遠端監視預先設定解決方案逐步解說

IoT 套件遠端監視預先設定解決方案是適用於在遠端位置執行的多部機器之端對端監視解決方案實作。 此解決方案結合了主要的 Azure 服務以提供一般的商務案例實作。 您可以將此解決方案作為自己實作的起點並加以自訂，以符合自己特有的商務需求。

本文將逐步介紹遠端監視解決方案的一些重要元素，讓您瞭解它的運作方式。 這項知識能協助您︰

• 在解決方案中進行疑難排解。
• 規劃如何自訂解決方案以滿足您的特定需求。
• 設計使用 Azure 服務的 IoT 解決方案。

邏輯架構

下圖概述預先設定解決方案的邏輯元件：

微服務和 Docker 容器

遠端監視是我們第一項運用微服務架構的預先設定解決方案。 此解決方案在 .NET 和 Java 中均適用。 微服務問世以來即是廣受使用的模式，可提供調整能力和彈性 (藉由允許個別調整容器)，且不必犧牲開發速度。 微服務可區隔程式碼，並提供妥善定義的介面，使解決方案更易於了解且更為靈活。 它也進一步擴充了選項，讓合作夥伴在想要擴充我們目前的解決方案加速器以建置可獲利的完整解決方案時，能有所選擇。

深入了解 Docker 容器

• 安裝 Docker
• 遠端監視常用 Docker 命令
• Docker 使用者入門

模擬裝置

在預先設定解決方案中，模擬的裝置會表示冷卻裝置 (例如建築物空調或設備空氣處理單位)。 當您部署預先設定的解決方案時，也會自動佈建四個在 Azure WebJob 中執行的模擬裝置。 模擬裝置讓您可以輕鬆探索解決方案的行為，而不需要部署任何實體裝置。 若要部署真實的實體裝置，請參閱將裝置連接至遠端監視預先設定解決方案教學課程。

裝置到雲端的訊息

每個模擬裝置可以傳送下列訊息類型至 IoT 中樞︰

屬性和裝置對應項

模擬裝置會將下列裝置屬性傳送至 IoT 中樞中的對應項做為「報告屬性」。 裝置會在啟動時傳送報告屬性，以回應 [變更裝置狀態] 命令或方法。

模擬器會以範例值在模擬裝置中植入這些屬性。 模擬器每次初始化模擬的裝置時，裝置會向 IoT 中樞報告預先定義的中繼資料做為報告屬性。 只有裝置可以更新報告屬性。 若要變更報告屬性，您可以在解決方案入口網站中設定所需的屬性。 裝置的責任︰

1. 定期從 IoT 中樞擷取所需的屬性。
2. 使用所需的屬性值更新其組態。
3. 將新的值傳回至中樞做為報告屬性。

在解決方案儀表板中，您可以透過裝置對應項，使用所需屬性來設定裝置屬性。 一般而言，裝置會從中樞讀取所需的屬性值，以更新其內部狀態並將變更回報為報告屬性。

方法

模擬裝置可以處理透過 IoT 中樞從解決方案入口網站叫用的下列方法 (直接方法)：

有些方法會使用報告屬性來報告進度。 例如，InitiateFirmwareUpdate 方法可以模擬在裝置上以非同步方式執行更新。 此方法會在裝置上立即傳回資料，而非同步工作會使用報告屬性繼續將狀態更新送回解決方案儀表板。

命令

模擬裝置可以處理透過 IoT 中樞從解決方案入口網站傳送的下列命令 (雲端到裝置訊息)：

IoT 中樞

IoT 中樞內嵌從裝置傳送至雲端的資料，並提供給 Azure 串流分析 (ASA) 作業。 每個串流 ASA 作業使用不同的 IoT 中樞取用者群組，以從您的裝置讀取訊息串流。

解決方案中的 IoT 中樞也可︰

• 維護身分識別登錄，以儲存允許連接至入口網站之所有裝置的驗證金鑰。 您可以透過身分識別登錄來啟用和停用裝置。
• 代表解決方案入口網站將命令傳送到您的裝置。
• 代表解決方案入口網站在裝置上叫用方法。
• 維護所有已註冊裝置的裝置對應項。 裝置對應項會儲存裝置所報告的屬性值。 裝置對應項也會儲存在解決方案入口網站中設定的所需屬性，以便裝置在後續連接時擷取。
• 排程作業以設定多個裝置的屬性，或在多個裝置上叫用方法。

Azure 串流分析

在遠端監視解決方案中，Azure 串流分析 (ASA) 會將透過 IoT 中樞所收到的裝置訊息分派至其他後端元件進行處理或儲存。 不同的 ASA 作業會根據訊息內容執行特定的功能。

作業 1：裝置資訊 會篩選來自傳入訊息串流的裝置資訊訊息，並將它們傳送到事件中樞端點。 裝置會在啟動時傳送裝置資訊訊息，並且回應 SendDeviceInfo 命令。 此作業使用下列查詢定義來識別 裝置資訊 訊息︰

SELECT * FROM DeviceDataStream Partition By PartitionId WHERE  ObjectType = 'DeviceInfo'

此作業會將其輸出傳送到事件中樞進行進一步的處理。

作業 2：規則 會針對每一裝置臨界值評估傳入氣溫和溼度遙測值。 臨界值是在解決方案入口網站中提供的規則編輯器中設定。 每個裝置/值組是依據時間戳記儲存在 blob 中，串流分析會讀取做為 參考資料。 工作會針對裝置的設定臨界值比較任何非空白值。 如果超過 『>' 條件，作業會輸出 警示 事件，指出已超過閾值，並提供裝置、值和時間戳值。 此作業會使用下列查詢定義來識別應觸發警示的遙測訊息︰

WITH AlarmsData AS 
(
SELECT
     Stream.IoTHub.ConnectionDeviceId AS DeviceId,
     'Temperature' as ReadingType,
     Stream.Temperature as Reading,
     Ref.Temperature as Threshold,
     Ref.TemperatureRuleOutput as RuleOutput,
     Stream.EventEnqueuedUtcTime AS [Time]
FROM IoTTelemetryStream Stream
JOIN DeviceRulesBlob Ref ON Stream.IoTHub.ConnectionDeviceId = Ref.DeviceID
WHERE
     Ref.Temperature IS NOT null AND Stream.Temperature > Ref.Temperature

UNION ALL

SELECT
     Stream.IoTHub.ConnectionDeviceId AS DeviceId,
     'Humidity' as ReadingType,
     Stream.Humidity as Reading,
     Ref.Humidity as Threshold,
     Ref.HumidityRuleOutput as RuleOutput,
     Stream.EventEnqueuedUtcTime AS [Time]
FROM IoTTelemetryStream Stream
JOIN DeviceRulesBlob Ref ON Stream.IoTHub.ConnectionDeviceId = Ref.DeviceID
WHERE
     Ref.Humidity IS NOT null AND Stream.Humidity > Ref.Humidity
)

SELECT *
INTO DeviceRulesMonitoring
FROM AlarmsData

SELECT *
INTO DeviceRulesHub
FROM AlarmsData

作業會將其輸出傳送至事件中樞供進一步處理，並將每項警示的詳細資料儲存至 blob 儲存體，解決方案入口網站可以從該位置讀取警示資訊。

作業 3：遙測 會以兩種方法來操作傳入裝置遙測串流。 第一種方法會將裝置的所有遙測訊息都傳送至持續性 blob 儲存體以供長期儲存。 第二種方法會透過五分鐘滑動視窗計算平均、最小和最大溼度值，並將此資料傳送至 Blob 儲存體。 解決方案入口網站會從 blob 儲存體讀取遙測資料來填入圖表。 此作業會使用下列查詢定義：

WITH 
    [StreamData]
AS (
    SELECT
        *
    FROM [IoTHubStream]
    WHERE
        [ObjectType] IS NULL -- Filter out device info and command responses
) 

SELECT
    IoTHub.ConnectionDeviceId AS DeviceId,
    Temperature,
    Humidity,
    ExternalTemperature,
    EventProcessedUtcTime,
    PartitionId,
    EventEnqueuedUtcTime,
    * 
INTO
    [Telemetry]
FROM
    [StreamData]

SELECT
    IoTHub.ConnectionDeviceId AS DeviceId,
    AVG (Humidity) AS [AverageHumidity],
    MIN(Humidity) AS [MinimumHumidity],
    MAX(Humidity) AS [MaxHumidity],
    5.0 AS TimeframeMinutes 
INTO
    [TelemetrySummary]
FROM [StreamData]
WHERE
    [Humidity] IS NOT NULL
GROUP BY
    IoTHub.ConnectionDeviceId,
    SlidingWindow (mi, 5)

事件中樞

裝置資訊和規則 ASA 作業將資料輸出至事件中樞，以便可靠地轉送給在 WebJob 中執行的事件處理器。

Azure 儲存體

此解決方案使用 Azure blob 儲存體來保存解決方案裝置中的所有原始和摘要遙測資料。 入口網站會從 blob 儲存體讀取遙測資料來填入圖表。 若要顯示警示，解決方案入口網站會從 blob 儲存體讀取當遙測值超過設定的臨界值時所記錄的資料。 解決方案也使用 Blob 儲存體記錄您在解決方案入口網站中設定的臨界值。

WebJobs

除了裝載裝置模擬器，解決方案中的 WebJob 也可裝載在 Azure WebJob 中執行的 事件處理器，以便處理命令回應。 其使用命令回應訊息來更新裝置命令歷程記錄 (儲存於 Cosmos DB 資料庫)。

Cosmos DB

解決方案使用 Cosmos DB 資料庫來儲存連線至解決方案的裝置相關資訊。 這項資訊包括從解決方案入口網站傳送至裝置的命令歷程記錄，以及從解決方案入口網站叫用的方法歷程記錄。

解決方案入口網站

解決方案入口網站是已部署成為預先設定解決方案一部分的 Web 應用程式。 解決方案入口網站中的主要頁面為儀表板和裝置清單。

儀表板

Web 應用程式中的此頁面會使用 PowerBI javascript 控制項 (請參閱 PowerBI 視覺效果儲存機制) 以視覺化方式呈現裝置的遙測資料。 解決方案會使用 ASA 遙測作業，將遙測資料寫入至 blob 儲存體。

裝置清單

在解決方案入口網站的這個頁面中，您可以：

• 佈建新裝置。 這個動作會設定唯一裝置識別碼並產生驗證金鑰。 它會將裝置相關資訊寫入至 IoT 中樞身分識別登錄以及解決方案特定的 Cosmos DB 資料庫。
• 管理裝置屬性。 這個動作包括檢視現有屬性和使用新的屬性更新。
• 將命令傳送至裝置。
• 檢視裝置的命令歷程記錄。
• 啟用和停用裝置。

下一步

下列 TechNet 部落格文章提供有關遠端監視預先設定之解決方案更多的詳細資料︰

• IoT 套件 - 幕後 - 遠端監視
• IoT 套件 - 遠端監視 - 新增即時與模擬裝置

您可以繼續閱讀下列文章，了解如何開始使用 IoT 套件︰

• 將裝置連接至遠端監視預先設定方案
• azureiotsuite.com 網站的權限