騰雲駕物—使用Azure IoT Hub接收樹莓派感測資料展現到Power BI
一直用業餘時間零零碎碎地學習一些IoT的東西，也想把了解到的一些東西組成一個系統來看看IoT能玩些什麼。最近微軟的文件也更新了，有了一個非常不錯的例子，通過樹莓派收集感測器資料，傳遞給Azure的IoT Hub訊息，再經過初步的處理傳給Power BI，形成直觀好看的報表。這個例子很能說明未來的應用，與人/物連線的邊緣計算收集和初步處理資料，雲平臺彙集、重構和展現資料，再回到與人/物連線的邊緣計算裝置。
很有代表性的一個場景，簡單的示意圖如下：
整個事情有這麼些步驟：
1、把感測器連線到樹莓派，讓感測器工作起來
2、申請一個Azure賬號，啟用IoT Hub服務，把樹莓派連線到IoT Hub服務
3、啟用Stream Analytics服務，讓從樹莓派傳輸到IoT Hub的資料，傳遞給Power BI
4、啟用Power BI對資料進行展現
為了隨時能做這個實驗，我選擇使用線上的樹莓派模擬器來做IoT裝置。後續有時間再上物理的感測器和樹莓派。
樹莓派模擬器是樹莓派虛擬化？看著很像啊，其實不是啦。為了便於沒有樹莓派硬體的情況下，能夠很簡單的開始測試使用Azure的IoT Hub等物聯網服務，微軟做了一個線上的樹莓派加感測器的模擬器。算起來應該是第一批使用者了，並且從GitHub（https://github.com/Azure-Samples/raspberry-pi-web-simulator
要使用樹莓派模擬器只需要開啟：https://azure-samples.github.io/raspberry-pi-web-simulator/站點。
模擬器已經自帶了模擬的感測器。當前暫時還不能修改感測器啥的，不過我想以後應該能用不同的感測器或者電路吧。右邊淺黃區域就是程式碼區，都省了自己寫程式碼的工作了。當然，可以對程式碼做一些調整修改。右邊淺灰區域是顯示程式碼輸出的區域。程式碼執行時可以看到輸出。
測試的目的是把資料傳出去處理，所以需要註冊一個Azure賬號並建立IoT Hub，然後再IoT Hub中建立一個裝置。Azure IoT Hub會給每個裝置分配主金鑰和副金鑰。點選裝置就能夠檢視並複製這個裝置的主金鑰。即使是樹莓派的模擬器，也需要使用金鑰來連線IoT Hub並進行資訊的收發。
複製金鑰之後，在程式碼區把[You……]那一串替換成裝置的主金鑰，就可以執行程程式碼了。執行時，能夠在控制檯區域顯示如下訊息：
可以看到，模擬器模擬了帶有溫度、溼度、氣壓的感測器BME280。這個感測器將在測試物理感測器和樹莓派時再介紹。這裡先略過。
以上步驟也可以檢視詳細說明：https://docs.microsoft.com/zh-cn/azure/iot-hub/iot-hub-raspberry-pi-web-simulator-get-started
完成感測器及邊緣裝置的配置之後，就需要對上傳到Azure IoT Hub的資料進行處理了。可以配置內部終結點的使用者組，讓後續的服務可以讀取IoT Hub上的資料。
為了把資料匯入到Power BI，需要使用Stream Analysitcs服務。按照介紹，這個服務有點類似橋樑，能夠把不同來源的資訊和資料處理後轉發給儲存，或者展現到儀表板，或者用來觸發應用工作流。
為了讓資料自動的從IoT Hub匯入到Power BI，需要為Stream Analytics服務配置一個數據輸入和一個數據輸出，以及對資料執行處理的查詢。輸入的源可以是事件中心、Blob儲存或IoT Hub，輸出的目標可以是SQL資料庫、Blob儲存、事件中心、服務匯流排、Power BI等各種。我們的目標輸出是Power BI，所以需要提供Power BI訂閱的憑據。執行這個流分析作業的時候，會自動在Power BI中建立目標的資料集。
這裡有一個坑。新建輸入、輸出的時候，命名規則是可以接受“-”，“_”的，但是，在編寫查詢的時候，格式要求不允許這兩種符號。結果我只好刪了重建重新截圖。
有了輸入輸出，有了用於處理資料的查詢，就可以對流分析作業進行測試。
測試不會真的寫入目標，會從源資料抽取部分用於測試，然後按照查詢展現要寫到目標的資料。可以在測試之後再根據結果決定是否正式啟用流分析作業。
在啟動流分析作業之前，測試的Power BI裡是一片空白。啟動流分析作業之後，出現了新的資料集。利用這個資料集，就可以進行報表的設計。
設計好的報表，就能夠很直觀的看到從樹莓派上的感測器獲得的溫度和溼度資料了，即使這是個模擬器~
回到Azure，能夠在IoT Hub的指標上看到傳輸到IoT Hub的資料量。模擬器預設的程式碼是2000 ms傳送一次資料，所以每分鐘的指標就是30次。同樣在流分析作業的指標上，也能夠看到資料吞吐的情況，接近每分鐘30次。
順便說一句，VS Code的各種外掛真不錯。Azure外掛套件中就有對IoT的支援，可以直接使用IoT Hub的Policy的ID連線到Azure IoT Hub，進行裝置的查詢和各種訊息處理，例如傳送C2D/D2C的訊息等等。
看上去挺複雜的一次IoT測試，很簡單就這麼完成了。會有更有意思的東西在前面等著我們學習的~
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