Harmoniser des charges utiles d'appareils spécifiques à l'aide d'Eclipse Vorto

Alexandre Edelmann

你好(chinois pour « Bonjour »), je suis basé à Singapour et je travaille comme ingénieur logiciel pour Robert Bosch depuis 2006. Je suis passionné par l'IoT et je crois aux normes ouvertes qui déterminent l'interaction réussie entre les appareils sur diverses plates-formes IoT . C'est pourquoi je contribue activement au projet Eclipse IoT Vorto, qui vise à fournir des outils basés sur le cloud pour décrire de manière uniforme les appareils IoT et les intégrer dans diverses plates-formes IoT basées sur des normes IoT ouvertes. Mon côté geek IoT mis à part, j'apprécie les cuisines asiatiques qui me permettent de mettre en pratique mes compétences en baguettes. Vous pouvez également me trouver sur le court en train de frapper quelques balles de tennis avec mes amis.

Dans un environnement technique sans norme mondiale, les fabricants d'appareils IoT, les intégrateurs et les fournisseurs de plates-formes ont des difficultés à suivre les quantités massives de différents formats de charge utile, d'API et de protocoles propriétaires.

Le projet open source Eclipse Vorto résout ce problème en fournissant des éditeurs basés sur le cloud pour extraire les charges utiles des appareils spécifiques aux fournisseurs en tant que blocs fonctionnels Vorto réutilisables. Ceux-ci sont ensuite agrégés pour décrire un appareil entier sous la forme d'un modèle d'information Vorto. Les modèles d'information et les blocs fonctionnels sont écrits en vortolang , une grammaire simple pour  définir des interfaces entre un périphérique physique et son homologue numérique jumeau. Les solutions IoT communiquent avec les appareils physiques uniquement via ces blocs fonctionnels abstraits et leur schéma de données associé. De cette façon, les solutions IoT sont découplées de la pléthore de différents formats de données d'appareils, d'API et d'encodages. Mais comment convertir les données de l'appareil en ces interfaces abstraites de blocs fonctionnels ? Simple :avec ce que l'on appelle les spécifications de mappage de vorto, qui contiennent toutes les instructions nécessaires afin d'harmoniser les charges utiles spécifiques à l'appareil.

Normalisation de la charge utile en général

La normalisation des données peut être gérée sur différents nœuds du système, en fonction des exigences du cas d'utilisation de l'IoT. Cette séparation permet aux entités de garder un contrôle total sur l'endroit où elles transforment leurs données propriétaires en données normalisées.

1. Normalisation sur un nœud d'appareil
   Dans ce scénario, l'appareil IoT est un appareil intelligent, fournissant des services supplémentaires utilisant les capteurs embarqués. Un exemple est un four intelligent Bosch qui fournit des analyses intégrées sur des données normalisées; données qui pourraient être agrégées dans un lac de données cloud.
2. Normalisation sur un nœud de passerelle
   Une passerelle connectant plusieurs capteurs ou appareils par divers pilotes de protocole (BLE, GPIO, etc.) harmonise les données de l'appareil afin de fournir des fonctionnalités de passerelle, telles que des fonctionnalités d'analyse ou d'autres fonctionnalités spécifiques à l'entreprise.
3. Normalisation sur un nœud de plate-forme IoT
   Tout comme dans un nœud de passerelle, une plate-forme cloud IoT normalise les données d'appareil de télémétrie entrantes provenant de divers adaptateurs de protocole (MQTT, CoAP, etc.) afin de fournir des services à valeur ajoutée aux solutions IoT vers le nord. La gestion des appareils ou les fonctionnalités d'analyse de données en sont des exemples.
4. Normalisation sur un nœud applicatif
   Une application normaliserait les données afin de rester indépendante des appareils pris en charge et de se concentrer davantage sur les fonctionnalités commerciales spécifiques à l'application, plutôt que de mettre en œuvre des décodeurs de données techniques et spécifiques aux appareils.

Parfois, un appareil n'est tout simplement pas capable d'effectuer le mappage de la charge utile. Mais il y a aussi d'autres facteurs qui peuvent jouer un rôle. Pensez aux limitations liées à l'envoi de données au back-end via une connexion mobile. Souvent, vous souhaitez réduire au minimum la quantité de données que vous transmettez. Le problème est qu'après le mappage, la charge utile de l'appareil est plus pléthorique en raison de la normalisation et de la conversion à partir de données binaires et d'informations similaires. Pour économiser de la bande passante, il peut donc être plus judicieux d'effectuer un mappage de charge utile sur un nœud système différent ; sur la plateforme par exemple.

Lorsque le mappage de la charge utile n'est pas effectué sur l'appareil, une entité différente est nécessaire pour exécuter cette étape. Il faut utiliser un moteur de cartographie, qui permet de transformer les payloads soit sur un intermédiaire - comme une passerelle - la plateforme, soit directement dans l'application.

Source :Eclipse Vorto La normalisation des données peut être gérée soit sur un nœud d'appareil (1), sur un nœud de passerelle (2), sur un nœud de plateforme IoT (3) ou sur un nœud d'application (4).

Tim Grossmann

En tant qu'étudiant allemand en informatique, j'ai effectué des missions dans 3 départements différents chez Bosch au cours des un an et demi. Je suis particulièrement intéressé par les technologies Open Source et EduTech. Je pense que l'IoT et l'automatisation ont un énorme potentiel à la fois pour changer et améliorer la façon dont les gens vivent, travaillent et profitent de la vie. Élève et développeur passionné, je suis toujours désireux d'acquérir de nouvelles compétences et de nouveaux outils. En plus de mon travail régulier, j'ai construit et maintient maintenant le plus grand bot d'automatisation open source gratuit au monde pour Instagram. Pendant mon temps libre, j'aime faire des sorties d'escalade avec des amis et voyager à l'étranger.

Comment Eclipse Vorto aborde la normalisation

Eclipse Vorto propose une bibliothèque d'exécution qui peut être configurée via un modèle d'informations Vorto pour l'appareil. Il comprend une spécification de mappage qui enrichit le modèle d'information avec des règles de conversion de charge utile spécifiques à l'appareil. En pratique, la bibliothèque d'exécution prend la charge utile de l'appareil en entrée, puis génère la charge utile convertie et normalisée, en appliquant la spécification de mappage.

La spécification de mappage est gérée et la version contrôlée dans le référentiel Vorto, aux côtés du modèle d'information pour l'appareil. Cela permet de réutiliser la spécification de mappage pour d'autres cas d'utilisation, que la normalisation ait lieu sur l'appareil, la passerelle, la plate-forme ou le nœud d'application. La bibliothèque de mappage est actuellement prise en charge sur la plate-forme Java et Node.js. En savoir plus sur la bibliothèque Vorto Payload Mapping.

Exemple :Normalisation des données de l'industrie à l'aide d'Eclipse Vorto

Afin de clarifier les concepts décrits précédemment, nous examinerons un exemple spécifique de la façon dont le modèle d'information Vorto et les mappages sont utilisés.

Dans notre cas, nous envoyons des données CSV d'un moteur synchrone à aimant permanent (PMSM) à un connecteur Eclipse Hono MQTT.

L'intergiciel de normalisation Vorto Payload consomme les données d'Eclipse Hono, les achemine via le moteur de mappage de charge utile Vorto et expose les données normalisées de l'appareil en tant que sujet AMQP. Tout abonné AMQP 1.0 peut désormais récupérer des données d'appareil harmonisées et les traiter quel que soit l'appareil connecté à l'aide d'une solution de jumeau numérique telle que Bosch IoT Things.

Dans notre exemple, nous utilisons Eclipse Ditto, un service de jumeaux numériques open source, qui reçoit les données Eclipse Vorto normalisées et les stocke. Le tableau de bord Vorto demande ensuite les données à l'API de jumeaux numériques Eclipse Ditto et restitue correctement les données à l'aide de widgets d'interface utilisateur prédéfinis conformes à Eclipse Vorto.

Source :Eclipse Vorto La configuration conceptuelle complète de notre pipeline de mappage de la charge utile de l'appareil.

Si vous voulez voir comment fonctionne l'ensemble du pipeline de mappage de différentes charges utiles d'appareils avec le moteur de mappage Vorto, n'hésitez pas à consulter la démo du tableau de bord Vorto.

Cet article ne donne qu'une brève introduction aux mappages de charge utile. Si vous souhaitez suivre l'ensemble du processus de configuration de ce pipeline pour vos propres cas d'utilisation, vous pouvez utiliser notre didacticiel détaillé pour le faire. Il vous expliquera comment mapper les charges utiles de votre appareil personnalisé étape par étape.