Azure Digital Twins kullanarak akıllı yerler oluşturma

Veri Gezgini
Data Factory
Digital Twins
İşlevler
IoT Hub

Akıllı yerler, bağlı cihazları ve veri kaynaklarını bir araya getiren fiziksel ortamlardır. Bu ortamları kullanarak şunları görebilir ve kontrol edersiniz:

  • Ürünler ve sistemler.
  • İç ve dış boşluklar.
  • Çevreyle ilgili kişisel deneyimler.

Akıllı yerler arasında binalar, üniversite kampüsleri, kurumsal kampüsler, yerler ve şehirler yer almaktadır. Bu ortamlar, özellik sahiplerinin, tesis yöneticilerinin ve çalışanlarının siteleri işletmelerine ve bakımını üstlerine almalarına yardımcı olarak değer sağlar. Akıllı yerler ayrıca alanları daha verimli, uygun maliyetli, rahat ve üretken hale getirir.

Akıllı alanlar alanları dijital olarak modeller ve ilgili verileri derler. Bu verilerden kişilerin, yerlerin ve cihazların nasıl bağlanacakları hakkında içgörüler türetebilirsiniz.

Bu makalede akıllı alanlar için bir çözüm ana hatlarıyla açıklanmıştır. Azure Digital Twins, ortamı modelleerek mimarinin çekirdeğini oluşturur. Azure IoT Hub IoT hizmeti olan Azure Veri Gezgini, analiz hizmeti de önemli bir rol Azure Veri Gezgini.

İşletme açısından sonuçlar

Bu örnek çözümde, büyük bir ticari emlak sahibi bir ofis özelliğini dijital olarak dönüştürmektedir. Bu geliştirme, eski tesis yönetimi verilerini şu özellikler ve teknolojilerle birleştirir:

  • Doluluk algılama.
  • Kuyruk iyileştirme.
  • Otopark.
  • Hizmet hizmetleri.

Bu çalışma için brownfield cihazlarının ve fiziksel alanı Nesnelerin İnterneti modern depolama (IoT) cihazlarının tümleştirilesi gerekir. Brownfield cihazları BACnet ve Modbus gibi ortak bina taşımaları aracılığıyla iletişim kurar.

Şirketin hedefleri şunlardır:

  • Hataları tanılar ve yönetim süreçlerinin akışını saha hizmeti iyileştirme. Bu iyileştirme, mevcut bina yönetim sistemini cihazlarla tümleştirmektedir.

  • Yeni uzamsal içgörüler türetme ve modern cihazları bağlayarak yenilikçi dolu deneyimler sunması.

  • Birden çok veri kaynağı bir araya getirerek ortamın uyum içinde bir dijital modeli geliştirme. Modelin veri analizi fırsatlarını genişletmesi gerekir.

  • Milyonlarca veri noktası toplayan ve arşivlenilebilen ölçeklenebilir bir çözüm oluşturma.

  • Kolayca iş ortağı çözümleri ekleyebiliyor bir çözüm. Çözüm ayrıca iş ortağı verilerini ortamın dijital ikizlerine de dahil etmek gerekir.

Olası kullanım örnekleri

Bu çözüm birçok alan için geçerlidir:

  • Akıllı kampüsler
  • Tesis yönetimi
  • Akıllı ofisler
  • Enerji iyileştirmesi

Mimari

Aşağıdaki diyagramda bu çözümde yer alan veri akışı gösterir:

  • Birden çok simge içeren kutular hizmet kategorilerini temsil ediyor. Hizmetler, her kategori içinde bağımsız olarak veya birlikte çalışarak işlevsellik sağlar.
  • Kutular arasındaki oklar, karşılık gelen alanlar arasındaki iletişimi temsil ediyor.

Akıllı alan çözümü için önerilen mimariyi gösteren diyagram.

Bu mimarinin SVG'lerini indirin.

  1. Ortam bunları ve diğer iletişim protokollerini kullanabilir:

    • Otomasyon Denetimleri ağı (BACnet)
    • Modbus
    • KNX
    • LonWorks

  2. Şirket içi cihazlar ve sistemler, telemetri verilerini ve diğer verileri buluta gönderir. Veri kaynakları şunlardır:

    • Brownfield cihazları
    • Doğrudan bağlantı algılayıcıları
    • Bağımsız yazılım satıcılarının (ISV) sağ
    • Mevcut iş sistemleri

  3. Cihazlar, algılayıcılar ve aktüatörler telemetri üretir. Bazı cihazlar doğrudan IoT Hub. Diğer cihazlar, IoT Hub aracılığıyla Azure IoT Edge.

  4. Dış, toplu iş veya eski sistemler verileri Azure Data Factory. Bu statik veriler genellikle dosyalarda ve veritabanlarında kaynak olarak kullanılır.

  5. İşletmeden işletmeye bağlayıcılar satıcı verilerini çevirir ve satıcıya Azure Digital Twins.

  6. IoT Hub telemetrisini alan bir cihazdır. IoT Hub şu hizmetleri de sağlar:

    • Cihaz düzeyinde güvenlik
    • Cihaz sağlama hizmetleri
    • Cihaz ikizleri
    • Komut ve denetim hizmetleri
    • Ölçeği genişlet özellikleri

  7. Data Factory, yarı statik verileri dönüştürer ve Azure Veri Gezgini veya uzun süreli depolama alanına iletir.

  8. Azure İşlevleri verileri alır IoT Hub güncelleştirmek için Azure Digital Twins API'leri Azure Digital Twins. Azure Digital Twins ve ortamın uzamsal grafı yer almaktadır. Azure Digital Twins, ortamı Digital Twins Dili (DTDL) ile modeller. Azure İşlevleri, hata algılama ve graf güncelleştirmeleri gerçekleştirerek verileri işler.

  9. Çeşitli bileşenler DTDL modellerini oluşturma, depolama ve yükleme.

  10. Azure Digital Twins, verileri Azure Event Grid Azure Veri Gezgini. Bu analiz hizmeti, çözümün zaman serisi verilerini depolayarak bir müşteri olarak işlev gösterir.

  11. Simülasyon altyapıları ve AI araçları verileri işler. Örnek olarak Azure Bilişsel Hizmetler, AI modelleri ve iş ortağı benzetimi hizmetleri örnek olarak verilmiştir.

  12. Azure Data Lake, veriler için uzun süreli depolama sağlar. Azure Synapse Analytics analiz eder ve raporlar.

  13. Görselleştirme araçları ve kurumsal uygulamalar için çözüm erişim katmanı temel sistem hizmetleri için güvenli erişim sağlar:

    • Azure API Management API'leri normalleştirmeye, güvenli hale getirmeye ve özelleştirmeye yönelik işlevler sunar. Bu platform ayrıca kullanım kotalarını ve hız sınırlarını zorlar.

    • Azure SignalR Hizmeti telemetri ve veri değişikliği olduğunda UI'lere bildirim gönderir.

    • Zaman uyumsuz veya birim olarak veri alışverişi yapılan uygulamalar için çeşitli bileşenler yayımlama ve abonelik mekanizmaları sağlar:

      • IoT Hub
      • Azure Service Bus kuyrukları
      • Azure Event Hubs
      • Web kancaları

  14. Hizmet uygulamaları, erişim denetimi API katmanından veri toplar. Bu uygulamalar daha sonra son kullanıcı uygulamaları için verileri analiz eder ve hazırlar. Power Apps, Power BI ve Azure Haritalar Microsoft araçları, Azure veri depolarında veriler hakkında raporlar ve içgörüler oluşturabilir.

  15. Enterprise uygulamalar hazırlanan verileri kullanır. Örnekler arasında şunlar yer almaktadır:

    • Dynamics 365 modülleri.

    • ISV çözümleri.

    • Microsoft Teams uygulamaları kullanma.

    • Mobil uygulamalar ve takılabilir cihazlar gibi alan için iyileştirilmiş çözümler:

Bileşenler

Çözüm şu bileşenleri kullanır:

Temel bileşenler

  • IoT Hub Azure bulut kaynaklarına bağlar. Bu yönetilen hizmet şunları sağlar:

    • Cihaz düzeyinde güvenlik.
    • Cihaz sağlama hizmetleri.
    • Cihaz ikizleri.
    • Komut ve denetim hizmetleri.
    • Ölçeği genişlet özellikleri.

  • Azure IoT SDK'ları, cihazların IoT Hub. Bu setleri kullana cihazlar şunları içerir:

    • Azure Sphere cihazlar.
    • Devices that run Azure RTOS.

  • IoT Edge, bulut iş yüklerini IoT Edge çalıştırır. Özellikle, bu merkezi ileti hub'ı veri ve veri Azure Machine Learning gerçek Azure Stream Analytics. IoT Edge ağ geçidi olarak da işlev IoT Hub:

    • Düşük güç gereksinimlerine sahip cihazlar.
    • Eski cihazlar.
    • Kısıtlanmış cihazlar.

  • Data Factory, farklı veri depolarından gelen büyük veri bloklarında çalışan bir tümleştirme hizmetidir. Veri dönüştürme iş akışlarını düzenleme ve otomatikleştirme için bu platformu kullanabilirsiniz. Örneğin, Data Factory depolar ve depolar gibi bileşenler arasındaki boşluğu Azure Veri Gezgini.

  • İşletmeden işletmeye bağlayıcılar, satıcı bileşenleri ve iş akışları arasında iki yönlü olarak veri Azure Digital Twins. Her geçen gün daha fazla satıcı, sektör standardı modeller oluşturmak için DTDL kullanıyor. RealEstateCore bir örnek sağlar. Sonuç olarak, bu tümleştirmelerin zaman içinde daha basit hale olması beklenir.

  • Azure Digital Twins IoT cihazlarının ve ortamlarının dijital temsillerini depolar. Bu verileri veri yayma veya gerçek zamanlı analiz için kullanabilirsiniz. Dahili olarak, Azure Digital Twins:

    DTDL kullanarak ,veya önceden var olan model kümeleri oluşturabilirsiniz. Ayrıca sektör tarafından desteklenen bir modelle de başlayabilirsiniz:

  • Azure Digital Twins Explorer, veri, model ve grafları görselleştirmek ve verilerle Azure Digital Twins için kullanabileceğiniz bir geliştirici aracıdır. Bu araç şu anda genel önizlemededir.

  • Model yönetimi bileşenleri DTDL modelini sürdürür:

  • İşlevler, olay odaklı bir sunucusuz işlem platformudur. İşlevler ile, hizmetleri uygun ölçekte tümleştirebilirsiniz.

  • Azure Veri Gezgini hızlı, tam olarak yönetilen bir veri analizi hizmetidir. Bu hizmeti büyük hacimli veriler üzerinde gerçek zamanlı analiz için kullanabilirsiniz. Azure Veri Gezgini, web sitelerinden, IoT cihazlarından ve diğer kaynaklardan çeşitli veri akışlarını işebilirsiniz.

  • Bilişsel Hizmetler, AI işlevselliği sağlar. Bu hizmetler bulut için önceden eğitilmiş sinir ağı modelleri sunar. REST API'leri ve istemci kitaplığı API'leri, uygulamalara bilişsel zeka geliştirmeniz için yardımcı olabilir. Bilişsel Hizmetler işlevselliğini kullanabilirsiniz:

    • Neredeyse gerçek zamanlı olarak.
    • Belirli veri eşiklerinde.
    • Talep üzerine.
    • Uzun işleme süreleriyle karmaşık işler için.

  • Machine Learning, tahmine dayalı analiz çözümleri oluşturmanıza, dağıtmanıza ve yönetmenize yardımcı olan bulut tabanlı bir ortamdır. Bu modellerle davranışı, sonuçları ve eğilimleri tahmin edin.

  • Azure Data Lake büyük miktarda veriyi yerel, ham biçiminde depolar. Veriler genellikle birden çok heterojen kaynaktan gelir ve yapılandırılmış, yarı yapılandırılmış veya yapılandırılmamış olabilir.

  • Azure Synapse Analytics, veri ambarları ve büyük veri sistemleri için bir analiz hizmetidir. Bu hizmet, Power BI, Machine Learning ve diğer Azure hizmetleriyle tümleştirilmiştir.

  • API Management uç hizmetleri için tutarlı, modern API ağ geçitleri oluşturur. Bu platform, API çağrılarını kabul etme ve arka uçlara yönlendirmenin yanı sıra anahtarları, belirteçleri, sertifikaları ve diğer kimlik bilgilerini de doğrular. API Management ayrıca çağrı meta verilerini günlüğe kaydeder ve kullanım kotaları ile hız sınırlarını zorlar.

  • Service Bus yönetilen bir kurumsal ileti aracısıdır. Service Bus kuyrukları ve yayımlama-abone olma konularını destekler.

  • Event Hubs, büyük veriler için tam olarak yönetilen bir akış platformudur.

  • Azure SignalR Hizmeti, web uygulamalarına gerçek zamanlı olarak bildirim göndermek için bir yol sağlayan açık kaynak yazılım kitaplığıdır.

Hizmet uygulamaları

  • Azure Logic Apps bulutlar arasında uygulama ve veri bağlayarak iş akışlarını otomatik hale sağlar.

  • Azure Haritalar haritalar, uzamsal analizler ve mobilite çözümleri eklemek için jeo-uzamsal API'ler sunar.

  • Microsoft Graph' Microsoft 365, Windows 10 ve Enterprise Mobility + Security.

  • Power Platform, verimli ve esnek çözümler oluşturmak için düşük kodlu araçlar sağlayan bir ürün ve hizmet koleksiyonudur:

    • Power Apps uygulamalar, hizmetler, bağlayıcılar ve bir veri platformu paketidir. El ile Power Apps işlemleri dijital, otomatik süreçlere dönüştürmek için Power Apps'i kullanabilirsiniz.
    • Power BI, analiz bilgilerini görüntülemek için bir yazılım hizmetleri ve uygulama koleksiyonudur.
    • Power Automate yinelenen görevleri ve kağıtsız işlemleri basit hale getirmek için kullanılabilir.
    • Power Virtual Agents büyük ölçekte müşteri ve çalışan ihtiyaçlarını karşılamak için kod olmayan sohbet botları sağlar.

Kurumsal uygulamalar

  • Dynamics 365, iş operasyonlarını yönetmeye yönelik bir uygulama portföyü.

  • Microsoft Teams, toplantı, mesajlaşma, arama ve işbirliği için hizmetler sağlar.

  • App Service ve Web Apps özelliği, web uygulamaları oluşturma, dağıtma ve ölçeklendirme için bir çerçeve sağlar.

Paylaşılan destek bileşenleri

Bu hizmetler çözümün tüm alanlarındaki bileşenler için destek sağlar:

  • Azure İzleyici, performans ölçümleri ve etkinlik günlükleri gibi uygulama telemetrisini toplar ve analiz eder. Bu hizmet, uygulamalara ve personele düzensiz koşullar hakkında bilgi sağlar.

  • IoT için Microsoft Defender, güvenlik açıklarını ve tehditleri belirleyerek IoT sistemlerini koruyan birleşik bir güvenlik hizmetidir.

  • Azure DevOps Services, kodlama projelerini ve dağıtımlarını yönetmek için hizmetler, araçlar ve ortamlar sağlar.

  • Azure Active Directory (Azure AD), ISV çözümleri ve şirket içi çözümler de dahil olmak üzere Azure ve diğer bulut uygulamalarına erişimi kontrol eden bulut tabanlı bir kimlik hizmetidir.

  • Azure Key Vault API anahtarları, parolalar, sertifikalar ve şifreleme anahtarları gibi sistemin gizli dizilerine erişimi güvenli bir şekilde depolar ve kontrol eder.

Alternatifler

  • Azure Cosmos DB, veri depolama için bir diğer seçenektir. Bu tam olarak yönetilen NoSQL veritabanı hizmeti kolayca ölçeklendiriliyor. Azure Cosmos DB, verilere erişmek için çeşitli yollar sunar:

    • Belge veritabanları.
    • Graph veritabanlarını kullanın.
    • SQL stili sorgular.
    • Bir Cassandra API.

    Azure Azure Synapse DB için Cosmos Link, azure Cosmos DB verileri üzerinde analiz çalıştırmak için Azure Synapse Analytics. Sonuç olarak, Azure Cosmos DB kullanan çözümlerde çeşitli veri hizmetlerini birleştirebilirsiniz.

  • Event Hubs ölçeklenebilir ve güvenli bir veri alımı hizmeti de silebilir. Cihazlar IoT Hub çift yönlü iletişimi destekleyen Event Hubs tek yönlü trafiği destekler. Sonuç olarak, cihazlara komut ve Event Hubs göndermek için bu komutları kullanasınız. Event Hubs cihaz düzeyinde güvenlik de sunmayacak. Ancak Event Hubs, düşük sayıda giriş cihazından gelen yüksek hacimli iletilere sahip ortamlar için uygundur.

Dikkat edilmesi gerekenler

Bu çözüm için aşağıdaki önemli noktalar geçerlidir:

Ölçeklenebilirlik konusunda dikkat edilmesi gerekenler

Akıllı yerler çözümleri görece basit, düşük hacimli uygulamalar olabilir. Ayrıca, yüksek hacimli verileri işlemek için gelişmiş uygulamalar da olabilir. Büyük bir kampüste ısıtma, soğutma ve havalandırma (HVAC) telemetrisini topan bir çözüm, yüksek hacimli bir uygulama örneğidir.

Bu çözümde yer alan temel Azure hizmetleri, tasarıma göre ölçeklenebilir ve karmaşık çözümler için çok uygun. Ancak bu hizmetleri birleştirirken, bunların puan noktaları oluşturmamalarını sağlar. Geliştirme döngüsünün başlarında, olası sorunları belirlemek için zamanlanan aralıklarla performans testleri çalıştırın.

Esneklik konusunda dikkat edilmesi gerekenler

Akıllı alanlarınızı iyi bir şekilde tümleştirin, aynı zamanda esnek olacak şekilde tasarlar. Akıllı yerler kullanım örnekleri hızla gelişmektedir. Çözüm dağıtmanın bir noktasında yeni algılayıcılar, veri türleri, AI işlevleri ve görselleştirme teknikleri eklemeniz gerekir. Esnekliği artırmak için:

  • Önerilen mimari gibi gevşek bir şekilde bağlı bir çözüm seçin.
  • Veri ontolojisi için sektör standartlarını kullanın. Bu yaklaşım, yeni işlevsellik eklemek ve yeni yazılımları tümleştirin için gereken zamanı azaltmaya yardımcı olur.
  • API Management. Bu platform, temel alınan tek bir API için birden çok API stili ve imza oluşturmanın bir yolunu sağlar.

Güvenlik konuları

Eski bina çözümleri genellikle birincil güvenlik kaynağı olarak dış bağlantı eksikliğine bağlı olur. Ancak, insanları tanımlamayan veriler bile bir işletme veya bir binaya ilişkin bilgiler sağlar. Örneğin kuruluşlar insanları saymak, varlıkları izlemek ve güvenlik verileri sağlamak için kameralar kullanır.

Görüntüleri işleye ve kaydetmeye dikkat edin. Gizlilik sorunları da dahil olmak üzere tüm müşteri gereksinimlerine uygun olduğundan emin olun. Akıllı alan çözümle ilgili veri yaşam döngüsü boyunca güvenliği öncelik olarak kullanın. Özellikle, toplayan verileri, verileri nerede işleyebilirsiniz ve depolar ve bu verilerden hangi sonuçları çıkarabilirsiniz?

Fiyatlandırma

IoT çözümünün maliyetini tahmin etmek için Azure fiyatlandırma hesaplayıcısını kullanın.

  • Diğer maliyet konuları için Microsoft Azure Well-Architected Framework belgelerinde maliyet iyileştirme ilkelerine bakın.
  • IoT çözümlerinin yaygın olarak kullanılan hizmet maliyetini iyileştirme hakkında daha fazla bilgi için bkz. Azure IoT Başvuru Mimarisi.

Sonraki adımlar