Het harmoniseren van de payload van specifieke apparaten met Eclipse Vorto

Alexander Edelmann

你好 (Chinees voor "Hallo"), ik ben gevestigd in Singapore en werk sinds 2006 als software-engineer voor Robert Bosch. Ik ben gepassioneerd door IoT en geloof in open standaarden die het succesvolle samenspel tussen apparaten op verschillende IoT-platforms bepalen . Daarom draag ik actief bij aan het Eclipse IoT Vorto-project, dat als doel heeft cloudgebaseerde tools te bieden om IoT-apparaten uniform te beschrijven en te integreren in verschillende IoT-platforms op basis van open IoT-standaarden. Mijn IoT-geeky kant apart, ik geniet van Aziatische keukens waarmee ik mijn eetstokjesvaardigheden kan oefenen. Je kunt me ook op het veld vinden terwijl ik een paar tennisballen sla met mijn vrienden.

In een technische omgeving zonder een wereldwijde standaard, hebben fabrikanten van IoT-apparaten, integrators en platformaanbieders moeilijkheden om gelijke tred te houden met de enorme hoeveelheden verschillende payload-indelingen, API's en eigen protocollen.

Het open source-project Eclipse Vorto pakt dit probleem aan door cloudgebaseerde editors aan te bieden om leverancierspecifieke payloads van apparaten te abstraheren als herbruikbare Vorto-functieblokken. Deze worden vervolgens samengevoegd om een ​​heel apparaat te beschrijven in de vorm van een Vorto-informatiemodel. Informatiemodellen en functieblokken zijn geschreven in vortolang , een eenvoudige grammatica voor  interfaces definiëren tussen een fysiek apparaat en zijn digitale tegenhanger. IoT-oplossingen communiceren alleen met fysieke apparaten via deze abstracte functieblokken en hun daarmee samenhangende dataschema. Op deze manier worden IoT-oplossingen losgekoppeld van de overvloed aan verschillende apparaatgegevensformaten, API's en coderingen. Maar hoe converteer je de apparaatgegevens naar deze abstracte functieblokinterfaces? Eenvoudig:met zogenaamde Vorto Mapping-specificaties, die alle benodigde instructies bevatten om apparaatspecifieke payloads op elkaar af te stemmen.

Noralisatie van het laadvermogen in het algemeen

Normalisatie van gegevens kan worden afgehandeld op verschillende systeemknooppunten, afhankelijk van de vereisten van de IoT-use case. Door deze scheiding kunnen entiteiten de volledige controle behouden over waar ze hun eigendomsrechten omzetten in genormaliseerde gegevens.

1. Normalisatie op een apparaatknooppunt
   In dit scenario is het IoT-apparaat een slim apparaat dat extra services biedt met behulp van de ingebouwde sensoren. Een voorbeeld is een Bosch slimme oven die ingebouwde analyses biedt op genormaliseerde gegevens; gegevens die kunnen worden samengevoegd in een datameer in de cloud.
2. Normalisatie op een gatewayknooppunt
   Een gateway die meerdere sensoren of apparaten verbindt via verschillende protocolstuurprogramma's (BLE, GPIO, enz.), harmoniseert de apparaatgegevens om gatewayfunctionaliteit te bieden, zoals analysefuncties of andere bedrijfsspecifieke functionaliteit.
3. Normalisatie op een IoT-platformknooppunt
   Net zoals in een gateway-knooppunt, normaliseert een cloud IoT-platform inkomende telemetrie-apparaatgegevens van verschillende protocoladapters (MQTT, CoAP, enz.) om diensten met toegevoegde waarde te bieden aan IoT-oplossingen in het noorden. Voorbeelden zijn functies voor apparaatbeheer of gegevensanalyse.
4. Normalisatie op een applicatieknooppunt
   Een toepassing zou gegevens normaliseren om onwetend te blijven over ondersteunde apparaten en meer gefocust te blijven op de toepassingsspecifieke bedrijfsfuncties, in plaats van technische, apparaatspecifieke gegevensdecoders te implementeren.

Soms is een apparaat eenvoudigweg niet in staat om payload-mapping uit te voeren. Maar er zijn ook andere factoren die een rol kunnen spelen. Denk aan de beperkingen die komen kijken bij het verzenden van gegevens naar de back-end via een mobiele verbinding. Vaak wilt u de hoeveelheid gegevens die u verzendt tot een minimum beperken. Het probleem is dat de payload van het apparaat na het in kaart brengen meer opgeblazen is vanwege de normalisatie en conversie van binaire gegevens en soortgelijke informatie. Om bandbreedte te besparen, kan het daarom logischer zijn om payload-mapping uit te voeren op een ander systeemknooppunt; op het platform bijvoorbeeld.

Wanneer de payload-toewijzing niet op het apparaat wordt uitgevoerd, is een andere entiteit nodig die deze stap kan uitvoeren. U moet een mapping-engine gebruiken, waarmee payloads kunnen worden getransformeerd op ofwel een tussenpersoon - zoals een gateway - het platform, of rechtstreeks in de applicatie.

Bron:Eclipse Vorto Normalisatie van gegevens kan worden uitgevoerd op een apparaatknooppunt (1), op een gatewayknooppunt (2), op een IoT-platformknooppunt (3) of op een toepassingsknooppunt (4).

Tim Grossmann

Als Duitse student informatica heb ik de afgelopen anderhalf jaar opdrachten aangenomen op 3 verschillende afdelingen bij Bosch. Ik ben vooral geïnteresseerd in Open Source- en EduTech-technologieën. Ik geloof dat het internet der dingen en automatisering een enorm potentieel hebben om zowel de manier waarop mensen leven, werken en genieten van het leven te veranderen en te verbeteren. Een gepassioneerde leerling en ontwikkelaar, ik ben altijd enthousiast om nieuwe vaardigheden en tooling te leren. Naast mijn reguliere werk heb ik 's werelds grootste gratis open-source automatiseringsbot voor Instagram gebouwd en onderhoud ik deze nu. In mijn vrije tijd geniet ik van klimuitjes met vrienden en reizen in het buitenland.

Hoe Eclipse Vorto normalisatie aanpakt

Eclipse Vorto biedt een runtime-bibliotheek die kan worden geconfigureerd via een Vorto-informatiemodel voor het apparaat. Het bevat een mapping-specificatie die het informatiemodel verrijkt met apparaatspecifieke payload-conversieregels. In de praktijk neemt de runtime-bibliotheek de payload van het apparaat als invoer en voert vervolgens de geconverteerde en genormaliseerde payload uit door de toewijzingsspecificatie toe te passen.

De mappingspecificatie wordt beheerd en versiebeheerd in de Vorto Repository, naast het informatiemodel voor het apparaat. Dit maakt het mogelijk om de mappingspecificatie opnieuw te gebruiken voor andere use-cases, ongeacht of de normalisatie plaatsvindt op het apparaat, de gateway, het platform of de applicatienode. De toewijzingsbibliotheek wordt momenteel ondersteund op het Java- en Node.js-platform. Lees meer over de Vorto Payload Mapping-bibliotheek.

Voorbeeld:industriegegevens normaliseren met Eclipse Vorto

Om de eerder beschreven concepten te verduidelijken, zullen we kijken naar een specifiek voorbeeld van hoe het Vorto Informatie Model en de mappings worden gebruikt.

In ons geval sturen we CSV-gegevens van een synchrone permanent-magneetmotor (PMSM) naar een Eclipse Hono MQTT-connector.

De Vorto Payload-normalisatiemiddleware verbruikt de gegevens van Eclipse Hono, stuurt deze door de Vorto Payload Mapping Engine en stelt de genormaliseerde apparaatgegevens bloot als een AMQP-onderwerp. Elke AMQP 1.0-abonnee kan nu geharmoniseerde apparaatgegevens ophalen en verwerken, ongeacht het aangesloten apparaat, met behulp van een digital twin-oplossing zoals Bosch IoT Things.

In ons voorbeeld gebruiken we Eclipse Ditto, een open source digitale tweelingservice, die de genormaliseerde Eclipse Vorto-gegevens ontvangt en opslaat. Het Vorto-dashboard vraagt ​​vervolgens de gegevens op van de Eclipse Ditto digital twin API en geeft de gegevens mooi weer met behulp van vooraf gedefinieerde Eclipse Vorto-compatibele UI-widgets.

Bron:Eclipse Vorto De volledige conceptuele opzet van onze pijplijn voor het in kaart brengen van de payload van onze apparaten.

Als je wilt zien hoe de hele pijplijn van het in kaart brengen van verschillende payloads van apparaten met de Vorto Mapping Engine werkt, ga dan gerust naar de Vorto Dashboard-demo.

Dit artikel geeft slechts een korte introductie tot Payload Mappings. Als u het hele proces van het opzetten van deze pijplijn voor uw eigen gebruiksscenario's wilt doorlopen, kunt u onze gedetailleerde zelfstudie gebruiken om dit te doen. Hierin wordt stap voor stap uitgelegd hoe u de payloads van uw aangepaste apparaat in kaart kunt brengen.