Giới thiệu Platform Microsoft Azure IoT

• 12/09/2020

Azure Internet of Things (IoT) là một tập hợp các dịch vụ cloud do Microsoft quản lý, kết nối, giám sát và kiểm soát hàng tỷ tài sản IoT. Nói một cách đơn giản hơn, giải pháp IoT được tạo thành từ một hoặc nhiều thiết bị IoT giao tiếp với một hoặc nhiều dịch vụ back-end được lưu trữ trên cloud . Bài viết này Chúng ta sẽ đi qua những kiến ​​thức cơ bản về việc sử dụng Platform này trong các dự án IoT, mô tả các dịch vụ của nó và phác thảo nhiều lợi ích của Microsoft Azure khiến một số tập đoàn lớn nhất thế giới như ExxonMobil đã sử dụng nó để tối ưu hóa hoạt động của họ.

Tổng quan chung về Azure IoT

Theo nguồn của Business Insider Intelligence, Microsoft Azure là Platform cloud lớn thứ hai sau AWS và là một trong những Platform phát triển nhanh nhất. Bộ Azure IoT, giải pháp SaaS để xây dựng và quản lý các hệ sinh thái được kết nối,cho thấy mức tăng trưởng 150% và chỉ thêm hơn 100 tính năng trong năm 2018. Kể từ đó, Microsoft đã rót 5 tỷ USD vào việc tăng cường các dịch vụ IoT và dữ liệu lớn của mình. Các giải pháp Azure IoT rất linh hoạt và bao gồm mọi khía cạnh của thiết kế và phát triển IoT, từ kết nối các thiết bị đến cung cấp thông tin chi tiết cho những người ra quyết định. Khách hàng từ các ngành khác nhau, bao gồm ô tô, sản xuất và năng lượng, sử dụng Platform IoT này để thúc đẩy hiệu quả và trí thông minh cho hoạt động của họ.

Bây giờ, chúng ta hãy xem xét kỹ hơn các dịch vụ chính của Platform Microsoft Azure IoT.

Các dịch vụ IoT chính của Azure

Azure IoT Central

Azure IoT Central là một dịch vụ bạn sẽ cần để kết nối các thiết bị đầu cuối, cả mới và hiện có, với cloud và xây dựng các ứng dụng đơn giản và dễ hiểu để cung cấp thông tin chi tiết cho những người ra quyết định. Dịch vụ này được thiết kế để đơn giản. Có một số mẫu được tạo sẵn cho các trường hợp sử dụng phổ biến trong các ngành khác nhau (ví dụ như theo dõi bệnh nhân trong chăm sóc sức khỏe, quản lý hàng tồn kho trong bán lẻ, v.v.) có sẵn để tăng tốc độ phát triển. Platform ứng dụng cho phép tùy chỉnh vai trò người dùng, quyền truy cập và cấu hình cho cả bảo mật và khả năng sử dụng. Mô-đun quản lý thiết bị cho phép giám sát thiết bị và quản lý từ xa, bao gồm phát hiện sự cố và cấu hình lại từ xa. Và cuối cùng, Azure IoT Central cho phép bạn tích hợp ứng dụng IoT của mình với cơ sở hạ tầng kinh doanh hiện có và các dịch vụ khác.

Azure IoT Hub

Đây là một phần của công nghệ Azure IoT giúp bạn thiết lập giao tiếp thiết bị-cloud -thiết bị đáng tin cậy cho một nhóm thiết bị (lên đến hàng tỷ). Sử dụng IoT Hub , bạn có thể phân kênh dữ liệu một cách an toàn theo cả hai cách. Các chỉ số được gửi từ các thiết bị đến cloud và được chuyển hướng đến các dịch vụ khác nhau, chẳng hạn như để lưu trữ hoặc xử lý. Đồng thời, các lệnh được gửi theo hướng ngược lại – từ phần phụ trợ đến các thiết bị được chỉ định.

Azure IoT Hub đảm bảo tính bảo mật và độ tin cậy của giao tiếp bằng đăng ký và xác thực thiết bị, các công cụ quản lý thiết bị và các tính năng gửi / nhận tin nhắn. Một tính năng có giá trị khác của dịch vụ này cho phép làm phong phú thêm thông điệp với thông tin bổ sung để tối ưu hóa và tăng tốc độ gửi và xử lý chúng. Để mở rộng khả năng của hệ thống IoT với trí thông minh vượt trội, chúng tôi sử dụng Azure IoT Edge. 

Azure IoT Edge

Theo xu hướng IoT mới nhất , bạn có thể muốn chuyển một số khối lượng công việc sang một bên. Bạn có thể cần phải giảm tải các hoạt động trong cloud , bật chế độ ngoại tuyến, giảm băng thông và chi phí liên quan hoặc đơn giản là tăng tốc quá trình ra quyết định.IoT Edge là dịch vụ thiết bị Azure IoT được thiết kế để giải quyết tất cả những nhu cầu này. Dịch vụ này giúp bạn di chuyển một phần của quy trình dữ liệu, bao gồm phân tích và áp dụng các mô hình ML được đào tạo, sang các thiết bị Windows hoặc Linux. Azure IoT Edge hỗ trợ các ngôn ngữ lập trình phổ biến nhất để viết mã trong IoT – C, C #, Python, JavaScript và Java. Nó cũng cho phép cung cấp và quản lý các edge device từ xa để thuận tiện hơn.

Azure IoT Edge có thể chạy các dịch vụ tối ưu hóa cạnh như Azure Functions, Azure Stream Analytics và Azure SQL Edge dưới dạng mô-đun. Nền tảng chạy các dịch vụ này dưới dạng mô-đun là các hình ảnh vùng chứa được xây dựng cho kiến ​​trúc X86 hoặc ARM. Khách hàng có thể xây dựng các mô-đun tùy chỉnh có thể chạy logic nghiệp vụ ở rìa. Tất cả các mô-đun được đăng ký và quản lý thông qua giao diện Azure IoT Hub. Là một Protocol Gateway, Azure IoT Edge có thể dịch các giao thức truyền thống như Modbus, CAN bus và OPC-UA sang các giao thức truyền thông hiện đại như AMQP, MQTT và HTTP.

Một gateway trong suốt hoạt động như một ống dẫn giữa các thiết bị cục bộ và Azure IoT Hub ghép kênh giao tiếp thông qua một kết nối duy nhất với đám mây. Azure IoT Edge có thể được triển khai trong các tình huống mà kết nối với đám mây không liên tục. Ví dụ: nhiều cảm biến và thiết bị truyền động có thể được kết nối với phiên bản Azure IoT Edge được triển khai trong container được sử dụng trong môi trường khai thác. IoT Edge đồng bộ hóa dữ liệu với IoT Hub ngay sau khi nó lấy lại kết nối với đám mây. IoT Central hiện có thể tích hợp các thiết bị biên quản lý cảm biến và thiết bị truyền động được triển khai ở biên. Khách hàng có thể có quyền truy cập vào các thiết bị được kết nối với IoT Edge và điều khiển chúng thông qua giao diện người dùng IoT Central.

Azure Times Series Insights

Times series Insights là một dịch vụ phân tích, hiển thị và lưu trữ dữ liệu IoT tất cả trong một. Nó giải quyết tất cả các yêu cầu để xử lý các sự kiện IoT.Trước hết, nó chuẩn bị dữ liệu và chia nó thành hai loại – hot và cold. Dữ liệu lạnh là dữ liệu lịch sử chủ yếu tham gia vào phân tích dự đoán, đào tạo mô hình học máy hoặc các quy trình khoa học dữ liệu khác. Dữ liệu ấm được lưu trữ “gần hơn” vì nó thường được sử dụng để nhanh chóng phản hồi các sự kiện và bắt đầu hành động, chẳng hạn như kích hoạt một chức năng Azure nhất định trong thiết bị IoT. Thứ hai, dịch vụ này được mở để tích hợp với các dịch vụ phân tích nâng cao (ví dụ: Azure Machine Learning) và Power BI. Và cuối cùng, Times Series Insights cung cấp các hình ảnh trực quan linh hoạt và cho phép xây dựng các mô hình tùy chỉnh để tìm các mẫu và mối quan hệ độc đáo giữa các tập dữ liệu.

Azure Sphere

Azure Sphere là một nền tảng ứng dụng cấp cao, được trang bị các tính năng bảo mật và liên lạc tích hợp, dành cho những thiết bị kết nối Internet. Nó bao gồm một bộ vi điều khiển (MCU), hệ điều hành dựa trên Linux cấp độ cao tùy chỉnh và dịch vụ bảo mật dựa trên đám mây. Azure Sphere bao gồm bốn phần tử cơ bản:

• Các chip được chứng nhận cho các thiết bị, được xây dựng bởi các đối tác phần cứng.
• Hệ điều hành Linux được xây dựng tùy chỉnh của chính Microsoft cho các chip đó, được gọi là Azure Sphere OS .
• Azure Sphere Security Service, một dịch vụ chạy từ trung tâm dữ liệu của Microsoft, thu thập dữ liệu về trạng thái bảo mật của các thiết bị IoT và cung cấp các bản cập nhật tự động cho các thiết bị đó.
• Nhóm bảo mật Azure Sphere tại Microsoft, giúp xác định và giải quyết các mối đe dọa bảo mật thiết bị IoT.

Microsoft đã cung cấp một kiến ​​trúc tham chiếu cho “các đơn vị vi điều khiển” và nó được sử dụng trong các chip Azure Sphere do các đối tác phần cứng của Microsoft xây dựng.

Lợi ích của Azure IoT

Các khách hàng hiện tại chỉ ra nhiều lợi thế khác nhau của Microsoft Azure tùy thuộc vào các chi tiết cụ thể của ngành, yêu cầu dự án và mục tiêu kinh doanh của họ. Dưới đây là một số lợi ích của Platform Azure IoT sẽ đáp ứng nếu không phải tất cả, nhưng ít nhất nhiều doanh nghiệp đang làm việc với các hệ thống IoT.

1. Đơn giản. Microsoft thực sự đã đầu tư vào việc làm cho Platform IoT của mình trở nên thuận tiện và đơn giản cho những người dùng khác nhau bất kể kỹ năng của họ. Từ kết nối thiết bị plug-and-play và các mẫu ứng dụng cho đến các SDK yêu cầu mã hóa tối thiểu, Azure IoT cung cấp nhiều phím tắt để tạo mẫu và triển khai nhanh chóng.
2. Giá cả linh hoạt. Mỗi dịch vụ Azure IoT có mô hình định giá riêng, tùy thuộc vào các chi tiết cụ thể và bộ tính năng của nó. Điều thực sự phân biệt định giá Azure IoT là cách tiếp cận không phức tạp và tính minh bạch. Ví dụ: chi phí của combo Amazon Sphere (chip, hệ điều hành và dịch vụ bảo mật) có thể thay đổi tùy thuộc vào các yếu tố khác nhau, nhưng giá sẽ không vượt quá 8,65 đô la.
3. Có các đặc quyền tuyệt vời. Mỗi dịch vụ cung cấp các đặc quyền riêng như các mẫu ứng dụng được tạo sẵn với các trường hợp sử dụng phổ biến trong Azure IoT Central. Hoặc hoàn toàn bao gồm các đặc quyền. Ví dụ: Azure Maps giúp bạn làm phong phú các ứng dụng IoT của mình bằng dữ liệu địa lý và không gian, đồng thời bao gồm thông tin thời tiết từ Accuweather. Dịch vụ Azure Digital Twins cho phép bạn tạo bản đại diện ảo cho môi trường IoT vật lý của mình và xác định sự phụ thuộc, tương quan và mối quan hệ giữa các phần của nó.
4. Bảo mật mạnh mẽ. Một trong những lợi ích Azure IoT mạnh nhất là tập trung vào bảo mật. Microsoft đầu tư hơn 1 tỷ đô la vào lĩnh vực an ninh mạng hàng năm. Mỗi dịch vụ Azure IoT đều có phương tiện bảo mật riêng, chưa kể đến toàn bộ dịch vụ Azure Sphere.
5. Mạng lưới đối tác mạnh mẽ. Cũng giống như AWS, Azure có một danh sách ngày càng tăng các đối tác IoT được chứng nhận bao gồm các nhà sản xuất phần cứng và nhà phát triển giải pháp IoT.

Case Studies Azure IoT

Forrester Research đã công nhận Microsoft trong số các Platform phần mềm IoT công nghiệp và cho công ty điểm số cao nhất (5,00) về quan hệ đối tác, điểm mạnh của Platform và lợi thế đổi mới. Đây là một bằng chứng khác tại sao các công ty nổi tiếng thế giới lại xây dựng IoT bằng Azure.

Người khổng lồ trong ngành dầu khí, ExxonMobil, đã xây dựng hệ thống giám sát hiệu suất giếng dựa trên sự kết hợp của Azure IoT Edge, IoT Hub, Time Series Insights và một số dịch vụ cloud . Nhóm chỉ mất 5 và khoảng 12 tháng để triển khai dự án từ ý tưởng đến hệ thống giám sát vận hành tại chỗ.Được biết đến với vô số cửa hàng ở tất cả các thành phố lớn trên thế giới.

Starbucks dựa vào Azure Sphere để đảm bảo số lượng ngày càng tăng nhanh các hệ thống được kết nối trong cơ sở hạ tầng của nó. Ecolab, một nhà cung cấp toàn cầu về dịch vụ nước và năng lượng, sử dụng một loạt các dịch vụ Azure bao gồm IoT Hub và các bộ tăng tốc giải pháp IoT để giám sát và kiểm soát các hoạt động trong hệ thống nước của mình trên hơn 100 quốc gia và tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên