使用IoT處理即時車輛數據

Azure Cosmos DB
Azure IoT Edge
Azure Sphere
Azure 串流分析
Azure SQL Database

解決方案構想

本文是解決方案概念。 如果您想要使用詳細資訊來擴充內容,例如潛在的使用案例、替代服務、實作考慮或定價指引,請提供 GitHub 意見反應讓我們知道。

此解決方案會建置即時數據擷取/處理管線,以將IoT裝置的訊息內嵌和處理到 Azure 中的巨量數據分析平臺。 此架構會使用 Azure Sphere 和 Azure IoT 中樞 來管理遠端資訊處理訊息,而 Azure 串流分析會處理訊息。

架構

Diagram showing vehicle data ingestion, processing, and visualization.

下載此架構的 Visio 檔案

資料流程

資料會流經解決方案,如下所示:

  1. 遠端資訊處理訊息(速度、位置等)是由已啟用 Azure Sphere 行動數據功能的裝置傳送至 Azure IoT 中樞。 在綠地案例中,車輛製造商可能會在製造時在每個車輛中包含Sphere模組。 在棕色地帶的案例中,該車已使用市場後遠端資訊處理解決方案進行改造。

  2. Azure 串流分析會即時從 Azure IoT 中樞 擷取訊息、根據商業規則處理訊息,並將數據傳送至服務層以供記憶體使用。

  3. 視數據而定,會使用不同的資料庫。 Azure Cosmos DB 會儲存訊息,而 Azure SQL DB 會儲存關係型和事務數據,並做為呈現和動作層的數據源。 Azure Synapse 包含匯總的數據,並做為商業智慧 (BI) 工具的數據源。

  4. Web、行動、BI 和混合實境應用程式可以建置在服務層上。 例如,您可以使用 API 公開第三方用途的服務層數據(例如保險公司、供應商等等)。

  5. 當車輛需要在經銷商服務中心提供服務時,Azure Sphere 裝置會由服務技術人員連接到車輛的 OBD-II 埠。

  6. Azure Sphere 應用程式會連線到車輛的 OBD-II 埠,並透過 MQTT 將 OBD-II 資料串流至 Azure IoT Edge。 Azure Sphere 裝置會透過Wi-Fi連線到安裝在服務中心的 Azure IoT Edge 裝置。 OBD-II 數據會從 Azure IoT Edge 串流至 Azure IoT 中樞,並在相同的訊息處理管線中處理。

    • 使用最新的 20.10 操作系統版本,Azure Sphere 現在可以使用自己的裝置憑證安全地連線到 Azure IoT Edge。 Azure Sphere 裝置憑證對每個裝置而言都是獨一無二的,且會在裝置通過遠端證明和驗證程序之後,每隔 24 小時由 Azure Sphere 安全性服務自動更新。

    • Azure Sphere 會直接與 Azure Sphere 安全性服務通訊,而不是透過 Azure IoT Edge 進行通訊。 Azure Sphere 安全性服務是 Microsoft 的雲端式服務,可與 Azure Sphere 晶片通訊,以啟用維護、更新和控制。 有時縮寫為 AS3。

  7. 一般用途的 MQTT 代理 現在可在 Azure IoT Edge 中使用。 Azure Sphere 裝置會將訊息發佈至 IoT 中樞 內建 MQTT 主題 (devices/{sphere_deviceid}/messages/events/)。

    • Azure IoT Edge 模組是 IoT Edge 所管理的容器化應用程式,可以執行 Azure 服務(例如 Azure 串流分析)、自定義 ML 模型或您自己的解決方案特定程式代碼。
  8. 身穿 HoloLens 的服務技術人員可以訂閱 MQTT 主題(devices/{sphere_deviceid}/messages/events/),並使用包含 MQTT 用戶端的 HoloLens 應用程式安全地檢視 OBD-II 數據。 HoloLens MQTT 用戶端必須 獲得連線和訂閱 主題的授權。 藉由將 HoloLens 直接連線到 IoT Edge 閘道,服務技術人員可以近乎即時地檢視車輛的數據,避免將數據傳送至雲端和返回的延遲。 即使服務中心與雲端中斷連線,服務技術人員也可以與車輛的 OBD-II 埠互動(例如,清除“檢查引擎”燈)。

元件

  • Azure Sphere 是一個安全、高階的應用程式平臺,具有因特網連線裝置的內建通訊和安全性功能。 它包含安全、連線、交叉微控制器單元(MCU)、自定義 Linux 型作業系統(OS),以及提供持續、可更新安全性的雲端式安全性服務。

  • Azure IoT Edge 提供 MQTT 代理,並在內部部署執行智慧邊緣應用程式,以確保低延遲、較低的頻寬使用量。

  • Azure IoT 中樞 位於擷取層,並支援雙向通訊回到裝置,允許動作從雲端或 Azure IoT Edge 傳送至裝置。

  • Azure 串流分析 (ASA) 提供即時無伺服器串流處理,可在雲端和邊緣執行相同的查詢。 Azure IoT Edge 上的 ASA 可以在本機篩選或匯總數據,以針對哪些數據需要傳送至雲端進行智能決策,以便進一步處理或儲存。

  • Azure Cosmos DBAzure SQL 資料庫 和 Azure Synapse Analytics 位於服務記憶體層。 Azure 串流分析可以使用輸出,將訊息直接寫入 Azure Cosmos DB。 您可以使用 Azure Data Factory,將數據從 Azure Cosmos DB 和 Azure SQL 匯總並移至 Azure Synapse

  • Azure Synapse Analytics 是用來儲存和分析大型數據集的分散式系統。 其使用大量平行處理 (MPP) 可讓它適合執行高效能分析。

  • 適用於 Azure Cosmos DB 的 Azure Synapse Link 可讓您使用 Azure Synapse 工作區提供的兩個分析引擎:SQL 無伺服器Spark 集區,對交易式工作負載執行近乎即時的分析,而不需要對交易式工作負載產生任何效能或成本影響。

  • Microsoft Power BI 是一套商務分析工具,可用來分析數據和共用見解。 Power BI 可以查詢儲存在 Analysis Services 中的語意模型,也可以直接查詢 Azure Synapse。

  • Azure App 服務 可用來建置 Web 和行動應用程式。 Azure API 管理 可以根據儲存在服務層中的數據,將數據公開給第三方。

  • 服務技術人員可以使用 Microsoft HoloLens 來檢視車輛數據(例如服務歷程記錄、OBD-II 數據、部分圖表等等),以全像方式協助進行疑難解答和修復。

替代項目

  • Synapse Link 是 Microsoft 慣用的解決方案,可在 Azure Cosmos DB 數據上進行分析。

案例詳細資料

車輛數據擷取、處理和視覺效果是建立連線汽車解決方案所需的重要功能。 藉由擷取和分析此數據,我們可以解密寶貴的見解並建立新的解決方案。

例如,使用配備遠端資訊處理裝置的車輛,我們可以監視車輛的即時位置、規劃優化路線、為司機提供協助,以及支援取用或受益於保險公司等遠端資訊處理數據的產業。 針對車輛製造商,診斷資訊可以提供車輛維護與擔保的重要資訊。

潛在的使用案例

想像一下想要建立解決方案的汽車製造公司:

  • 從感測器安全地將即時數據從感測器傳送到雲端,並將安裝在其車輛中的計算機上線。

  • 藉由分析車輛位置和其他感測器數據(例如引擎相關感測器和環境相關感測器),為其客戶和轉銷商創造增值服務。

  • 儲存數據以供其他下游處理,以提供可採取動作的深入解析(例如,車輛車主的維護警示、保險機構的事故資訊等等)。

  • 允許轉銷商服務技術人員使用混合實境應用程式與車輛互動,以協助進行疑難解答和修復(例如,使用 HoloLens 應用程式來檢視實時數據,並檢視/清除車輛 OBD-II 埠提供的診斷代碼、檢視修復程式,或檢視爆炸的 3D 零件圖表)。

參與者

本文由 Microsoft 更新及維護。 原始投稿人如下。

主體作者:

下一步

  • 檢閱 使用 MQTT 和 Azure Sphere GitHub 存放庫 將 OBD-II 數據傳送至 HoloLens 的原型,以示範如何使用 Azure Sphere 和 MQTT 將車輛的 OBD-II 數據串流至 Microsoft HoloLens。

  • 閱讀梅賽德斯-賓士美國如何使用 HoloLens 2 修剪服務和維護時間。

  • 閱讀由 AT&T 提供電源的 Azure Sphere 行動資料守護者裝置。

  • 檢閱 使用 Azure IoT Edge 發佈和訂閱,以瞭解如何在 IoT Edge 中設定一般用途的 MQTT 訊息代理。

  • 檢閱 設定適用於 Azure Sphere 的 Azure IoT Edge,以瞭解如何使用適用於 IoT Edge 的 Azure Sphere 裝置憑證。