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快速入门：将遥测数据从设备发送到 IoT 中心并使用后端应用程序读取该数据 (Python)

  • 项目

本快速入门会将模拟设备应用程序的遥测数据通过 Azure IoT 中心发送到后端应用程序进行处理。 IoT 中心是一项 Azure 服务，用于将大量遥测数据从 IoT 设备引入云中进行存储或处理。 本快速入门使用两个预先编写的 Python 应用程序：一个用于发送遥测数据，一个用于读取中心的遥测数据。 请注意，用于发送遥测的应用程序有同步和异步版本。 运行任何一个此类应用程序前，请先创建 IoT 中心并在中心注册设备。

先决条件

  • 具有活动订阅的 Azure 帐户。 创建试用帐户。

  • Python 3.7+。 有关支持的其他 Python 版本，请参阅 Azure IoT 设备功能。

  • Github 中的示例 Python 项目。 使用 github 存储库中的“代码”按钮下载或克隆示例。

  • 端口 8883 在防火墙中处于打开状态。 本快速入门中的设备示例使用 MQTT 协议，该协议通过端口 8883 进行通信。 在某些公司和教育网络环境中，此端口可能被阻止。 有关解决此问题的更多信息和方法，请参阅连接到 IoT 中心(MQTT)。

可以使用本地 Azure CLI。

  • 如果需要，请安装 Azure CLI 来运行 CLI 参考命令。

  • 本地 Azure CLI，请了解如何安装 Azure CLI。 如果在 Windows 或 macOS 上运行，请考虑在 Docker 容器中运行 Azure CLI。 有关详细信息，请参阅如何在 Docker 容器中运行 Azure CLI。

    • 通过使用 az login 命令登录到 Azure CLI。 若要完成身份验证过程，请遵循终端中显示的步骤。 有关其他登录选项，请参阅使用 Azure CLI 登录。

    • 出现提示时，请在首次使用时安装 Azure CLI 扩展。 有关扩展详细信息，请参阅使用 Azure CLI 的扩展。

    • 运行 az version 以查找安装的版本和依赖库。 若要升级到最新版本，请运行 az upgrade。

注意

本文使用最新版本的 Azure IoT 扩展（称为 azure-iot）。 旧版本称为 azure-cli-iot-ext。只应同时安装有一个版本。 可以使用命令 az extension list 来验证当前安装的扩展。

使用 az extension remove --name azure-cli-iot-ext 可删除扩展的旧版本。

使用 az extension add --name azure-iot 可添加扩展的新版本。

若要查看已安装了哪些扩展，请使用 az extension list。

创建 IoT 中心

此部分介绍如何使用 Azure 门户创建 IoT 中心。

  1. 登录 Azure 门户。

  2. 在 Azure 主页上，选择“+ 创建资源”按钮。

  3. 在“类别”菜单中选择“物联网”，然后选择“IoT 中心”。

  4. 在“基本信息”选项卡上，按如下所示填写字段：

    重要

    由于 IoT 中心将作为 DNS 终结点公开可发现，因此请务必避免在命名它时输入任何敏感信息或个人身份信息。

    属性 值
    订阅 选择要用于中心的订阅。
    资源组 选择一个资源组或新建一个资源组。 若要新建资源组，请选择“新建”并填写要使用的名称。
    IoT 中心名称 输入中心的名称。 此名称必须全局唯一，长度介于 3 到 50 个字母数字字符之间。 名称还可以包含短破折号 ('-') 字符。
    区域 选择离你最近的地区，也就是你希望中心所在的位置。 某些功能（如 IoT 中心设备流）仅适用于特定区域。 对于这些受限功能，你必须选择受支持的区域之一。
    层 选择要用于中心的层。 根据你需要多少功能以及每天通过解决方案发送多少消息来选择层。

    免费层适用于测试和评估。 如果是免费层，则可将 500 台设备连接到中心，每天最多可传输 8,000 条消息。 每个 Azure 订阅可以在免费层中创建一个 IoT 中心。

    若要比较每个层可使用的功能，请选择“比较层”。 有关详细信息，请参阅选择适用于解决方案的 IoT 中心层。
    每日消息数量限制 为中心选择消息的每日最大配额。 可用选项取决于为中心选择的层。 若要查看可用的消息传送和定价选项，请选择“查看所有选项”，然后选择最符合中心需求的选项。 有关详细信息，请参阅 IoT 中心配额和限制。

    显示如何在 Azure 门户中创建 IoT 中心的屏幕截图。

  5. 在完成时选择“下一步:网络”，继续创建中心。

  6. 在“网络”选项卡上填写字段，如下所示：

    属性 值
    连接配置 选择设备可以用来连接到 IoT 中心的终结点。 本例接受默认设置“公共终结点”。 可以在创建 IoT 中心后更改此设置。 有关详细信息，请参阅管理 IoT 中心的公用网络访问。

    显示如何选择可连接到新 IoT 中心的终结点的屏幕截图。

  7. 在完成时选择“下一步:管理”，继续创建中心。

    屏幕截图：如何为新的 IoT 中心设置基于角色的访问控制和缩放。

    可在此处接受默认设置。 如果需要，可以修改以下任何字段：

    • 定价和缩放层级：根据你需要多少功能以及每天通过解决方案发送多少消息来选择层级。 免费层适用于测试和评估。 如果是免费层，则可将 500 台设备连接到中心，每天最多可传输 8,000 条消息。 每个 Azure 订阅可以在免费层中创建一个 IoT 中心。 有关其他层级选项的详细信息，请参阅选择合适的 IoT 中心层级。

      如果你正在按照快速入门进行操作，请选择免费层级。

    • IoT 中心单位：每日每单位允许的消息数取决于中心的定价层。 例如，如果希望中心支持 700,000 条消息引入，请选择两个 S1 层单位。

    • 基于角色的访问控制：此属性决定如何管理对 IoT 中心的访问。 允许共享访问策略或仅选择基于角色的访问控制。 有关详细信息，请参阅使用 Azure Active Directory 控制对 IoT 中心的访问。

    • 设备到云的分区：此属性会将设备到云的消息与这些消息的同步读取器的数量关联起来。 大多数中心只需要 4 个分区。

    注意

    所示价格仅用作示例。

  8. 在完成时选择“下一步:标记”继续到下一屏幕。

    标记是名称/值对。 可以为多个资源和资源组分配相同的标记，以便对资源进行分类并合并计费。 在本文档中，不会添加任何标记。 有关详细信息，请参阅使用标记来组织 Azure 资源。

    屏幕截图：如何为新的 IoT 中心分配标记。

  9. 在完成时选择“下一步:查看+创建”可查看选择。

  10. 选择“创建”，以启动新中心的部署。 创建中心时，部署将持续几分钟。 部署完成后，选择“转到资源”以打开新的中心。

注册设备

必须先将设备注册到 IoT 中心，然后该设备才能进行连接。 在本快速入门中，请使用 Azure CLI 来注册模拟设备。

  1. 在 Azure Cloud Shell 中运行以下命令，以创建设备标识。

    YourIoTHubName：将下面的占位符替换为你为 IoT 中心选择的名称。

    MyPythonDevice：这是所注册的设备的名称。 建议使用 MyPythonDevice，如图所示。 如果为设备选择不同名称，则可能还需要在本文中从头至尾使用该名称，并在运行示例应用程序之前在其中更新设备名称。

    az iot hub device-identity create --hub-name {YourIoTHubName} --device-id MyPythonDevice

  2. 运行以下命令，获取你注册的设备的设备连接字符串：

    YourIoTHubName：将下面的占位符替换为你为 IoT 中心选择的名称。

    az iot hub device-identity connection-string show --hub-name {YourIoTHubName} --device-id MyPythonDevice --output table

    记下如下所示的设备连接字符串：

    HostName={YourIoTHubName}.azure-devices.cn;DeviceId=MyPythonDevice;SharedAccessKey={YourSharedAccessKey}

    稍后会在快速入门中用到此值。

  3. 还需要使用与事件中心兼容的终结点、与事件中心兼容的路径和 IoT 中心的服务主密钥，确保后端应用程序能连接到 IoT 中心并检索消息 。 以下命令可检索 IoT 中心的这些值：

    YourIoTHubName：将下面的占位符替换为你为 IoT 中心选择的名称。

    az iot hub show --query properties.eventHubEndpoints.events.endpoint --name {YourIoTHubName}

az iot hub show --query properties.eventHubEndpoints.events.path --name {YourIoTHubName}

az iot hub policy show --name service --query primaryKey --hub-name {YourIoTHubName}

    记下这三个值，稍后会在快速入门中用到这些值。

发送模拟遥测数据

模拟设备应用程序会连接到 IoT 中心上特定于设备的终结点，并发送模拟的温度和湿度遥测数据。

注意

以下步骤使用同步示例 SimulatedDeviceSync.py。 可以使用异步示例 SimulatedDeviceAsync.py 执行相同的步骤。

  1. 使用 azure-iot-samples-python 存储库页上的“代码”按钮下载或克隆 azure-iot-samples-python 存储库。

  2. 在本地终端窗口中，导航到示例 Python 项目的根文件夹。 然后导航到 iot-hub\Quickstarts\simulated-device 文件夹。 同步和异步示例位于同一个文件夹中。

  3. 在所选文本编辑器中打开 SimulatedDeviceSync.py 文件。

  4. 创建一个包含连接字符串的环境变量，然后重启编辑器，选取新的变量。 环境变量应命名为 ConnectionString，以便匹配示例代码。

  5. 在本地终端窗口中，运行以下命令，为模拟设备应用程序安装所需的库：

    pip install azure-iot-device

  6. 在本地终端窗口中，运行以下命令，以便运行模拟设备应用程序：

    python SimulatedDeviceSync.py

    以下屏幕截图显示了模拟设备应用程序将遥测数据发送到 IoT 中心后的输出：

    运行模拟设备

从中心读取遥测数据

后端应用程序会连接到 IoT 中心上的服务端“事件”终结点。 应用程序会接收模拟设备发送的设备到云的消息。 IoT 中心后端应用程序通常在云中运行，接收和处理设备到云的消息。

注意

以下步骤使用同步示例 read_device_to_cloud_messages_sync.py。 可以通过 read_device_to_cloud_messages_async.py 异步示例执行相同的步骤。

  1. 在其他本地终端窗口中，导航到示例 Python 项目的根文件夹。 然后导航到 iot-hub\Quickstarts\read-d2c-messages 文件夹。

  2. 在所选的文本编辑器中打开 read_device_to_cloud_messages_sync.py 文件。 更新以下变量并保存对文件所做的更改。

    变量 值
    EVENTHUB_COMPATIBLE_ENDPOINT 将变量的值替换为之前记下的与事件中心兼容的终结点。
    EVENTHUB_COMPATIBLE_PATH 将变量的值替换为之前记下的与事件中心兼容的路径。
    IOTHUB_SAS_KEY 将变量的值替换为之前记下的服务主密钥。

  3. 在本地终端窗口中，运行以下命令，以安装后端应用程序所需的库：

    pip install azure-eventhub

  4. 在本地终端窗口中，运行以下命令，生成并运行后端应用程序：

    python read_device_to_cloud_messages_sync.py

    以下屏幕截图显示了后端应用程序接收模拟设备发送到 IoT 中心的遥测数据后的输出：

    运行后端应用程序

清理资源

如果想要继续学习下一篇建议的文章，可以保留已创建的资源，以便重复使用。

否则，可删除本文中创建的 Azure 资源，避免收费。

重要

删除资源组的操作不可逆。 资源组以及包含在其中的所有资源将被永久删除。 请确保不会意外删除错误的资源组或资源。 如果在现有的包含要保留资源的资源组中创建了 IoT 中心，则只删除 IoT 中心资源本身，而不要删除资源组。

若要按名称删除资源组，请执行以下操作：

  1. 登录到 Azure 门户，然后选择“资源组”。

  2. 在“按名称筛选”文本框中，键入包含 IoT 中心的资源组的名称。

  3. 在结果列表中的资源组右侧，选择“...”，然后选择“删除资源组” 。

    删除

  4. 系统会要求确认是否删除资源组。 再次键入资源组的名称进行确认，然后选择“删除” 。 片刻之后，将会删除该资源组及其包含的所有资源。

后续步骤

在本快速入门中，已设置了 IoT 中心、注册了设备、使用 Python 应用程序发送模拟遥测数据到中心并使用简单的后端应用程序读取中心的遥测数据。

若要了解如何从后端应用程序控制模拟设备，请继续阅读下一快速入门教程。

快速入门：控制连接到 IoT 中心的设备