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A IoT conectou luz, energia e Internet

Azure Databricks
Hub IoT do Azure
Azure Machine Learning
Azure Synapse Analytics
Power BI

Ideias de soluções

Esse artigo é uma ideia de solução. Caso deseje que ampliemos o conteúdo com mais informações, como possíveis casos de uso, serviços alternativos, considerações sobre implementação ou diretrizes de preços, fale conosco enviando seus comentários no GitHub.

Este artigo descreve uma solução de Internet das Coisas (IoT) que fornece energia, luz e serviços de Internet para locais remotos.

Arquitetura

Solução de aplicação

Diagrama mostrando interfaces de usuário interagindo com o Gateway de Aplicativo do Azure e os componentes do aplicativo de nuvem.

Baixe um arquivo do Visio dessa arquitetura.

Fluxo de dados

Este é um aplicativo de microsserviços em contêineres com interfaces de usuário final:

  1. Os agentes de vendas e serviços de campo usam uma plataforma móvel para interagir com o aplicativo de nuvem por meio do Gateway de Aplicativo do Azure. Os usuários finais usam uma interface interna ou um aplicativo móvel para acessar e controlar seus dispositivos.
  2. O Application Gateway usa protocolos de mensagens para interagir com usuários e operadores.
  3. O aplicativo em nuvem consiste em microsserviços em contêineres que fornecem recursos e interfaces como gerenciamento de identidade e acesso, atualizações de dispositivos, notificações e serviços de comércio.
  4. Dependendo dos recursos usados, o aplicativo acessa serviços e recursos do Azure, como o Armazenamento de Blobs do Azure para armazenamento de dados não estruturados, o Azure Cosmos DB para grandes bancos de dados estruturados e os Serviços de Mídia do Azure para conteúdo de entretenimento.
  5. O gateway IoT também envia telemetria de streaming e dados do usuário para a nuvem por meio do Hub IoT do Azure, para uso em análise e aprendizado de máquina (ML).

Solução de análise e aprendizado de máquina

A parte de business intelligence do processo inclui a seguinte análise de dados e malha de controle:

Diagrama mostrando um loop de análise que executa dados de telemetria pós-processados por meio de um modelo de IA treinado para controlar o dispositivo.
Baixe um arquivo do Visio dessa arquitetura.

Fluxo de dados

  1. O Hub IoT recebe a telemetria de streaming e os dados do usuário dos dispositivos IoT e roteia eventos para o Azure Databricks por meio do Azure Functions.
  2. O Azure Databricks extrai, transforma e carrega (ETLs) os dados do evento.
  3. O Azure Databricks usa o Azure Functions para enviar alguns eventos, como alarmes, diretamente para um aplicativo de suporte ao cliente para ação.
  4. O Azure Databricks envia os dados de ETL para o Azure Synapse, que executa análises e armazena os dados.
  5. Os relatórios do Power BI usam os dados e insights analisados. O provedor de serviços pode usar os dados para avaliação do sistema e planejamento futuro.
  6. O Azure Machine Learning usa um cluster Databricks para treinar e retreinar modelos de ML para gerenciamento de energia. O treinamento de modelo combina dados atuais com dados externos armazenados, como previsão e previsão de tempo histórico, no Azure Cosmos DB.
  7. O modelo retreinado aciona um pipeline que empacota o modelo e envia os modelos retreinados para o Hub IoT. O Hub IoT envia os modelos atualizados para os dispositivos IoT a serem usados para o gerenciamento de dispositivos.

Componentes

Detalhes do cenário

Uma empresa de telecomunicações de grande escala baseou a solução em dispositivos IoT que podem atuar como hubs de energia e internet para residências e pequenas empresas.

Os dispositivos IoT têm um gateway IoT que atua como um hub para transferência de dados e entrega de serviços personalizados. Os dispositivos usam um painel solar no telhado para carregar uma bateria, que fornece luz LED, energia USB e conectividade celular. O gateway coleta e transmite dados de telemetria do painel solar, bateria e dispositivos de saída. A solução também inclui um dispositivo IoT com um cartão SIM e tablet integrados para fornecer uma interface de usuário.

O dispositivo IoT básico fornece luz LED, carregamento de dispositivos USB, conectividade com a Internet e suporte ao usuário por meio de alertas e chatbots. Os usuários podem obter mais serviços e conteúdo sob demanda ou por assinatura.

A solução geral combina dispositivos conectados à IoT com aplicativos móveis baseados na plataforma Azure. A solução oferece energia limpa e de baixo custo e serviços de internet com alta confiabilidade e tempo de inatividade mínimo.

O Azure oferece suporte a dois fluxos de trabalho principais nesta solução de IoT:

  • A telemetria de dispositivos IoT em tempo real detecta anomalias transitórias ou de longa duração. O sistema pode responder por meio de chatbots em tempo real e realizar ações no dispositivo. Por exemplo, em condições de baixo consumo de energia, um dispositivo pode reduzir o uso de energia para recursos em segundo plano ou inativos. O usuário continua a ter uma boa experiência com os serviços que está usando ativamente.

  • A análise de dados pós-processamento e o aprendizado de máquina avaliam o uso e os incidentes para determinar a manutenção preditiva e as necessidades futuras. Os alertas podem notificar os clientes sobre peças que estão previstas para falhar em breve.

Possíveis casos de uso

Os seguintes cenários e setores podem usar essa solução:

  • Locais com energia centralizada limitada e conectividade com a Internet.
  • Organizações de notícias, entretenimento e educação, para fornecer conteúdo e programação.
  • Instituições financeiras, para fornecer comércio on-line e serviços bancários.
  • Órgãos governamentais e de saúde pública, para comunicações emergenciais e de apoio.

Próximas etapas