チュートリアル:Azure Maps を使用して IoT 空間分析を実装する

[アーティクル]
10/07/2023

IoT シナリオでは、空間と時間に生じる関連イベントをキャプチャして追跡するのが一般的です。たとえば、フリート管理、資産追跡、モビリティ、スマートシティといったアプリケーションが考えられます。このチュートリアルでは、Azure Maps API シリーズを使用して、使用されたレンタカーの移動を追跡するソリューションについて説明します。

このチュートリアルでは、次のことについて説明します。

車の追跡データをログに記録するための Azure ストレージアカウントを作成します。
ジオフェンスを Azure ストレージアカウントにアップロードします。
Azure IoT Hub でハブを作成して、デバイスを登録します。
Azure Functions で関数を作成し、Azure Maps 空間分析に基づいてビジネスロジックを実装します。
Azure Event Grid 経由で Azure 関数から IoT デバイステレメトリイベントをサブスクライブします。
IoT Hub のメッセージルーティングを使用して、テレメトリイベントをフィルター処理します。

前提条件

Azure サブスクリプションをお持ちでない場合は、開始する前に無料アカウントを作成してください。

ヒント

サンプルのルートに移動し、緑の <> コード ボタンを選択し、[ZIP のダウンロード] を選択することで、rentalCarSimulation C# プロジェクト全体を 1 つの ZIP ファイルとして GitHub からダウンロードできます。

このチュートリアルでは Postman アプリケーションを使用していますが、別の API 開発環境を選択することもできます。

重要

URL の例で、{Your-Azure-Maps-Subscription-key} を、実際の Azure Maps サブスクリプションキーに置き換えてください。

ユースケース: レンタカーの追跡

あるレンタカー会社で、レンタカーの位置情報、移動距離、運転状態を記録する必要があるとします。また、この会社は、車が承認された適切な地理的領域から出た場合は常にこの情報を保存したいとも考えています。

レンタカーには、テレメトリデータを IoT ハブに定期的に送信する IoT デバイスが搭載されています。テレメトリには現在の場所が含まれ、車両のエンジンが作動中であるかどうかが示されます。デバイスの場所スキーマは、地理空間データ用の IoT プラグアンドプレイスキーマに準拠しています。レンタカーのデバイステレメトリスキーマは、次の JSON コードのようになります。

{
    "data": {
        "properties": {
            "Engine": "ON"
        },
        "systemProperties": {
            "iothub-content-type": "application/json",
            "iothub-content-encoding": "utf-8",
            "iothub-connection-device-id": "ContosoRentalDevice",
            "iothub-connection-auth-method": "{\"scope\":\"device\",\"type\":\"sas\",\"issuer\":\"iothub\",\"acceptingIpFilterRule\":null}",
            "iothub-connection-auth-generation-id": "636959817064335548",
            "iothub-enqueuedtime": "2019-06-18T00:17:20.608Z",
            "iothub-message-source": "Telemetry"
        },
        "body": {
            "location": {
                "type": "Point",
                "coordinates": [ -77.025988698005662, 38.9015330523316 ]
            }
        }
    }
}

このチュートリアルで追跡する車は 1 台のみです。 Azure サービスを設定した後、車のシミュレーターを実行するには、rentalCarSimulation C# プロジェクトをダウンロードする必要があります。イベントから関数の実行までのプロセス全体が次の手順に要約されています。

車載デバイスにより、テレメトリデータが IoT ハブに送信されます。
車のエンジンが動作している場合、ハブはテレメトリデータを Event Grid に発行します。
Azure 関数が、デバイステレメトリイベントに対するイベントサブスクリプションによってトリガーされます。
この関数は、車載デバイスの位置座標、イベント時刻、デバイス ID をログに記録します。次に、Spatial Geofence Get API を使用して、車がジオフェンスの外側に移動したかどうかを判断します。ジオフェンス境界の外側で走行した場合、この関数により、イベントから受信した位置データが BLOB コンテナーに格納されます。また、関数によって住所の逆引き検索に対してクエリが実行されて、座標位置が住所に変換され、残りのデバイス位置データと共に格納されます。

次の図は、このシステムの概要を示したものです。

システムの概要図。

次の図では、ジオフェンス領域が青で強調表示されています。レンタカーのルートは、緑色の線で示されています。

ジオフェンスルートを示す図。

Azure のストレージアカウントの作成

車の違反の追跡データを格納するために、リソースグループに汎用 v2 ストレージアカウントを作成します。リソースグループを作成していない場合は、リソースグループの作成に関するセクションの指示に従ってください。リソースグループにContosoRental という名前を付けます。

ストレージアカウントを作成するには、「ストレージアカウントの作成」の手順に従います。このチュートリアルでは、ストレージアカウントの名前を contosorentalstorage としていますが、通常は好きな名前を付けることができます。

ストレージアカウントを正常に作成したら、ログデータを格納するコンテナーを作成する必要があります。

新しく作成したストレージアカウントに移動します。 [要点] セクションの [コンテナー] リンクをクリックします。
左上隅の [+ Container](+ コンテナー) を選択します。ブラウザーの右側にパネルが表示されます。コンテナーに contoso-rental-logs という名前を付け、 [作成] を選択します。
自分のストレージアカウントの [アクセスキー] ペインに移動し、ストレージアカウント名と [key1] セクションの [キー] の値をコピーします。「関数を作成して Event Grid サブスクリプションを追加する」方法に関するセクションで、両方の値が必要になります。

ジオフェンスを Azure ストレージアカウントにアップロードする

ジオフェンスにより、レンタカーの承認された地理的領域が定義されます。 Azure 関数でジオフェンスを使用して、車がジオフェンス領域の外に移動したかどうかを判断します。

「データレジストリの作成方法」に記載されている手順に従って、ジオフェンス JSON データファイルを Azure ストレージアカウントにアップロードし、Azure Maps アカウントに登録します。一意識別子 (udid) の値は必要になるため、必ずメモしておいてください。 udid は、ソースコードから Azure ストレージアカウントにアップロードしたジオフェンスを参照する方法です。ジオフェンスデータファイルの詳細については、「GeoJSON データのジオフェンシング」を参照してください。

IoT ハブを作成する

IoT ハブを使用すると、IoT アプリケーションとそれが管理するデバイスの間で、セキュリティで保護された信頼性の高い双方向通信を実現できます。このチュートリアルでは、車載デバイスから情報を取得して、レンタカーの位置を特定する必要があります。このセクションでは、ContosoRental リソースグループ内に IoT ハブを作成します。このハブは、デバイステレメトリイベントを発行する役割を担います。

ContosoRental リソースグループに IoT ハブを作成するには、IoT ハブの作成に関するセクションの手順に従います。

IoT ハブにデバイスを登録する

デバイスは、IoT ハブ ID レジストリに登録されていない限り、IoT ハブに接続できません。 InVehicleDevice という名前のデバイスを 1 つ作成します。 IoT ハブ内にデバイスを作成して登録するには、「IoT ハブに新しいデバイスを登録する」の手順に従います。デバイスのプライマリ接続文字列を必ずコピーしてください。この情報は後で必要になります。

関数を作成して Event Grid サブスクリプションを追加する

Azure Functions はサーバーレスコンピューティングサービスです。これを使用すると、コンピューティングインフラストラクチャの明示的なプロビジョニングや管理を行うことなく、小規模なコード ("関数") を実行できます。詳細については、Azure Functions に関するページをご覧ください。

関数は、特定のイベントによってトリガーされます。 Event Grid トリガーによってトリガーされる関数を作成します。 IoT ハブのデバイステレメトリイベント用のイベントサブスクリプションを作成して、トリガーと関数の間の関係を作成します。デバイステレメトリイベントが発生すると、関数はエンドポイントとして呼び出され、前に IoT ハブに登録したデバイスの関連データを受け取ります。

関数に含める C# スクリプトコードをご確認ください。

次に、Azure 関数を設定します。

Azure portal のダッシュボードで、 [リソースの作成] を選択します。検索テキストボックスに「関数アプリ」と入力します。 [関数アプリ]>[作成] を選択します。
[関数アプリ] 作成ページで、関数アプリに名前を付けます。 [リソースグループ] のドロップダウンリストから [ContosoRental] を選択します。 [ランタイムスタック] として [.NET] を選択します。ページの下部にある [次へ: ストレージ >] を選択します。
[ストレージアカウント] で、「Azure のストレージアカウントの作成」で作成したストレージアカウントを選択します。 [Review + create](レビュー + 作成) を選択します。
関数アプリの詳細を確認し、 [作成] を選択します。
アプリが作成されたら、それに関数を追加します。 Function App に移動します。 [Azure portal で作成する] ボタンを選択します。

重要

Azure Event Hub トリガーと Azure Event Grid トリガーのテンプレートには似た名前が付いています。 Azure Event Grid トリガー テンプレートを選択していることを確認します。
[関数の作成] パネルが表示されます。 [テンプレートの選択] パネルを下にスクロールし、[Azure Event Grid トリガー] を選択し、[作成] ボタンを選択します。
関数に名前を付けます。このチュートリアルでは、GetGeoFunction という名前を使用しますが、通常はお好きな名前を使用できます。 [関数の作成] を選択します。
左側のメニューで、 [コードとテスト] ペインを選択します。 C# スクリプトをコピーし、コードウィンドウに貼り付けます。
C# コード内で、次のパラメーターを置き換えます。
- SUBSCRIPTION_KEY を、自分の Azure Maps アカウントのサブスクリプションキーに置き換えます。
- UDID を、「ジオフェンスを Azure ストレージアカウントにアップロードする」でアップロードしたジオフェンスの udid に置き換えます。
- スクリプト内の CreateBlobAsync 関数では、データストレージアカウントでイベントごとに BLOB を作成します。 ACCESS_KEY、ACCOUNT_NAME、STORAGE_CONTAINER_NAME を、自分のストレージアカウントのアクセスキー、アカウント名、データストレージコンテナーに置き換えます。これらの値は、「Azure のストレージアカウントの作成」でストレージアカウントを作成したときに生成されました。
左側のメニューで、 [統合] ペインを選択します。ダイアグラムの [Event Grid Trigger](Event Grid トリガー) を選択します。トリガーの名前 eventGridEvent を入力し、 [Event Grid サブスクリプションの作成] を選択します。
サブスクリプションの詳細を入力します。イベントサブスクリプションに名前を付けます。 [イベントスキーマ] で [Event Grid Schema](Event Grid スキーマ) を選択します。 [トピックの種類] で、 [Azure IoT Hub Accounts](Azure IoT Hub アカウント) を選択します。 [リソースグループ] で、このチュートリアルの冒頭で作成したリソースグループを選択します。「IoT ハブを作成する」で作成した IoT ハブを [リソース] で選択します。[イベントの種類のフィルター] で、[Device Telemetry](デバイステレメトリ) を選択します。

これらのオプションを選択すると、 [トピックの種類] が [IoT Hub] に変更されたことがわかります。 [System Topic Name](システムトピック名) には、リソースと同じ名前を使用できます。最後に、 [エンドポイントの詳細] セクションで [エンドポイントの選択] を選択します。すべての設定を受け入れ、 [選択の確認] を選択します。
設定を確認します。このセクションの冒頭で作成した関数がエンドポイントで指定されていることを確認します。 ［作成］ を選択します
ここで、 [トリガーの編集] パネルに戻ります。 [保存] を選択します。

IoT ハブのメッセージルーティングを使用してイベントをフィルター処理する

Azure 関数に Event Grid サブスクリプションを追加すると、指定された IoT ハブにメッセージングルートが自動的に作成されます。メッセージルーティングを使用すると、各種データ型をさまざまなエンドポイントにルーティングできます。たとえば、デバイステレメトリのメッセージ、デバイスのライフサイクルイベント、デバイスツインの変更イベントをルーティングできます。詳細については、IoT ハブのメッセージルーティングの使用に関するページをご覧ください。

IoT ハブでのメッセージルーティングのスクリーンショット。

このシナリオ例では、レンタカーの移動中にのみメッセージを受信する必要があります。 Engine プロパティが "ON" になっているイベントをフィルター処理するルーティングクエリを作成します。ルーティングクエリを作成するには、RouteToEventGrid ルートをクリックし、 [ルーティングクエリ] の値を "Engine='ON'" で置き換えます。次に、 [保存] を選択します。これで、IoT ハブにより、エンジンがオンになっているデバイステレメトリのみが発行されます。

メッセージルーティングのフィルター処理のスクリーンショット。

ヒント

IoT device-to-cloud メッセージを照会するさまざまな方法があります。メッセージルーティング構文の詳細については、IoT Hub のメッセージルーティングに関するページを参照してください。

テレメトリデータを IoT Hub に送信する

Azure 関数が実行されると、テレメトリデータを IoT ハブに送信して、そのデータが Event Grid にルーティングされるようになりました。 C# アプリケーションを使用して、レンタカーの車載デバイスの位置情報データをシミュレートします。アプリケーションを実行するには、自分の開発用コンピューター上に .NET SDK 6.0 が必要です。以下の手順に従って、シミュレートされたテレメトリデータを IoT ハブに送信します。

まだ行っていない場合は、C# プロジェクト rentalCarSimulation をダウンロードします。
任意のテキストエディターで simulatedCar.cs ファイルを開き、connectionString の値を、デバイスを登録したときに保存したもので置き換えます。変更をファイルに保存します。
マシンに ASP.NET Core Runtime がインストールされていることを確認します。ローカルターミナルウィンドウで、C# プロジェクトのルートフォルダーに移動し、次のコマンドを実行して、シミュレートされたデバイスアプリケーションに必要なパッケージをインストールします。
```
dotnet restore
```
同じターミナルで次のコマンドを実行して、レンタカーシミュレーションアプリケーションをビルドして実行します。
```
dotnet run
```

ローカルターミナルは次のスクリーンショットのようになります。

ターミナル出力のスクリーンショット。

ここで BLOB ストレージコンテナーを開くと、車がジオフェンスの外側にあった位置の BLOB を 4 つ表示できます。

コンテナー内の BLOB が表示されたスクリーンショット。

以下のマップには、ジオフェンス外の車の位置が 4 か所示されています。各位置は定期的にログされました。

違反マップのスクリーンショット。

Azure Maps と IoT について調べる

このチュートリアルで使用した Azure Maps API シリーズの詳細については、以下を参照してください。

Azure Maps REST API シリーズの完全な一覧については、次を参照してください。

Azure で IoT の認定を受けたデバイスの一覧を取得するには、次のページにアクセスします。

Azure 認定デバイス

リソースをクリーンアップする

クリーンアップが必要なリソースはありません。

次の手順

device-to-cloud、およびその逆方向にテレメトリを送信する方法については、次を参照してください。

デバイスから利用統計情報を送信する

チュートリアル:Azure Maps を使用して IoT 空間分析を実装する

前提条件

ユース ケース: レンタカーの追跡

Azure のストレージ アカウントの作成

ジオフェンスを Azure ストレージ アカウントにアップロードする