Реалізація інфраструктури інтернету речей для розумного офісу — досвід Microsoft Technology Center

Стаття написана технічним директором центру рішень і технологій Microsoft (Microsoft Technology Center), Максимом Хлюпновым, на основі реального досвіду проектування і реалізації проекту розумного офісу. Матеріал є продовженням статті про Інтернет Речей, опублікованій в понеділок
Другий московський офіс Microsoft, розташований поблизу метро Білоруська, не є офісним приміщенням в загальноприйнятому розумінні. Більшу частину 1700 кв. м. площі займають демонстраційні стенди з новітніми пристроями та рішеннями, включаючи невеликий сучасний центр обробки даних на 160 кВт, три комп'ютерних класи на 15 робочих місць кожен, переговорні кімнати і конференц-зали, начинені сучасним обладнанням. Але це лише «видима частина» — її робота забезпечується системами електропостачання, охолодження ЦОД та іншими складними інженерними рішеннями. Втім, саме так і повинен виглядати технологічний центр Microsoft (MTC), створений для демонстрації і тестування передових технологій.


МТС постійно змінюється: партнери постачають нове обладнання, а співробітники центру інтегрують його в існуючу інфраструктуру.

Що відрізняє розумний офіс від звичайного? Практично всі. Починаючи з паркування, яка розраховує кількість необхідних місць для автомобілів співробітників – до контролю енергоспоживання Server Display Room (SDS). SDS — це невеликий ЦОД на 160 кВт для демонстрацій і навантажувальних тестувань. Комунікації, ідентифікація співробітників або гостей по смарт-картах або з допомогою NFC на телефоні, швидкий виклик ліфтів у висотних будівлях, навігація по офісу для гостей, електронний секретар на reception, можливість керувати проектором, освещениям та іншим обладнанням переговорної кімнати голосом зі смартфона… Частина цих рішень вже існує та активно використовується, частина отримає широке поширення в найближчому майбутньому. Зараз ми завершуємо інтеграцію систем нашого офісу в єдине рішення на основі сервісів Microsoft Azure.

Команда технологічного центру складається всього з 10-ти чоловік, причому тільки двоє з них зайняті підтримкою інфраструктури. Інші співробітники працюють із замовниками, проводять демонстрації, брифінги, сесії по створенню архітектури рішень, навантажувальні тестування і проекти перевірки правильності концепції.

Від підсистем АСУ до архітектури IoT-рішення

З моменту відкриття у 2009 році MTC практично щодня приймає гостей: тут проходять презентації для партнерів та замовників, семінари і тренінги для ІТ-фахівців, брифінги для журналістів. Тільки для тренінгів щодня готується більше 50-ти комп'ютерів в чотирьох комп'ютерних класах.

Ефективне управління такий технічно насиченою майданчиком немислимо без автоматизації. Враховуючи, що заходи для замовників є відповідальними — важливо отримувати інформацію моніторингу і попередження про відмови систем і обладнання, завчасно передбачати можливі збої аналізуючи статистику експлуатації систем.

У наших планах — опублікувати кілька статей, з описом архітектури та підходів, які ми використовуємо для управління і автоматизації сучасного офісу: Моніторинг інжинірингової інфраструктури та інтеграція з системами управління будівлею, моніторинг ЦОД (SDS), управління аудіо-відео обладнанням, управління завантаженням переговорних кімнат, аналіз ефективності використання приміщень та обладнання, передбачення збоїв і відмов.
У цій статті ми розглянемо основні компоненти архітектури, які забезпечують автоматизацію офісного простору. Ми не реалізовували системи «з нуля», а виконали інтеграцію перевірених індустріальних рішень партнерів технологічного центру, побудованих на індустріальних стандартах.



Роботу інфраструктури контролюють сотні датчиків і виконавчих механізмів. Джерелами категоріями сенсорів — постачальників інформації, є:

  • Датчики Server Display Room (температура, вологість, параметри електропостачання, охолодження, відео спостереження та ін)
  • Управління освітленням
  • Управління аудіо-відео та презентаційним обладнанням
  • Управління розкладом, конфігурації і завантаженням приміщень
  • Управління кліматом
  • Управління доступом
  • Підвищення бізнес-продуктивності та об'єднаних комунікацій
Дані цих сенсорів збираються і аналізуються як локально, з використанням лінійних концентраторів даних, так і з передачею в хмарні сервіси.



Хмара ми використовуємо в першу чергу для повідомлення про відмови — Exchange Online для відправки пошти і Azure Notification Hub для відсилання Push-повідомлень на смартфони. Ми також плануємо використовувати сервіси машинного навчання Azure Machine Learning для аналізу накопиченої статистики з метою передбачення відмов.

Наприклад, зараз у нас використовується кілька комутаторів Crestron Advanced Control Processor 3-ї серії для управління освітленням через шину DALI, аудіо-відео обладнанням (проектори управляються через інтерфейс RS-232, а телевізори через IR). При цьому комутатор повідомляє про кожну подію, яка відбувається в керованій ним шині лінійний концентратор.

Azure IoT gateway
Наш лінійний концентратор IoT (IoT gateway) реалізований у вигляді сервісу, який ми написали на C# з використанням Microsoft Lab of Things. Сервіс концентратора, з одного боку, слухає шину сигналів комутаторів Crestron, а з іншого боку, публікує WCF-сервісів, які доступні нашим мобільним і web-додатків. Саме так, через мобільний додаток, яке викликає WCF-сервіс реалізовано голосове керування світлом та аудео-відео обладнанням на ролику вище.

Крім того, ми плануємо транслювати повідомлення мережі Crestron (BACnet) через наш концентратор в хмару для подальшого аналізу в Azure Machine Learning. Наша мета передбачати можливі відмови обладнання та проективно визначати, кому з наших користувачів знадобиться допомога в налаштуванні обладнання.
Зараз у нас розгорнута підсистема, яка передає повідомлення шини сигналів і команд Crestron через концентратор IoT (IoT gateway) в Azure EventHub. EventHub називається mtcmanager, він розгорнуто в нашій підписці Azure і дозволяє передати до 1Гб/сек подій в хмару. Звичайно, ми не створюємо такого потоку подій в нашому офісі, навіть з урахуванням включення кожної лампочки, але це повністю відповідає реальним промисловим сценаріями прикладної області. Їли б ми обслуговували тисячі офісів по всьому світу – EventHub все одно впорався з потоком даних!



Події в Azure EventHub надходять у форматі JSON инкапсулированном в пакети AMQP і містять такі дані: числові значення (join, slot, value і тип сигналу – це інформація з комутатора Crestron), тимчасової мітки події та коду джерела.

Нашою метою є відображення dashboard зі станом світла і проекторів в MTC (в яких кімнатах включений світло, проектор тощо). Вже ця інформація може бути корисна, якщо обладнання, наприклад, включено у позаробочий час. Потім ми зможемо підключити Azure Machine Learning, додати дані з розкладу заходів у MTC, з метою передбачати, наприклад, з якою ймовірністю після завершення заходу забудуть вимкнути світло або виникнуть складнощі з підключенням аудіо-відео обладнання.

Щоб додати метадані до скупим показаннями датчиків ми підключаємо сервіс Azure StreamAnalytics і вказуємо джерелом його даних Azure EventHub «mtcmanager».

Опису сигналів по комбінаціях значень join і slot зберігаються в SQL Azure у вигляді довідкової таблиці. Об'єднавши дані кожної події з даними довідника в запиті Azure Stream Analytics ми отримуємо придатну для аналізу інформацію.

Доступ звідусіль та безпека вирішення
Класичні системи АСУ розуміють безпека як фізичний захист підключення. Якщо хтось отримує можливість виходу в мережу управління будівлі, найчастіше він отримує доступ до всіх пристроїв. Саме тому в класичних системах АСУ публікація сервісів через інтернет викликає здригання. Ми перестаємо контролювати периметр і забезпечення безпеки стає важкою задачею» для класичних АСУ.

Опублікувавши WCF-сервіси нашого IoT концентратора через Azure Service Bus, ми отримали можливість безпечного доступу до сервісів нашої системи з будь-якої точки. Причому це не вимагає програмування. Захищений Доступ двофакторної аутентифікацією для адміністраторів і є цілком безпечним.

Однак, маючи велику кількість складних сервісів, які забезпечують управління критично важливим для бізнесу обладнанням – величезне значення набуває управління доступом. В офісі Microsoft працює кілька сотень людей, і багато з них беруть участь у заходах в МТС. Як забезпечити безпечний доступ до мобільних додатків кільком сотням людей «на вимогу»? Відповіддю для нас є нова архітектура рішень IoT на базі анонсованого сервісу Microsoft Azure IoT suite (див. малюнок нижче).



Але це вже тема для наступної статті. Спасибі!

Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.