Este artigo oferece uma visão geral de monitorar e gerenciar a arquitetura, as características e os componentes do loop de processo.
Arquitetura
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O loop de gerenciamento e monitoramento de IoT é um sistema de supervisão que garante que o sistema opere dentro dos limites operacionais. Vários dispositivos em um sistema precisam agir em conjunto para alcançar e permanecer dentro do intervalo tolerável do estado desejado. O loop de gerenciamento e monitoramento observa e correlaciona tendências de sinal de telemetria quente de vários dispositivos para deduzir o estado atual. A lógica combina essas tendências ao histórico de séries temporais e aos sinais do sistema empresarial para calcular novos insights. Em seguida, o loop de monitoramento e gerenciamento envia as informações por meio de um mecanismo de regras para gerar comandos do acionador ou criar alarmes conforme necessário.
Características
Os loops de monitoramento e gerenciamento têm as seguintes características:
- Podem ser remotos ou próximos aos dispositivos IoT físicos. Locais que são remotos por natureza, como oleodutos e gaseodutos, transformadores de energia, campainhas inteligentes, ambientes perigosos e rastreadores de ativos não podem acomodar essa infraestrutura. Para esses ambientes, os loops de monitoramento e gerenciamento operam de instalações remotas, como nuvens públicas ou privadas. Em setores de processamento, como refinamento de petróleo e indústria química, os loops de monitoramento e gerenciamento podem ser implantados mais perto dos dispositivos. A fabricação de itens distinto também pode implantar esses loops localmente, pois os tempos de inatividade de rede podem ser dispendiosos.
- Dependem de loops de monitoramento e gerenciamento baseados em dispositivo para processos de monitoramento e gerenciamento principais.
- Podem se integrar a outros sistemas empresariais como o ERP (planejamento de recursos empresariais), CRM (gerenciamento de relacionamento com o cliente), PLM (gerenciamento do ciclo de vida do produto) e sistemas de suporte para contextualizar operações. Os loops de monitoramento e gerenciamento não dependem desses sistemas para funcionar.
- Consomem fluxos de telemetria do sensor e contribuir para o último estado de dispositivo conhecido, cache de série de tempo quente, histórico de séries temporais e rollups agregados.
- Produzem comandos de supervisão de retorno a dispositivos para condições que precisam ser corrigidas.
- Calculam estados de dispositivo dependentes e oferecem feeds de eventos para sistemas externos.
- Integram-se principalmente a dispositivos e sistemas empresariais em protocolos de rede HTTP, MQTT e AMQP.
- Podem ter tempos de ciclo de alguns segundos, dependendo do cenário de IoT. A variação de atraso de pacotes de rede ou jitter pode ocorrer ao usar protocolos de rede que não reconhecem o tempo, como MQTT, HTTP e AMQP.
Componentes
Os loops de monitoramento e gerenciamento incluem os seguintes componentes:
- Os agentes de mensagens processam a telemetria e enviam comandos para dispositivos.
- Um registro de dispositivo, ou sistema de registro e uma única verdade para todos os dispositivos IOT, armazena metadados sobre dispositivos e relações entre dispositivos. O processador de streaming de telemetria usa informações de registro para entender a estrutura de mensagens de telemetria e analisar e executar a lógica de processamento de fluxo. O agente de mensagem usa o registro para validar solicitações de conexão de dispositivo e tomar decisões de roteamento de mensagens. A lógica de manipulação de eventos usa metadados de entidade para garantir que as entradas, saídas e lógicas de processamento estejam em conformidade com as relações e as interações da entidade estrutural e semântica.
- Um Processador de fluxo de telemetria (TSP) recebe telemetria do dispositivo, deduz o status individual do dispositivo e do conjunto de dispositivos e detecta erros e desvios ao estado desejado. O TSP envia condições de erro e pontos de dados agregados ou brutos para manipuladores de eventos apropriados e para armazenamento hot e warm para processamento e manutenção adicionais.
- O histórico de série temporal de camada de acesso frequente é o armazenamento de cache remoto ou na memória de alta velocidade que oferece as últimas métricas de dispositivo conhecidas e um conjunto de pontos de dados para detectar tendências quase em tempo real.
- O histórico de série temporal armazena algumas semanas de pontos de dados, para ajudar a correlacionar tendências quase em tempo real com tendências de longo prazo e detectar possíveis desvios do estado desejado. Os loops de monitoramento e gerenciamento também podem usar armazenamento indexado para calcular previamente tendências.
- O cálculo de eventos computa eventos acionáveis combinando eventos do processador de fluxo, os últimos estados de dispositivo conhecidos, tendências quase em tempo real do histórico de série temporal e o histórico de séries temporais, se necessário.
- Um mecanismo de regras consome e manipula eventos de negócios ajustando os estados de dispositivo desejados por meio de comandos apropriados. O mecanismo de regras também pode publicar eventos e alarmes no console de monitoramento.
- Um console de monitoramento oferece visualização e intervenção humana se necessário.
Detalhes do cenário
Um loop de gerenciamento e monitoramento da Internet das Coisas (IoT) é um sistema de supervisão que monitora continuamente um sistema físico controlado por um conjunto de dispositivos de IoT em rede. O loop de gerenciamento e monitoramento verifica se o sistema está dentro do intervalo tolerável do ponto de ajuste do estado desejado e emite comandos para controlar o sistema.
Possíveis casos de uso
Esta solução é ideal para os setores de energia, meio ambiente, manufatura, educação, instalações e imobiliário. Alguns exemplos de cenário para monitorar e gerenciar loops incluem:
- Coleta de lixo inteligente: direcione o caminhão para a rota que tem a maior necessidade de coleta de lixo.
- Campus inteligente: emita alertas de evacuação de campus após detecção de incêndio em vários prédios.
- Distribuição de energia: desligue proativamente a energia de vários quarteirões com base em uma previsão de vento e chuva fortes.
- Monitoramento de gaseoduto: desligue uma estação de bombeamento de gás após queda de pressão do sensor em vários segmentos em um gaseoduto remoto.
- Medidores inteligentes: monitore o consumo de energia e combine-o com previsões do tempo para aumentar automaticamente o ponto de ajuste dos termostatos domésticos, como parte de um programa de descontos a quem economizar energia.
- Parques eólicos: ao observar uma queda de fator de energia em um parque eólico, agende a inspeção das turbinas eólias suspeitas.
- Indústrias de processamento: monitore e controle o processo de craqueamento de óleo cru em uma refinaria de petróleo. Monitore e controle a fabricação de tintas e produtos químicos em lote.
- Fabricação de itens distintos: monitore e controle uma inspeção de widget e uma célula de empacotamento.
Colaboradores
Esse artigo é mantido pela Microsoft. Ele foi originalmente escrito pelos colaboradores a seguir.
Autor principal:
- Hanu Kommalapati | Engenheiro de Software Principal
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