Harmonizando cargas úteis de dispositivos específicos usando Eclipse Vorto

Alexander Edelmann

你好 (chinês para "Hello"), estou baseado em Cingapura e trabalho como engenheiro de software para Robert Bosch desde 2006. Sou apaixonado por IoT e acredito em padrões abertos que determinam a interação bem-sucedida entre dispositivos em várias plataformas IoT . É por isso que contribuo ativamente para o projeto Eclipse IoT Vorto, que visa fornecer ferramentas baseadas em nuvem para descrever uniformemente dispositivos IoT e integrá-los em várias plataformas IoT baseadas em padrões IoT abertos. Com meu lado geek de IoT à parte, gosto da culinária asiática que me permite praticar minhas habilidades com os pauzinhos. Você também pode me encontrar na quadra jogando algumas bolas de tênis com meus amigos.

Em um ambiente técnico sem um padrão global, os fabricantes de dispositivos IoT, integradores e provedores de plataforma estão enfrentando dificuldades para acompanhar as enormes quantidades de diferentes formatos de carga útil, APIs e protocolos proprietários.

O projeto de software livre Eclipse Vorto aborda esse problema fornecendo editores baseados em nuvem para abstrair cargas úteis de dispositivos específicos do fornecedor como blocos de funções Vorto reutilizáveis. Em seguida, eles são agregados para descrever todo um dispositivo na forma de um modelo de informação Vorto. Modelos de informação e blocos de funções são escritos em vortolang , uma gramática simples para definir interfaces entre um dispositivo físico e sua contraparte gêmea digital . As soluções de IoT se comunicam com dispositivos físicos apenas por meio desses blocos de funções abstratos e seu esquema de dados correlacionado. Dessa forma, as soluções de IoT se desconectam da infinidade de diferentes formatos de dados de dispositivo, APIs e codificações. Mas como converter os dados do dispositivo para essas interfaces abstratas de blocos de funções? Simples:com as chamadas especificações de mapeamento de Vorto, que contêm todas as instruções necessárias para harmonizar cargas úteis específicas do dispositivo.

Normalização de carga útil em geral

A normalização de dados pode ser tratada em nós de sistema diferentes, dependendo dos requisitos do caso de uso de IoT. Essa separação permite que as entidades mantenham controle total sobre onde transformar seus dados proprietários em dados normalizados.

1. Normalização em um nó de dispositivo
   Nesse cenário, o dispositivo IoT é um dispositivo inteligente, fornecendo serviços adicionais utilizando os sensores integrados. Um exemplo é um forno inteligente da Bosch que fornece análises integradas em dados normalizados; dados que podem ser agregados em um data lake em nuvem.
2. Normalização em um nó de gateway
   Um gateway que conecta vários sensores ou dispositivos por vários drivers de protocolo (BLE, GPIO, etc.) harmoniza os dados do dispositivo para fornecer funcionalidade de gateway, como recursos de análise ou outra funcionalidade específica do negócio.
3. Normalização em um nó da plataforma IoT
   Muito parecido com um nó de gateway, uma plataforma de IoT em nuvem normaliza dados de dispositivo de telemetria de entrada de vários adaptadores de protocolo (MQTT, CoAP, etc) para fornecer serviços de valor agregado para soluções de IoT em direção ao norte. Exemplos são gerenciamento de dispositivos ou recursos de análise de dados.
4. Normalização em um nó de aplicativo
   Um aplicativo normalizaria os dados para permanecer independente dos dispositivos suportados e ficar mais focado nos recursos de negócios específicos do aplicativo, em vez de implementar decodificadores de dados técnicos específicos do dispositivo.

Às vezes, um dispositivo simplesmente não é capaz de realizar o mapeamento de carga útil. Mas também existem outros fatores que podem desempenhar um papel. Pense nas limitações que acompanham o envio de dados ao back-end por meio de uma conexão móvel. Freqüentemente, você deseja reduzir ao mínimo a quantidade de dados que está transmitindo. O problema é que, após o mapeamento, a carga útil do dispositivo fica mais inchada devido à normalização e conversão de dados binários e informações semelhantes. Para economizar largura de banda, pode, portanto, fazer mais sentido executar o mapeamento de carga útil em um nó de sistema diferente; na plataforma, por exemplo.

Quando o mapeamento de carga útil não é executado no dispositivo, uma entidade diferente é necessária para executar esta etapa. Você precisa usar um mecanismo de mapeamento, que permite que as cargas úteis sejam transformadas em um intermediário - como um gateway - a plataforma ou diretamente no aplicativo.

Fonte:Eclipse Vorto A normalização dos dados pode ser feita em um nó de dispositivo (1), em um nó de gateway (2), em um nó de plataforma IoT (3) ou em um nó de aplicativo (4).

Tim Grossmann

Como estudante alemão de ciência da computação, assumi atribuições em 3 departamentos diferentes da Bosch nos últimos um ano e meio. Estou particularmente interessado em tecnologias Open Source e EduTech. Acredito que a IoT e a automação têm um enorme potencial para mudar e melhorar a maneira como as pessoas vivem, trabalham e aproveitam a vida. Um aluno e desenvolvedor apaixonado, estou sempre interessado em aprender novas habilidades e ferramentas. Além do meu trabalho regular, desenvolvi e agora mantenho o maior bot de automação de código aberto gratuito do mundo para o Instagram. No meu tempo livre, gosto de fazer escaladas com amigos e viajar para países estrangeiros.

Como o Eclipse Vorto lida com a normalização

O Eclipse Vorto oferece uma biblioteca de tempo de execução que pode ser configurada por meio de um modelo de informação Vorto para o dispositivo. Inclui uma especificação de mapeamento que enriquece o modelo de informação com regras de conversão de carga útil específicas do dispositivo. Na prática, a biblioteca de tempo de execução pega a carga útil do dispositivo como uma entrada e, em seguida, produz a carga útil convertida e normalizada, aplicando a especificação de mapeamento.

A especificação de mapeamento é gerenciada e controlada por versão no Repositório Vorto, junto com o Modelo de Informação para o dispositivo. Isso torna possível reutilizar a especificação de mapeamento para outros casos de uso, independentemente de a normalização ocorrer no dispositivo, no gateway, na plataforma ou no nó do aplicativo. A biblioteca de mapeamento é atualmente compatível com a plataforma Java e Node.js. Leia mais sobre a biblioteca Vorto Payload Mapping.

Exemplo:normalizando dados da indústria usando Eclipse Vorto

Para esclarecer os conceitos descritos anteriormente, veremos um exemplo específico de como o Modelo de Informação de Vorto e os mapeamentos são usados.

Em nosso caso, enviamos dados CSV de um motor síncrono de ímã permanente (PMSM) para um conector Eclipse Hono MQTT.

O middleware de normalização Vorto Payload consome os dados do Eclipse Hono, canaliza-os através do Vorto Payload Mapping Engine e expõe os dados do dispositivo normalizado como um tópico AMQP. Qualquer assinante AMQP 1.0 agora pode recuperar dados de dispositivos harmonizados e processá-los, independentemente do dispositivo conectado, usando uma solução dupla digital, como Bosch IoT Things.

Em nosso exemplo, usamos o Eclipse Ditto, um serviço gêmeo digital de código aberto, que recebe os dados do Eclipse Vorto normalizados e os armazena. O Vorto Dashboard então solicita os dados da API digital Twin Eclipse Ditto e renderiza os dados de maneira adequada usando widgets de UI compatíveis com Eclipse Vorto predefinidos.
Fonte:Eclipse Vorto A configuração conceitual completa de nosso pipeline de mapeamento de carga útil do dispositivo.
Se você quiser ver como funciona todo o pipeline de mapeamento de diferentes cargas de dispositivos com o Vorto Mapping Engine, sinta-se à vontade para acessar a Demonstração do Painel de Controle do Vorto.

Este artigo fornece apenas uma breve introdução aos mapeamentos de carga útil. Se quiser passar por todo o processo de configuração deste pipeline para seus próprios casos de uso, você pode usar nosso tutorial detalhado para fazer isso. Ele explicará como mapear as cargas úteis do seu dispositivo personalizado passo a passo.