Sincronizando Payloads de Dispositivos com Eclipse Vorto: Guia Prático

Alexander Edelmann

Olá, sou Alexander Edelmann, baseado em Cingapura e engenheiro de software na Robert Bosch desde 2006. Sou apaixonado por IoT e defendo padrões abertos que permitem interoperabilidade perfeita de dispositivos entre plataformas. Contribuo ativamente para o projeto Eclipse IoT Vorto, que oferece ferramentas baseadas em nuvem para descrição uniforme de dispositivos e integração em ecossistemas IoT diversos. Fora da engenharia, aprecio culinária asiática, pratico minhas habilidades com hashis e jogo tênis.

Em um ambiente sem padrão global, fabricantes de dispositivos IoT, integradores e provedores de plataformas lutam com a enorme variedade de formatos de payload, APIs e protocolos proprietários.

O Eclipse Vorto enfrenta esse desafio oferecendo editores baseados em nuvem que abstraem payloads específicos de fornecedores em Function Blocks (Blocos de Função) reutilizáveis do Vorto. Esses blocos são montados em um Information Model (Modelo de Informação) do Vorto que define o gêmeo digital de um dispositivo. Tanto Modelos de Informação quanto Function Blocks são escritos em vortolang, uma gramática concisa que especifica a interface entre um dispositivo físico e seu gêmeo digital. Soluções IoT comunicam-se exclusivamente através desses Function Blocks abstratos e seus esquemas de dados relacionados, desacoplando-se assim de formatos de dados díspares de dispositivos. A conversão de dados brutos do dispositivo nessas interfaces abstratas é realizada via Mapping Specifications (Especificações de Mapeamento) do Vorto, que codificam as instruções necessárias para harmonizar payloads específicos de dispositivos.

Normalização de Payload em Geral

A normalização de dados pode ser realizada em vários pontos da pilha IoT, permitindo que stakeholders mantenham controle sobre onde dados proprietários são transformados em forma padronizada.

1. No nó do dispositivo – Um dispositivo inteligente, como um forno smart da Bosch, processa dados de sensores localmente, normaliza-os e pode expor análises que são agregadas em um data lake na nuvem.
2. No nó do gateway – Um gateway que agrega múltiplos sensores ou drivers de protocolo diversos (BLE, GPIO, etc.) normaliza dados de entrada para fornecer análises no nível do gateway ou outras funções de negócio.
3. No nó da plataforma IoT – Similar a um gateway, uma plataforma IoT na nuvem normaliza telemetria recebida através de adaptadores de protocolo (MQTT, CoAP, etc.) para alimentar serviços de gerenciamento de dispositivos ou análises.
4. No nó da aplicação – Uma aplicação normaliza dados para permanecer agnóstica a dispositivos específicos, focando na lógica de negócio em vez de decodificadores específicos de dispositivo.

Quando um dispositivo não pode realizar mapeamento de payload — talvez devido a poder de processamento limitado ou restrições de largura de banda — um motor de mapeamento separado deve executar esta etapa em um nó intermediário, gateway, plataforma ou aplicação.

A normalização de dados pode ser tratada em um nó de dispositivo (1), nó de gateway (2), nó de plataforma IoT (3) ou nó de aplicação (4).

Tim Grossmann

Como estudante alemão de ciência da computação, completei projetos em três departamentos diferentes da Bosch no último ano e meio. Meus interesses estão em tecnologias Open Source e EduTech. Acredito que IoT e automação têm potencial imenso para transformar a vida diária. Sou um aprendiz e desenvolvedor dedicado, e mantenho o maior bot de automação de Instagram open-source gratuito do mundo. No tempo livre, gosto de escalada e viagens ao exterior.

Como o Eclipse Vorto Endereça a Normalização

O Eclipse Vorto fornece uma biblioteca de runtime que, quando configurada com um Information Model do Vorto, aplica a especificação de mapeamento para transformar payloads brutos de dispositivos em sua forma normalizada. A especificação de mapeamento é versionada e armazenada junto com o Information Model do dispositivo no Repositório Vorto, permitindo reutilização em diferentes nós de implantação — dispositivo, gateway, plataforma ou aplicação. A biblioteca está atualmente disponível para Java e Node.js. Leia mais sobre a biblioteca Vorto Payload Mapping.

Exemplo: Normalizando Dados Industriais com Eclipse Vorto

Para ilustrar estes conceitos, considere um cenário onde telemetria CSV de um motor síncrono de ímã permanente (PMSM) é transmitida a um conector MQTT do Eclipse Hono.

O middleware Vorto Payload Normalization consome esses dados do Hono, roteia-os através do Vorto Payload Mapping Engine, e publica os dados harmonizados como um tópico AMQP. Qualquer assinante AMQP 1.0 pode então consumir os dados padronizados independentemente do dispositivo original, aproveitando uma plataforma de gêmeo digital como Bosch IoT Things.

Neste exemplo, empregamos o Eclipse Ditto, um serviço de gêmeo digital open-source, para ingerir e armazenar os dados normalizados. O Vorto Dashboard então consulta a API do Ditto e apresenta a informação usando widgets de UI pré-definidos e compatíveis com Vorto.

A configuração conceitual completa do nosso pipeline de mapeamento de payload de dispositivo.

Se você deseja observar todo o pipeline de mapeamento em ação, visite o Vorto Dashboard Demo.

Este artigo fornece uma visão geral breve de Payload Mappings. Para um guia abrangente, passo a passo, de configuração do seu próprio pipeline, consulte nosso tutorial detalhado.