Azure IoT (モノのインターネット) とはWhat is Azure Internet of Things (IoT)?

Azure IoT (モノのインターネット) は、何十億もの IoT 資産を接続、監視、制御する、Microsoft によって管理される一連のクラウド サービスです。The Azure Internet of Things (IoT) is a collection of Microsoft-managed cloud services that connect, monitor, and control billions of IoT assets. よりシンプルに言えば、IoT ソリューションは、クラウド内で実行されて相互に通信する 1 つ以上のバックエンド サービスと 1 つ以上の IoT デバイスから成ります。In simpler terms, an IoT solution is made up of one or more IoT devices and one or more back-end services running in the cloud that communicate with each other.

この記事では、IoT の基礎について説明し、ユース ケースを紹介すると共に、利用可能な 8 つの個別のサービスについて簡単に説明します。This article discusses the basics of IoT, talks about use cases, and briefly explains the eight separate services available. 利用できるものを知っておくことで、より慎重に検討すべきことが明らかとなり、ご自分のシナリオを設計する際に役立ちます。By understanding what's available, you can figure out what you want to look at more closely to help design your scenario.

はじめにIntroduction

IoT ソリューションの主な構成要素は、デバイスとバックエンド サービス、そしてその両者間の通信です。The main parts of an IoT solution are as follows: devices, back-end services, and the communications between the two.

IoT デバイスIoT devices

デバイスは一般に、回路基板とそれに接続されたセンサーとで構成され、センサーはインターネットに接続されます。Devices are generally made up of a circuit board with sensors attached that connect to the internet. 多くのデバイスは、Wi-Fi チップを介して通信を行います。Many devices communicate via a Wi-Fi chip. 以下に、IoT デバイスの例をいくつか紹介します。Here are some examples of IoT devices:

  • リモート オイル ポンプの圧力センサーpressure sensors on a remote oil pump
  • 空調設備の温度センサーと湿度センサーtemperature and humidity sensors in an air-conditioning unit
  • エレベーターの加速度計accelerometers in an elevator
  • 室内のプレゼンス センサーpresence sensors in a room

プロトタイプ作成には、Microsoft の基本的な MX Chip IoT Devkit と Raspberry PI という 2 つのデバイスがよく使用されます。Two devices that are frequently used for prototyping are the basic MX Chip IoT Devkit from Microsoft and Raspberry PI devices. MX Chip Devkit は、温度、気圧、湿度のセンサーに加え、ジャイロスコープや加速度計、磁力計、Wi-Fi チップを内蔵しています。The MX Chip Devkit has sensors built in for temperature, pressure, humidity, as well as a gyroscope and accelerometer, a magnetometer and a Wi-Fi chip. Raspberry PI は、多数の多様なセンサーを接続できる IoT デバイスであるため、ご自分のシナリオに必要なものを選ぶことができます。Raspberry PI is an IoT device to which you can attach many different kinds of sensors, so you can select exactly what you need for your scenario.

利用可能な IoT デバイスについて詳しくは、業界最大の Certified for IoT デバイス カタログを参照してください。For more information about available IoT devices, check out the industry's largest catalog of devices certified for IoT.

IoT Device SDK を使用すると、ご自分のデバイス上で実行されるアプリを構築し、必要なタスクを実行させることができます。The IoT Device SDKs enable you to build apps that run on your devices so they can perform the tasks you need. これらの SDK を使用すれば、目的の IoT ハブにテレメトリを送信したり、その IoT ハブからメッセージや更新を受信したりもできます。With the SDKs, you can send telemetry to your IoT hub, receive messages and updates from the IoT Hub, and so on.

CommunicationCommunication

デバイスは、バックエンド サービスとの間で、双方向で通信することができます。Your device can communicate with back-end services in both directions. デバイスとバックエンド ソリューションとの通信を実現する方法の例をいくつか挙げます。Here are some examples of ways that the device can communicate with the back-end solution.

Examples

  • IoT ハブに対し、移動式冷凍トラック内のデバイスから 5 分おきに温度を送信できます。Your device may send temperature from a mobile refrigeration truck every 5 minutes to an IoT Hub.

  • 問題を診断しやすくするためにテレメトリの送信頻度を上げるようバックエンド サービスからデバイスに要求することができます。The back-end service can ask the device to send telemetry more frequently to help diagnose a problem.

  • デバイスがそのセンサーから読み取った値に応じてアラートを送信できます。Your device can send alerts based on the values read from its sensors. たとえば化学プラント内の回分反応器を監視している場合、温度が特定の値を超えたときにアラートを送信することができます。For example, if monitoring a batch reactor in a chemical plant, you may want to send an alert when the temperatures exceeds a certain value.

  • 人間のオペレーターが確認できるように、デバイスからダッシュボードに情報を送信可能です。Your device can send information to a dashboard for viewing by human operators. たとえば、各パイプの温度と圧力、そのパイプ内の流量が製油所の制御室に表示されるようにしすれば、オペレーターがそれを監視できます。For example, a control room in a refinery may show the temperature and pressure of each pipe, as well as the volume flowing through that pipe, allowing the operators to watch it.

IoT Device SDK を使用すれば、これらを含め、さまざまなタスクを実装することができます。These tasks, and more, can be implemented using the IoT Device SDKs.

接続に関する考慮事項Connection Considerations

多くの場合、デバイスを安全かつ確実に接続することが、IoT ソリューションの最も大きな課題です。Connecting devices securely and reliably is often the biggest challenge in IoT solutions. これは、IoT デバイスには、ブラウザーやモバイル アプリといった他のクライアントとは異なる特性があるためです。This is because IoT devices have different characteristics when compared to other clients such as browsers and mobile apps. 具体的には、IoT デバイスの特性は次のとおりです。Specifically, IoT devices:

  • 多くの場合、人間が操作することのない組み込みシステムです (電話とは異なります)。Are often embedded systems with no human operator (unlike a phone).

  • 物理アクセスに大きなコストがかかる離れた場所にデプロイされている場合があります。Can be deployed in remote locations, where physical access is expensive.

  • ソリューション バック エンド経由でしか到達できない場合があります。May only be reachable through the solution back end. デバイスとやり取りする他の方法はありません。There is no other way to interact with the device.

  • 電源や処理リソースが限られている場合があります。May have limited power and processing resources.

  • ネットワーク接続が断続的に切れたり、遅かったり、高コストである場合があります。May have intermittent, slow, or expensive network connectivity.

  • 専用、カスタム、または業界固有のアプリケーション プロトコルを使用することが必要になる場合があります。May need to use proprietary, custom, or industry-specific application protocols.

バックエンド サービスBack-end services

以下に、バックエンド サービスで提供できる機能の一部を挙げます。Here are some of the functions a back-end service can provide.

  • デバイスから大量のテレメトリを受信し、そのデータを処理および格納する方法を決定する。Receiving telemetry at scale from your devices, and determining how to process and store that data.

  • テレメトリを分析し、リアルタイムで、または事後に、分析情報を提供する。Analyzing the telemetry to provide insights, either in real time or after the fact.

  • クラウドから特定のデバイスにコマンドを送信する。Sending commands from the cloud to a specific device.

  • デバイスをプロビジョニングし、自社のインフラストラクチャに接続できるデバイスを制御する。Provisioning devices and control which devices can connect to your infrastructure.

  • デバイスの状態を制御し、そのアクティビティを監視する。Control the state of your devices and monitor their activities.

たとえば、予測メンテナンスのシナリオでは、テレメトリの履歴がクラウド バックエンドに保存されます。For example, in a predictive maintenance scenario, the cloud back end stores historical telemetry. ソリューション は、このデータを使用して、特定のポンプにおける潜在的な異常動作を、その動作によって実際に問題が発生する前に特定します。The solution uses this data to identify potential anomalous behavior on specific pumps before they cause a real problem. データ分析を実行すると、予防ソリューションとは、コマンドをデバイスに送信して、是正措置を実行することであるのがわかります。Using data analytics, it can identify that the preventative solution is to send a command back to the device to take a corrective action. このプロセスにより、デバイスとクラウドの間に自動フィードバック ループが生成され、ソリューションの効率性が大幅に向上します。This process generates an automated feedback loop between the device and the cloud that greatly increases the solution efficiency.

IoT の例An IoT example

ここでは、ある会社が IoT を利用して、何百万ドルものコストを削減した方法の例を示します。Here is an example of how one company used IoT to save millions of dollars.

数十万頭の牛が飼育されている広大な牧場があります。There is a huge cattle ranch with hundreds of thousands of cows. それほど多くの牛を追跡し、その行動を把握するのは大変な作業であり、車での移動も多くなります。It's a big deal to keep track of that many cows, and know how they're doing, and requires a lot of driving around. そこで同社は、一頭一頭の牛にセンサーを取り付けることで、GPS 座標や体温などの情報をバックエンド サービスに送信し、データベースに記録することにしました。They attached sensors to every single cow, sending information such as the GPS coordinates and temperature to a back-end service to be written to a database.

また同社では、分析サービスを導入しています。受信データをスキャンして、それぞれの牛のデータを分析することによって、次のような情報を調べています。Then they have an analytical service that scans the incoming data and analyzes the data for each cow to check questions like the following:

  • 牛が発熱しているか。Is the cow running a temperature? その牛が発熱している期間はどれぐらいか。How long has the cow been running a temperature? その期間が 1 日を超えている場合は、GPS 座標を取得して、該当の牛を見つけ出し、状態に応じて抗生剤で治療します。If it has been longer than a day, get the GPS coordinates and go find the cow, and if appropriate, treat it with antibiotics.

  • 牛が同じ場所に 1 日以上いるか。Is the cow in the same place for more than a day? その場合は、GPS 座標を取得して牛を見付け出します。If so, get the GPS coordinates and go find the cow. 牛が崖から転落していないか。Has the cow fallen off of a cliff? 怪我をしていないか。Is the cow injured? 助けを必要としていないか。Does the cow need help?

この IoT ソリューションを導入することで、この会社は迅速に牛をチェックし、治療することができるようになりました。また、家畜の状態を確認しながら車で移動する時間をなくし、大幅なコスト削減に成功したのです。Implementing this IoT solution made it possible for the company to check and treat the cows quickly, and cut down on the amount of time they had to spend driving around checking on their animals, saving them a lot of money. このほかの企業による IoT 利用の実例については、IoT についての Microsoft の技術的なケース スタディに関するページを参照してください。For more real-life examples of how companies use IoT, see Microsoft Technical Case Studies for IoT.

IoT サービスIoT Services

Azure には IoT に関連したサービスがいくつか存在するため、どのサービスを使えばよいかがわかりにくいことがあります。There are several IoT-related services in Azure and it can be confusing to figure out which one you want to use. 一部のサービス (IoT Central、IoT ソリューション アクセラレータなど) には、短時間で独自のソリューションを作成し、使用を開始するのに役立つテンプレートが用意されています。Some, such as IoT Central and the IoT solution accelerators, provide templates to help you create your own solution and get started quickly. または、提供されている他のサービスを利用して、独自のソリューションを一から開発することもできます。つまり、どちらを選ぶかは、ご自分がどの程度のサポートを必要としているか、またどの程度の制御を行う必要があるかにかかっています。You can also fully develop your own solutions using other services available -- it all depends on how much help you want, and how much control. 以下に、提供されているサービスとその用途を一覧で示します。Here is a list of the services available, as well as what you may use them for.

  1. IoT Central:IoT デバイスの接続、監視、管理を支援する SaaS ソリューションです。IoT Central: This is a SaaS solution that helps you connect, monitor, and manage your IoT devices. まずご自分のデバイスの種類に合ったテンプレートを選び、そのデバイスのオペレーターが使用することになる基本的な IoT Central アプリケーションを作成してテストすることができます。To start, you select a template for your device type and create and test a basic IoT Central application that the operators of the device will use. また、IoT Central アプリケーションを使って、デバイスを監視したり、新しいデバイスをプロビジョニングしたりすることもできます。The IoT Central application will also enable you to monitor the devices and provision new devices. このサービスは、サービスの細かなカスタマイズを必要としないシンプルな IoT ソリューションに適しています。This service is for straightforward solutions that don't require deep service customization.

  2. IoT ソリューション アクセラレータ:IoT ソリューションの開発期間を短縮する目的で使用できる一連の PaaS ソリューションを集めたものです。IoT solution accelerators: This is a collection of PaaS solutions you can use to accelerate your development of an IoT solution. まずは、用意されている IoT ソリューションを足掛かりとし、要件に応じて自在にソリューションをカスタマイズします。You start with a provided IoT solution and then fully customize that solution to your requirements. バックエンドをカスタマイズするためには Java または .NET のスキルが必要です。また、視覚化をカスタマイズするためには JavaScript のスキルが必要です。You need Java or .NET skills to customize the back-end, and JavaScript skills to customize the visualization.

  3. IoT Hub:このサービスを使用すると、デバイスから IoT ハブに接続して、何十億台もの IoT デバイスを監視、制御できます。IoT Hub: This service allows you to connect from your devices to an IoT hub, and monitor and control billions of IoT devices. IoT デバイスとバックエンドの間で双方向通信が必要な場合に、特に利便性を発揮します。This is especially useful if you need bi-directional communication between your IoT devices and your back end. これは、IoT Central と IoT ソリューション アクセラレータの基盤となるサービスです。This is the underlying service for IoT Central and IoT solution accelerators.

  4. IoT Hub Device Provisioning Service:IoT Hub のヘルパー サービスです。対象の IoT ハブに対して安全にデバイスをプロビジョニングする目的で使用できます。IoT Hub Device Provisioning Service: This is a helper service for IoT Hub that you can use to provision devices to your IoT hub securely. このサービスを利用すれば、何百万というデバイスを短時間で簡単にプロビジョニングでき、デバイスを 1 つずつプロビジョニングする必要がありません。With this service, you can easily provision millions of devices rapidly, rather than provisioning them one by one.

  5. IoT Edge:IoT Hub を基盤とするサービスです。IoT Edge: This service builds on top of IoT Hub. データをクラウド内ではなく IoT デバイス上で分析する目的で使用できます。It can be used to analyze data on the IoT devices rather than in the cloud. ワークロードの一部をエッジに移すことで、クラウドに送信する必要のあるメッセージを減らします。By moving parts of your workload to the edge, fewer messages need to be sent to the cloud.

  6. Azure Digital Twins:物理環境の包括的なモデルを作成することができるサービスです。Azure Digital Twins: This service enables you to create comprehensive models of the physical environment. 人、空間、デバイスの間の関係と相互作用をモデル化することができます。You can model the relationships and interactions between people, spaces, and devices. たとえば、工場におけるメンテナンスの必要性を予測したり、配電網におけるリアルタイムの電力必要量を分析したり、オフィスの空きスペースの使用を最適化したりすることができます。For example, you can predict maintenance needs for a factory, analyze real-time energy requirements for an electrical grid, or optimize the use of available space for an office.

  7. Time Series Insights:IoT デバイスによって生成される大量の時系列データを保存、視覚化、照会できるようにするサービスです。Time Series Insights: This service enables you to store, visualize, and query large amounts of time series data generated by IoT devices. このサービスは、IoT Hub と組み合わせて利用することができます。You can use this service with IoT Hub.

  8. Azure Maps:Web アプリケーションやモバイル アプリケーションに地理情報を提供するサービスです。Azure Maps: This service provides geographic information to web and mobile applications. REST API 一式と Web ベースの JavaScript コントロールが用意されています。それらを使って、Apple と Windows の両方のデバイスを対象に、デスクトップ アプリケーションまたはモバイル アプリケーション上で動作する柔軟性の高いアプリケーションを作成することができます。There is a full set of REST APIs as well as a web-based JavaScript control that can be used to create flexible applications that work on desktop or mobile applications for both Apple and Windows devices.

次の手順Next steps

いくつかの実際のビジネス ケースと使用されるアーキテクチャについては、Microsoft Azure IoT の技術的なケース スタディを参照してください。For some actual business cases and the architecture used, see the Microsoft Azure IoT Technical Case Studies.

IoT DevKit で試すことができるいくつかのサンプル プロジェクトについては、IoT DevKit プロジェクト カタログを参照してください。For some sample projects that you can try out with an IoT DevKit, see the IoT DevKit Project Catalog.

各種サービスに関するより包括的な説明とそれらの使用法については、Azure IoT のサービスとテクノロジに関するページを参照してください。For a more comprehensive explanation of the different services and how they are used, see Azure IoT services and technologies.

IoT アーキテクチャの詳細については、「Microsoft Azure IoT Reference Architecture (Microsoft Azure IoT リファレンス アーキテクチャ)」を参照してください。For an in-depth discussion of IoT architecture, see the Microsoft Azure IoT Reference Architecture.