Wat is Azure Internet of Things (IoT)?

Azure Internet of Things (IoT) is een verzameling door Microsoft beheerde cloudservices, edge-onderdelen en SDK's waarmee u uw IoT-apparaten op schaal kunt verbinden, bewaken en beheren. In eenvoudigere termen bestaat een IoT-oplossing uit IoT-apparaten die communiceren met cloudservices.

Een belangrijke beslissing bij het ontwerpen van een IoT-oplossing is of u een cloud- of edge-oplossing wilt gebruiken:

• In een cloudoplossing maken uw IoT-apparaten rechtstreeks verbinding met de cloud waar hun berichten worden verwerkt en geanalyseerd. U bewaakt en controleert uw apparaten rechtstreeks vanuit de cloud.
• In een edge-oplossing maken uw IoT-apparaten verbinding met een edge-omgeving die hun berichten verwerkt voordat ze naar de cloud worden doorgestuurd voor opslag en analyse. Doorgaans bewaakt en controleert u uw apparaten vanuit de cloud via de edge-runtimeomgeving. Het is ook mogelijk om uw apparaten rechtstreeks vanaf de rand te bewaken en te beheren.

De volgende secties geven een algemeen overzicht van de onderdelen in typische IoT-oplossingen op basis van de cloud en edge. Dit artikel richt zich op de belangrijkste groepen onderdelen: apparaten, IoT-cloudservices, edge-runtimeomgeving, andere cloudservices en problemen voor de hele oplossing. In andere artikelen in deze sectie vindt u meer informatie over elk van deze onderdelen.

oplossing op basis van cloud

Een cloudoplossing is een geïntegreerde set IoT-apparaten , -onderdelen en -services die tegemoetkomt aan een bedrijfsbehoefte en die apparaten rechtstreeks verbindt met de cloud. Een voorbeeld van een cloudoplossing is een vloot van bestelwagens die sensorgegevens naar de cloud verzenden voor analyse en visualisatie:

U kunt cloudoplossingen bouwen met services zoals IoT Hub, Device Provisioning Service en Azure Digital Twins.

Oplossing op basis van Edge

Een edge-oplossing is een geïntegreerde set IoT-apparaten, -onderdelen en -services die voldoet aan een bedrijfsbehoefte en die apparaten verbindt met edge-services in de buurt. Een voorbeeld van een edge-oplossing is een fabriek waar uw industriële IoT-apparaten verbinding maken met on-premises services, omdat:

• De apparaten communiceren met behulp van lokale netwerkprotocollen zoals OPC UA.
• Beveiligingsproblemen betekenen dat u de apparaten niet rechtstreeks met het openbare internet moet verbinden.

Een edge-oplossing kan nog steeds gegevens van uw apparaten doorsturen naar de cloud voor verdere verwerking, zoals analyse en visualisatie:

U kunt oplossingen op basis van edge bouwen met Azure IoT Operations of Azure IoT Edge. Azure IoT Operations is een nieuw aanbod dat de adaptieve cloudbenadering van Microsoft volgt om cloud- en edge-onderdelen te integreren.

Apparaten en connectiviteit

Zowel cloud- als edge-oplossingen hebben apparaten die gegevens verzamelen waaruit u zakelijke inzichten wilt afleiden. In de volgende secties worden de apparaten in een IoT-oplossing beschreven en hoe ze verbinding maken met de cloud.

IoT-apparaatcategorieën

Het is handig om IoT-apparaten als volgt te categoriseren:

• Met de cloud verbonden apparaat (categorie 1): apparaten die rechtstreeks verbinding maken met de cloud. Deze categorie omvat apparaten die verbinding maken met cloudservices zoals IoT Hub met behulp van standaardprotocollen zoals HTTP, MQTT of AMQP. Deze apparaten zijn niet relevant in edge-oplossingen zoals Azure IoT Operations.

• Apparaat dat is verbonden met edge (categorie 2): apparaten die verbinding maken met de cloud via een edge-proxy of gateway. Voorbeelden in deze categorie zijn apparaten die:

  • Maak indirect verbinding met de cloud via de MQTT-broker in Azure IoT Operations.
  • Maak indirect verbinding met IoT Hub via een IoT Edge-gateway.

• Protocolspecifiek apparaat (categorie 3):deze apparaten maken verbinding met een edge-runtime via een connector waarmee de apparaten een specifiek protocol kunnen gebruiken. Een OPC UA-server en de gekoppelde apparaten maken bijvoorbeeld verbinding via een connector voor OPC UA. Deze apparaten zijn niet relevant voor cloudoplossingen zoals Azure IoT Hub.

In het volgende diagram ziet u de relaties tussen de apparaatcategorieën en de cloudservices in een cloudoplossing:

In het volgende diagram ziet u de relaties tussen de apparaatcategorieën en de edge-runtime in een edge-oplossing:

Ter vereenvoudiging tonen de vorige diagrammen alleen gegevensstromen naar de cloud- of edge-runtime. Veel oplossingen maken opdracht- en beheerscenario's mogelijk waarbij de cloud- of edge-runtime opdrachten naar de apparaten verzendt. Een cloudservice kan bijvoorbeeld een opdracht verzenden naar een ONVIF-compatibele camera om in te zoomen.

IoT-apparaten

IoT-apparaten in categorieën 1 en 2 bestaan doorgaans uit een circuitbord met sensoren die gegevens verzamelen. IoT-apparaten van categorie 1 maken rechtstreeks verbinding met internet en apparaten van categorie 2 zijn afhankelijk van een lokale gateway voor connectiviteit met de cloud. De volgende items zijn voorbeelden van ioT-apparaten van categorie 1 en 2:

• Een druksensor op een oliepomp op afstand.
• Temperatuur- en luchtvochtigheidssensoren in een airco-eenheid.
• Een versnellingsmeter in een lift.
• Aanwezigheidssensoren in een ruimte.

Apparaten van categorie 3 zijn fysieke apparaten in uw omgeving die u wilt bewaken en beheren. Deze apparaten kunnen:

• Ingebouwde firmware geleverd door de fabrikant die een standaardprotocol zoals ONVIF implementeert.
• Wees servers met gekoppelde assets die industriële protocollen implementeren, zoals OPC UA.

Hieronder ziet u voorbeelden van apparaten van categorie 3:

• Robotarmen en transportbanden.
• Industriële CNC-machines, draaiers, zaagbladen en boormachines.
• Medische diagnostische beeldapparatuur.
• Beveiligingsvideocamera's.
• Programmeerbare logische controllers.

Er is een groot aantal apparaten beschikbaar van verschillende fabrikanten om uw oplossing te bouwen. Voor het maken van prototypen van een microprocessorapparaat kunt u een apparaat zoals een Raspberry Pi gebruiken. Met de Raspberry Pi kunt u veel verschillende typen sensoren aansluiten. Voor het maken van prototypen van een microcontrollerapparaat gebruikt u apparaten zoals de ESPRESSIF ESP32 of STMicroelectronics B-L475E-IOT01A Discovery Kit voor IoT Hub. Deze borden hebben doorgaans ingebouwde sensoren, zoals temperatuur- en versnellingsmeters.

Microsoft biedt open-source apparaat-SDK's die u kunt gebruiken om de apps te bouwen die op uw apparaten worden uitgevoerd.

Zie IoT-apparaatontwikkeling voor meer informatie over de apparaten in uw IoT-oplossing.

Connectiviteit van apparaten

Normaal gesproken verzenden IoT-apparaten gegevens van hun gekoppelde sensoren naar cloudservices in uw oplossing. Andere typen communicatie zijn echter mogelijk, zoals een cloudservice die opdrachten naar uw apparaten verzendt. Hier volgen enkele voorbeelden van communicatie tussen apparaten en cloud-naar-apparaat:

• Een vrachtwagen met een mobiele koelinstallatie verzendt elke vijf minuten de temperatuur naar een IoT-hub.
• Een cloudservice verzendt een opdracht naar een apparaat om de frequentie te wijzigen waarmee sensorgegevens worden verzonden om een probleem vast te stellen.

De SDK's voor IoT-apparaten en IoT Hub ondersteunen algemene communicatieprotocollen zoals HTTP, MQTT en AMQP voor apparaat-naar-cloud- en cloud-naar-apparaatcommunicatie. In sommige scenario's hebt u mogelijk een gateway nodig om uw IoT-apparaten te verbinden met uw cloudservices.

Vergeleken met andere clients zoals browsers en mobiele apps hebben IoT-apparaten andere kenmerken. Specifiek, IoT-apparaten:

• Zijn vaak ingesloten systemen waarbij geen menselijke operator komt kijken.
• Kunnen worden geïmplementeerd op verafgelegen locaties, waar fysieke toegang kostbaar is.
• Kan alleen bereikbaar zijn via de back-end van de oplossing.
• Mogelijk hebben beperkte energie- en verwerkingsbronnen.
• Kan onregelmatige, trage of dure netwerkconnectiviteit hebben.
• Mogelijk moet u eigen, aangepaste of branchespecifieke toepassingsprotocollen gebruiken.

De apparaat-SDK's helpen u de uitdagingen aan te pakken van het veilig en betrouwbaar verbinden van apparaten met uw cloudservices.

Zie IoT-apparaatconnectiviteit en -infrastructuur voor meer informatie over apparaatconnectiviteit en gateways.

Connectiviteit in een edge-oplossing

In een edge-oplossing maken IoT-apparaten verbinding met een edge-omgeving die hun berichten verwerkt voordat ze naar de cloud worden doorgestuurd voor opslag en analyse. Apparaten kunnen netwerkcommunicatieprotocollen en -standaarden gebruiken, zoals:

• OPC UA in industriële omgevingen.
• ONVIF voor het beheren en bewaken van videoapparaten.
• MQTT als standaardberichtenprotocol voor IoT-apparaten.

In het eerder weergegeven edge-oplossingsdiagram vertegenwoordigen de zuidkomende connectors de protocollen en standaarden die apparaten gebruiken om verbinding te maken met de edge-omgeving.

Zie Berichtverwerking in een IoT-oplossing voor meer informatie over het verwerken van berichten die vanaf uw apparaten worden verzonden.

Apparaatvergelijkingen

De volgende tabel bevat een overzicht van de huidige opties voor apparaten en connectiviteit:

Services en toepassingen

In een cloudoplossing bieden IoT-specifieke cloudservices de infrastructuur om uw apparaten te verbinden, bewaken en beheren. In een edge-oplossing host de edge-runtimeomgeving de services om uw apparaten te verbinden, bewaken en beheren. Andere cloudservices bieden algemene services, zoals opslag, analyse en visualisaties aan uw oplossing.

IoT-clouddiensten

In een IoT-oplossing in de cloud zijn de IoT-cloudservices doorgaans:

• Ontvang sensorgegevens op schaal van uw apparaten en bepaal hoe die gegevens moeten worden verwerkt en opgeslagen.
• Verzend opdrachten vanuit de cloud naar specifieke apparaten.
• Apparaten inrichten en bepalen welke apparaten verbinding kunnen maken met uw infrastructuur.
• Bijhouden van de status van uw apparaten en hun activiteiten volgen.
• Beheer de firmware die op uw apparaten is geïnstalleerd.

In een externe bewakingsoplossing voor een oliepompstation gebruiken de services bijvoorbeeld sensorgegevens van de pompen om afwijkend gedrag te identificeren. Wanneer een cloudservice een anomalie identificeert, kan deze automatisch een opdracht naar het apparaat verzenden om een corrigerende actie uit te voeren. Dit proces implementeert een geautomatiseerde feedbacklus tussen het apparaat en de cloud die de efficiëntie van de oplossing aanzienlijk verhoogt.

Zie IoT-apparaatbeheer en -beheer voor meer informatie over de belangrijkste concepten voor het beheren en beheren van apparaten.

Edge-runtime

In een op edge gebaseerde IoT-oplossing worden de on-premises services die in de edge runtime-omgeving worden gehost, doorgaans:

• De connectiviteit met uw apparaten beheren via de zuidkomende connectors
• Ontvang gegevens op schaal van uw apparaten en bepaal waar de berichten moeten worden gerouteerd voor verdere verwerking.
• Opdrachten vanuit de cloud doorsturen naar specifieke apparaten.
• Voer een aantal lokale berichtverwerkingen uit. In Azure IoT-bewerkingen vindt deze verwerking plaats in de noordkomende connectors

Andere cloudservices

Zowel cloud- als edge-oplossingen kunnen andere cloudservices gebruiken om meer functionaliteit voor uw oplossing te bieden. U kunt bijvoorbeeld het volgende gebruiken:

• Azure Storage-services voor het opslaan van verzamelde gegevens.
• Azure Stream Analytics om sensorgegevens in realtime te verwerken.
• Azure Functions om te reageren op apparaat gebeurtenissen.
• Gebruik Azure Logic Apps voor het automatiseren van bedrijfsprocessen.
• Gebruik Azure Machine Learning om machine learning en AI-modellen toe te voegen aan uw oplossing.
• Microsoft Fabric voor het opslaan en analyseren van sensorgegevens.
• Microsoft Power BI om sensorgegevens te visualiseren.

Raadpleeg voor meer informatie:

• Uw IoT-oplossing uitbreiden
• Uw IoT-gegevens analyseren en visualiseren

Vergelijkingen van IoT-services

De volgende tabel bevat een overzicht van de huidige service- en edge-toepassingsopties:

Implementatievergelijkingen

De volgende tabel bevat een overzicht van de huidige implementatieopties:

Aandachtspunten voor de hele oplossing

Elke IoT-oplossing moet de volgende problemen voor de hele oplossing aanpakken:

• Oplossingsbeheer , inclusief implementatie en bewaking.
• Beveiliging , waaronder fysieke beveiliging, verificatie, autorisatie en versleuteling.
• Schaalbaarheid, hoge beschikbaarheid en herstel na noodgevallen voor alle onderdelen in uw oplossing.

Oplossingsbeheer

De adaptieve cloudbenadering integreert siloteams, gedistribueerde sites en verschillende systemen in één bewerking, beveiliging, toepassing en gegevensmodel. Met deze aanpak kunt u dezelfde cloud- en AI-technologieën gebruiken voor het beheren en bewaken van edge-, cloud- en hybride IoT-oplossingen.

Oplossingen op basis van IoT Hub, IoT Central en IoT Edge bieden beperkte ondersteuning voor een adaptieve cloudbenadering. Hoewel IoT Hub-, IoT Central- en IoT Edge-exemplaren zelf Azure-resources zijn, bieden ze van nature geen mogelijkheden aan, zoals apparaatbeheer en gegevenstransformatie, als resources die u als standaard Azure-resources kunt beheren.

Oplossingen op basis van Azure IoT Operations bieden daarentegen een uniforme beheerervaring voor alle onderdelen in uw oplossing. Azure IoT Operations maakt gebruik van azure Arc-services voor het beheren en bewaken van uw edge-oplossing alsof het een cloudoplossing is. Apparaten en gegevenstransformaties die op de rand worden uitgevoerd, worden bijvoorbeeld weergegeven als cloudresources in Azure. Met deze aanpak kunt u standaardTechnologieën van Azure gebruiken om uw volledige edge-oplossing te beheren en te bewaken.

Beveiligingsvergelijkingen

De volgende tabel bevat een overzicht van de huidige beveiligingsopties:

Volgende stappen

Voorgestelde volgende stappen voor het verkennen van Azure IoT zijn onder andere:

• IoT-apparaatontwikkeling
• Berichtverwerking in een IoT-oplossing
• Uw IoT-oplossing beheren
• Een Azure IoT-service kiezen

Zie voor meer informatie over Azure IoT-architecturen:

• Best practices voor architectuur voor Azure IoT Hub
• IoT-architecturen in Azure Architecture Center