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通过 Azure IoT 中心实现互联网设备数据的可视化分析

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 chaobits
发布于 2017/09/07 15:03
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项目概述

物联网,其英文名称是:“Internet of things(IoT)”。顾名思义,物联网就是物物相连的互联网。Azure 平台紧随物联网发展的浪潮,提供了针对物联网非常完备的支持。本项目中,我们将介绍基于 IoT 解决方案体系架构,描述了如何使用 Azure 服务部署的 IoT 解决方案的一些特征和过程。IoT 解决方案需要设备(可能数以百万计甚至更多)与解决方案后端之间有安全的双向通信。通过使用 Azure IoT 中心,Azure 流分析,PowerBI,Web 应用,数据库等服务,让您更轻松的进行 IoT 开发,数据更稳定更安全的传输。Azure IoT 解决方案,可以快速的将大规模设备连接到云,从而从这些设备接收大规模数据, 并管理这些设备的授权和限制,同时分析处理数据,提供实时分析和监控,为您的应用服务提供最及时的数据和支持。同时,结合 Azure web 应用和大数据服务,能帮助您快速分析数据并发布必要的信息。您也可以根据业务的需要动态调整服务计划和进行横向和纵向缩放, 以适应业务的发展和节约成本。

重要概念

物联网(IoT):英文名称 Internet of things(简称 IoT)。物联网其实是互联网的一个延伸,但是本质还是互联网。只是互联网的终端是计算机(PC、服务器),而物联网的终端不再是计算机(PC、服务器),而是嵌入式计算机系统及其配套的传感器。如穿戴设备、环境监控设备、虚拟现实设备等等。 取名物联网, 即为万物互联的意思。

Azure IoT 套件:Azure IoT 套件是为将多个 Azure 服务与自定义扩展打包在一起作为预配置解决方案的一整套解决方案。Azure 物联网(IoT)服务提供了如下功能。这些企业级服务让你能够:

  • 从设备收集数据
  • 分析移动中的数据流
  • 存储和查询大型数据集
  • 可视化实时和历史数据
  • 与后端办公系统集成
  • 管理设备

Azure IoT 套件通过预制解决方案,提供软件开发工具包,不断自定义和扩展解决方案来满足客户的需求。而 IoT 套件又包含了众多服务。

  • Azure IoT 套件的核心是 Azure IoT 中心 服务。该服务提供设备到云和云到设备的消息传送功能,并充当云和其他主要 IoT 套件服务的网关。该服务允许你从你的设备大量接收消息,并将命令发送给你的设备。使用该服务还可以 管理设备。例如,可以对连接到中心的一个或多个设备进行配置、重新启动,或执行恢复出厂设置。
  • Azure 流分析提供移动中的数据分析。IoT 套件使用该服务来处理传入遥测、执行聚合以及检测事件。预配置解决方案也会使用流分析来处理包含数据(例如元数据或来自设备的命令响应)的信息消息。这些解决方案使用流分析来处理来自你设备的消息,并将这些消息传送给其他服务。
  • Azure 存储和 Azure Cosmos DB 提供数据存储功能。 预配置解决方案使用 blob 存储来存储遥测数据并使其可用于分析。这些解决方案使用 Cosmos DB 来存储设备元数据,以及启用解决方案的设备管理功能。
  • Azure Web 应用和 Power BI 提供数据可视化功能。借助 Power BI 的灵活性,你可以快速生成自己的交互式仪表板(使用 IoT 套件数据)。

Azure Web 应用:Azure Web 应用是 Azure 应用服务的一种,使用 Azure Web 应用可以采用所选编程语言构建和托管 Web 应用程序,而无需管理基础结构。您可以使用 Azure 应用服务支持的例如 ASP.NET、Node.js、Java、PHP 或 Python 等来构建您的 Web 应用。

Azure 应用服务:Azure 应用服务是 Azure 的平台即服务 (PaaS) 产品。为任何平台或设备创建 Web 应用和移动应用。将应用与 SaaS 解决方案集成、与本地应用程序进行连接,以及实现业务流程的自动化。应用服务提供多种应用类型,包括 Web 应用,移动应用,API 应用。

PaaS:平台即服务 (PaaS) 是云中的完整开发和部署环境,你可以使用其中资源交付内容,从基于云的简单应用到启用云的复杂企业应用程序皆可。你以即用即付的方式从云服务提供商处购买所需资源,并通过安全的 Internet 连接访问这些资源。

类似 IaaS,PaaS 也包括服务器、存储空间和网络等基础结构,但它还包括中间件、开发工具、商业智能(BI)服务和数据库管理系统等。PaaS 旨在支持 Web 应用程序的完整生命周期:生成、测试、部署、管理和更新。

PaaS 让你无需购买和管理软件许可证、应用程序基础结构和中间件或开发工具和其他资源,从而避免了开支和复杂操作。你管理自己开发的应用程序和服务,剩余事项一般由云服务提供商负责。

Azure 存储:Azure 存储是 Azure 提供的适合各类数据的,经济可靠的云存储解决方案, 其包括 Blob,表,队列,文件等基础云存储服务和高级存储服务。对于需要为其数据使用可伸缩的、持久的且具有高可用性的存储的应用程序提供了最优的支持和保障。 Azure 存储可以大规模伸缩,因此你可以存储和处理数百 TB 的数据来支持科学、财务分析和媒体应用程序所需的大数据方案。

Azure SQL 数据库:Azure SQL 数据库是 Azure 中完全托管的关系数据库即服务 (DBaaS)。 借助此平台即服务产品/服务,可无缝处理 SQL 代码库的所有修补和更新,并避开底层基础结构的所有管理。SQL 数据库与 SQL Server 数据库引擎共享其代码库。SQL 数据库是通用的关系数据库,支持关系数据、JSON、空间和 XML 等结构。它提供动态可缩放性能,并提供列存储索引(用于极端分析和报告)和内存中 OLTP(用于极端事务处理)等选项。SQL 数据库在多个服务级别提供可预测的、动态可缩放的性能,主要表现在:无停机时间、内置智能优化、全局可伸缩性和可用性,以及高级安全选项 - 一切几乎不用人工管理。凭借这些功能,客户可将注意力集中在如何快速进行应用开发、加快推向市场,而无需将宝贵的时间和资源投入在管理虚拟机和基础结构上。

Power BI :Power BI 是由微软开发的一种基于云的商业分析服务,可为你提供最关键业务数据的单一视图。使用实时仪表板监视你的业务运行状况。Power BI Embedded 是一项 Azure 服务,使 ISV 能够在其自己的应用程序中融入 Power BI 数据体验。 开发人员已经构建了应用程序,并且这些应用程序具有其自己的用户和不同的功能集。 这些应用也可能碰巧具有内置的数据元素(如图表和报表),这些元素现在可以由 Power BI Embedded 提供支持。不需要 Power BI 帐户便可使用这些应用。可继续像以前那样登录这些应用程序,查看并与 Power BI 报表体验进行交互,而无需任何额外的授权。

费用估算

整个项目的使用费用会根据项目的需求和使用情况而有所不同。例如 Web 应用服务计划,单个数据库,弹性数据库,CDN 的流量使用,消息的发送多少等等。IOT 套件提供一定量的免费额度,而应用服务将创建适用于任何平台和任何设备的 Web 应用和移动应用所需的一切整合在一起。免费和共享计划允许你在共享环境中托管应用,而基本、标准和高级计划则提供专用于计划的虚拟机。你可以在你在计划内部署的每个实例中托管多个应用和域。如果您是 1 元订阅用户,您的服务在使用期限内基本可以免费使用基本的服务。1 元订阅用户请参考 – 1 元订阅详情 。 否则请参考应用服务价格详情存储价格详情Azure Cosmos DB 价格详情Power BI 服务价格

 

下面是关于物联网服务的一个简单架构介绍。

如果您已经对基本的 IoT 方案有了一些了解, 可以参考一下下面更加细节的架构图。主要涉及三大部分: 设备连接, 数据处理,分析和管理, 数据的展示。 这也是我们今天的样例中主要要展示的内容。

 

整个 IoT 项目大概构建分为以下几个步骤:

1. 准备工作

2. 创建 IoT 中心

3. 创建设备标识

4. 接收设备到云的消息

5. 创建模拟设备应用程序

6. 运行应用

7. 处理设备到云的消息

8. 使用Azure Web应用可视化实时传感器数据

 

具体创建步骤,感兴趣的朋友可以参考这里

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