在3D數(shù)字孿生中監(jiān)測(cè)風(fēng)力渦輪機(jī)的健康狀況

描述

風(fēng)電場(chǎng)健康監(jiān)測(cè)解決方案：

作為綠色可再生能源的發(fā)電機(jī)，風(fēng)電場(chǎng)是我們可持續(xù)發(fā)展議程的重要貢獻(xiàn)者。它們通常位于一些偏遠(yuǎn)的陸上/海上位置，這使得監(jiān)控它們的健康狀況并提供及時(shí)的支持至關(guān)重要。

在鏈接的 GitHub 存儲(chǔ)庫(kù)中，您將找到有關(guān)如何在 Azure 中啟用遠(yuǎn)程遙測(cè)、更新風(fēng)電場(chǎng)的 Azure 數(shù)字孿生 (ADT) 以及在 ADT 的 3D 場(chǎng)景中進(jìn)行實(shí)時(shí)健康監(jiān)控的詳細(xì)分步指南。

步驟 1 - 設(shè)置 Azure 數(shù)字孿生

在Azure 門戶中提供Azure 數(shù)字孿生(ADT)的新實(shí)例；

使用以下 AZ 命令創(chuàng)建新的Azure 存儲(chǔ)帳戶并啟用從 ADT 對(duì)其的訪問：

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az storage cors add --services b --methods GET OPTIONS POST PUT --origins https://explorer.digitaltwins.azure.net --allowed-headers Authorization x-ms-version x-ms-blob-type --account-name 

?

使用ADT_Models文件夾中提供的 JSON 模型來設(shè)置相關(guān)的組織 -> 風(fēng)電場(chǎng) -> Win Turbine層次結(jié)構(gòu)，類似于下面屏幕截圖中顯示的內(nèi)容。

第 2 步 - 設(shè)置 Azure IoT 中心

在Azure 門戶中提供Azure IoT Hub的新實(shí)例；

如果您打算使用 Python 模擬器（下面的第 5 步），您需要注冊(cè)您的 IoT 設(shè)備并復(fù)制其連接字符串之一，如下所示：

如果您計(jì)劃使用 Seeed Studio 的 LoRaWAN 開發(fā)工具包（下面的第 6 步），您需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)具有“注冊(cè)表讀取”、“注冊(cè)表寫入”和“設(shè)備連接”權(quán)限的新共享訪問策略，然后復(fù)制其中一個(gè)密鑰，如圖所示以下：

注意：在 Helium 網(wǎng)絡(luò)中注冊(cè)您的 Seeed 設(shè)備后，上述步驟 2.3 中的共享訪問策略的密鑰將用于在 Azure IoT 中心自動(dòng)注冊(cè)您的設(shè)備。

第 3 步 - 部署 Azure 函數(shù)

在您選擇的 IDE 中創(chuàng)建一個(gè)新的Azure 函數(shù)。接下來的子步驟假設(shè)您使用的是提供的 C# 示例；

確保您的 Azure 函數(shù)屬于 Azure 事件觸發(fā)器類型；

目標(biāo) ADT 設(shè)備 ID 將從消息的系統(tǒng)屬性中提取，如下面的第 42 行所示。將其他變量調(diào)整為傳感器的遙測(cè)值：

創(chuàng)建指向您的 ADT 實(shí)例的 ADT_SERVICE_URL 變量；

在 Azure 中發(fā)布您的函數(shù)。

注意：使用提供的 C# 示例需要安裝“Azure.DigitalTwins.Core”、“Azure.Identity”和“Microsoft.Azure.WebJobs.Extensions.EventGrid”包。

第 4 步 - 配置 ADT 3D 場(chǎng)景

打開3D Studio并通過在步驟 1 中鏈接您的 ADT 實(shí)例和存儲(chǔ)帳戶來配置 3D 場(chǎng)景環(huán)境：

通過上傳 3D 模型并證明有意義的描述來創(chuàng)建您的第一個(gè) 3D 場(chǎng)景：

使用 3D 模型中的網(wǎng)格將所需元素添加到 3D 場(chǎng)景：

從前面的步驟配置相關(guān)行為并將其分配給您的 3D 元素。行為可以啟用Status 、Alerts或Widgets功能，如下所示：

第 5 步 - 使用 Python 模擬器生成模擬遙測(cè)數(shù)據(jù)

提供的 Python 示例代碼顯示了如何與 IoT 中心建立連接并提交您的消息。您可以根據(jù)數(shù)據(jù)負(fù)載的具體情況對(duì)其進(jìn)行增強(qiáng)；

對(duì) Python 的 Azure IoT 設(shè)備 SDK 存在依賴關(guān)系。您可以使用 pip 安裝它，如下所示：

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pip install azure-iot-device

?

在第 7 行中，將占位符替換為步驟 2.2 中的連接字符串。

第 6 步 - 使用 Seeed Studio 的 LoRaWAN 開發(fā)套件生成實(shí)時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù)

如果您使用的是 Seed Studio 的 LoRaWAN 開發(fā)套件，您可以按照Seeed Wiki中的此設(shè)備注冊(cè)指南將您的套件注冊(cè)到 Helium 平臺(tái)。如果成功，您應(yīng)該將其列在“設(shè)備”部分下：

注意：請(qǐng)記下 Dev EUI、App EUI 和 App Key，因?yàn)樯院竽鷮⒃谙旅娴牟襟E 6.5 中重新使用它們；

接下來，按照Seeed Wiki 中的 IoT 中心注冊(cè)指南來注冊(cè)您的 Azure IoT 中心。您將在此處重新使用步驟 2.3 中的共享訪問策略密鑰：

Helium 平臺(tái)收到的遙測(cè)數(shù)據(jù)需要在傳輸?shù)?IoT 中心之前進(jìn)行解碼。創(chuàng)建新的“自定義”函數(shù)，如下所示。您可以調(diào)整提供的 Helium 函數(shù)（解碼溫度和濕度讀數(shù)）以適應(yīng)遙測(cè)的具體情況：

接下來，使用 Flows 部分鏈接我們的 Device、Function 和 IoT Hub 節(jié)點(diǎn)，如下所示：

提供的 Arduino 示例可以從 Grove SHT40 數(shù)字傳感器發(fā)送溫度和濕度遙測(cè)數(shù)據(jù)。不要忘記將第 12 行中的頻段設(shè)置為特定于您所在地區(qū)的值。您還將重新使用先前步驟 6.1 中的 Dev EUI、App EUI 和 App Key：

如果設(shè)置正確，您應(yīng)該能夠在 Arduino IDE 的串行監(jiān)視器中看到您的遙測(cè)值已成功提交到 LoRaWAN 網(wǎng)絡(luò)：

Helium 控制臺(tái)的調(diào)試模式可以幫助您驗(yàn)證解碼的遙測(cè)值是否被重新路由到 Azure IoT 中心：

Azure IoT Explorer 可用于實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)z取的設(shè)備遙測(cè)：

遙測(cè)值將在 Azure 數(shù)字孿生中更新：

并且，最終反映在 ADT 的 3D 場(chǎng)景中：

有了這個(gè)，您可以驗(yàn)證物理設(shè)備與其 3D 數(shù)字孿生之間的端到端連接。

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