラットフォームに完全に組み込まれています。 濃い緑の要素は組み込まれていますが、カスタマイズが必要です。 青の要素は、既定では組み込まれていません。完全なカスタマイズが必要です。 センサーおよびトラッカーに接続されている動物および植物の画像。 矢印はデータがシステムに移動することを示します。システムはこれらのデバイスを管理できます。

このアーキテクチャの Visio ファイルをダウンロードします。

データフロー

オープン プラットフォーム コンポーネントは、次のカテゴリに分類されます。

  • 完全に組み込み: 1 回だけデプロイする Azure サービス。 デバイスをソリューションに追加するときに、これらのコンポーネントを拡張します。

  • 組み込み済みでカスタマイズが必要: ソリューションによってデプロイされるサービス。 ご自身のユース ケースに合わせて変更します。 これらのサービスの詳細については、Project 15 オープン プラットフォーム開発者ガイドをご覧ください。 サービスの概要については、この記事で後述する「ソリューションの詳細」をご覧ください。

  • 未組み込みで完全なカスタマイズが必要: 知的所有権がある場所。 ご自身の Azure アカウントにソリューションをデプロイした後、構築するものはご自身の所有物となります。ワード プロセッサの使用方法を考えてください。 ワード プロセッサはツールであり、執筆する書籍はご自身のものとなります。 出版する物語の所有権はご自身にあり、発生する収益もご自身のものです。 Project 15 Open Platform でも、同じように考えてください。 このソリューションは、ご自身のソリューションの作成に使用するツールです。

ソリューションの詳細

Diagram showing how the Project 15 Open Platform collects, processes, analyzes, stores, secures, visualizes, and monitors IoT device data.

Project 15 Open Platform を構成する Azure コンポーネントを示す図。 ボックスは、ゲートウェイ、データ プロセス レイヤー、、プレゼンテーション レイヤー、ストレージ レイヤーなど、ソリューションのレイヤーを表します。 矢印は、これらのレイヤー間のデータ フローを示します。 矢印は、ユーザーとデバイスがどのようにシステムと対話するかを示しています。

このアーキテクチャの Visio ファイルをダウンロードします。

Project 15 Open Platform は、さまざまな Azure サービスと構成設定によって構成されます。

  1. Azure IoT Hub デバイス プロビジョニング サービスにより、IoT デバイスがプロビジョニングされ、IoT Hub に接続されます。

  2. ストリーミング プラットフォームとサービスにより、基本的なテレメトリとイベント処理に必要なデータ パイプラインが構築されます。

    • Azure Event Hubs により IoT デバイスからテレメトリとイベントが取り込まれます。
    • Azure Event Grid には、イベントをルーティングするパブリッシュ/サブスクライブ モデルが用意されています。
  3. Azure Stream Analytics によりデータが分析され (3a)、 Azure Functions によりデータが処理されます (3b)。 また、Azure Time Series Insights により、データが監視、分析、および格納されます (3c)。 また、この 3 つのサービスにより、プレゼンテーション レイヤーにデータがフィードされます。

  4. ユーザーはブラウザーを使用してプレゼンテーション レイヤーに接続します。 そのレイヤーで次の処理が実行されます。

    • Azure SignalR Service メッセージングにより視覚化がリアルタイムで行われます。
    • Azure App Service とその Web Apps 機能により、Web アプリを構築、デプロイ、およびスケーリングするためのプラットフォームが提供されます。
    • Time Series Insights、Power BI などのツールによって、Web サイト内の IoT デバイス、テレメトリ、およびイベントが視覚化されます。
  5. データベース、Azure Blob Storage、およびテーブルには、現場のオフィスからのテレメトリとファイル データが格納されます。

  6. 他にもより多くの機能を提供する Azure コンポーネントがあります。

    • Azure Functions と Azure App Service の API Apps 機能は、デバイス管理イベントを Web サイトで利用できるようにします。
    • Microsoft Entra ID によってユーザーが管理されます。
    • API Apps および Event Grid により外部データが管理されます。
    • Azure Digital Twins は、操作を最適化するモデリング機能を提供します。
    • Microsoft Defender for Cloud は、セキュリティ ポリシーとアクセス制御を確立することで、ソリューションをセキュリティで保護します。
    • Azure Notification Hubs と Azure Logic Apps により通知が処理されます。
    • Azure Machine Learning は、デバイスの動作を予測する AI 機能を提供します。
    • Azure Maps は、ジオフェンシング データを追跡して、場所ベースのサービスを提供します。

コンポーネント

  • Azure IoT Hub により、デバイスが Azure クラウド リソースに接続されます。 この管理サービスを使用すると、クエリを使って、クラウドに送信するデータをフィルター処理できます。

  • IoT Hub のデバイス プロビジョニング サービスにより、ノータッチの Just-In-Time プロビジョニングが可能になります。 この IoT Hub ヘルパー サービスを使用すると、セキュリティで保護されたスケーラブルな方法でデバイスをプロビジョニングできます。

  • Event Hubs は、フル マネージド ビッグ データ ストリーミング プラットフォームです。

  • Event Grid により、イベントベースのアプリが簡素化されます。 このサービスは、イベント パブリッシャーをイベント サブスクライバーから切り離しながら、イベントをソースからルーティング先にルーティングします。

  • Stream Analytics により、クラウド内、およびネットワークのエッジ上のデバイスでクエリを実行できる、リアルタイムのサーバーレス ストリーム処理が提供されます。 Stream Analytics on IoT Edge を使用すると、さらなる処理や保存のためにクラウドに送信するデータをフィルター処理したり集計したりできます。

  • Functions は、追加のセットアップなしでローカルでビルドおよびデバッグする際に使用できる、イベントドリブンのサーバーレス コンピューティング プラットフォームです。 Functions を使用すると、クラウド内で大規模にデプロイおよび運用し、トリガーとバインドを使ってサービスを統合できます。

  • Time Series Insights は、IoT 時系列データの監視、分析、および視覚化に使用できる分析プラットフォームです。

  • Azure SignalR Service は、Web アプリにリアルタイムで通知を送信する方法を提供するオープンソースのソフトウェア ライブラリです。

  • App Service とその Web Apps 機能は、Web アプリを構築、デプロイ、およびスケーリングするためのフル マネージド プラットフォームです。

  • Power BI は、関連のないデータ ソースに接続および視覚化する際に使用するソフトウェア サービスとアプリのコレクションです。

  • Blob Storage には、大量の非構造化データを管理する最適化されたクラウド オブジェクト ストレージが用意されています。

  • API Apps は App Service の機能です。この機能を使用すると、任意の言語で、クラウド内で API を構築および使用できます。

  • Microsoft Entra ID は、Azure およびその他のクラウド アプリへのアクセスを制御するマルチテナント クラウドベースの ID サービスです。

  • Azure Digital Twins により、IoT デバイスと環境のモデルが作成されます。 これらのデジタル表現を使用して、より優れた製品を開発し、操作を最適化して、コストを最小限に抑え、カスタマー エクスペリエンスを向上させることができます。

  • Microsoft Defender for Cloud には、脅威からハイブリッド クラウドのワークロードを保護する拡張された検出と対応 (XDR) 機能が用意されています。

  • Notification Hubs には、任意のバックエンドから任意のプラットフォームへの通知の送信に使用できるプッシュ エンジンが用意されています。

  • Logic Apps によりワークフローが自動化されます。 このサービスを使用すると、コードを記述せずにクラウド全体でアプリとデータを接続できます。

  • Machine Learning は、機械学習モデルのトレーニング、デプロイ、自動化、管理、追跡に使用できるクラウドベースの環境です。 これらのモデルを使用すると、将来の動作、結果、および傾向を予測できます。

  • Azure Maps には、マップ、空間分析、モビリティ ソリューションをアプリに追加する地理空間 API が用意されています。

シナリオの詳細

これらのソリューションで重要なのが、Microsot が設計および構築した Project 15 Open Platform です。 このオープンソース ソフトウェアにより、クラウドに接続して、自然保護プロジェクトで使用されるデバイスを安全に管理できます。 そのアーキテクチャは、エンドツーエンドの IoT ソリューションを構築するための参照として機能します。

約 80% 完成した状態のソリューションを得られる Project 15 Open Platform は、次の目標を達成するのに役立ちます。

  • スキルの差を縮める。 既製のプラットフォームでイノベーションを促進。 科学開発者が特定のユース ケースに拡張できます。
  • デプロイまで時間を加速する。 このプラットフォームにより、チームが技術的な課題を克服でき、重要な分析情報の作成に必要な時間が短縮されます。
  • 開発コストを削減する。 プラットフォームによって複雑さが軽減されるため、開発全体コストが削減されます。 また、オープンソースの開発者コミュニティや大学と提携する機会も得られます。

考えられるユース ケース

オープン プラットフォームを備えた Project 15 は、最新の Azure および IoT テクノロジを自然保護と生態系維持の取り組みに活用します。 これにより Project 15 は次のような領域で科学イノベーションを促進します。

  • 種の追跡と監視
  • 密猟の防止
  • 生態系の監視
  • 汚染の検出

このシナリオのデプロイ

  • Azure へのデプロイは、ボタンを押して開始します。 これにより、標準的な IoT ソリューション向けインフラストラクチャの主要コンポーネントが起動し、動作します。

  • Microsoft Open Platform からの Project 15 のデプロイ」をご覧ください。

共同作成者

この記事は、Microsoft によって保守されています。 当初の寄稿者は以下のとおりです。

プリンシパル作成者:

次のステップ