Azure 时序分析第 2 代中的时间序列模型

本文介绍时序模型、功能和如何在 Azure 时序见解 Gen2 环境中开始生成和更新自己的模型。

总结

传统上，从 IoT 设备收集的数据缺少上下文信息，因此很难快速查找和分析传感器。 时序模型的主要动机是简化 IoT 或时序数据的查找和分析。 它通过策划、维护和丰富时序数据，帮助准备可供消费者使用的数据集以便进行分析，从而实现该目标。

场景：Contoso 的新智能烤箱

考虑 Contoso 智能烤箱的虚构方案。 在此方案中，假设每个 Contoso 智能烤箱都有五个温度传感器，一个用于四个顶级燃烧器，一个用于烤箱本身。 直到最近，每个 Contoso 温度传感器都单独发送、存储和可视化其数据。 Contoso 对厨房设备的监控依赖于基本图表，每个传感器都有一个单独的图表。

虽然 Contoso 对其初始数据和可视化解决方案感到满意，但一些限制变得很明显：

• 当大多数顶层燃烧器打开时，客户想知道烤箱整体会有多热。 Contoso 在分析整体烤箱的状况和提供统一答案方面遇到了更多困难。
• Contoso 工程师希望验证同时运行的上方燃烧器不会导致功率消耗低效。 很难交叉引用哪些温度和电压传感器相互关联，以及如何在商店中定位它们。
• Contoso 质量保证团队希望审核和比较两个传感器版本之间的历史记录。 很难确定哪些数据属于哪个传感器版本。

由于无法构建、组织和定义总体智能烤箱时序模型，每个温度传感器都保持了脱位、隔离和信息性较低的数据点。 由于每个数据集独立于其他数据集，因此将这些数据点转换为可操作的见解更加困难。

这些限制揭示了智能数据聚合和可视化工具在 Contoso 的新烤箱中的重要性：

• 当你能够将数据关联并合并到方便的视图中时，数据可视化效果被证明是有用的。 例如，电压传感器和温度传感器就是一个例子。
• 管理多个实体的多维数据以及比较、缩放和时间范围功能可能很难实现。

时序模型为本虚构示例中遇到的许多方案提供了便捷的解决方案：

• 时序模型在查询和导航中起着重要作用，因为它通过允许跨时间范围以及不同传感器和设备种类之间的比较，为数据提供上下文。 （A）
• 数据在时序模型中持久化后进一步被上下文化，因为它将时序查询计算保存为变量，并在查询时重用这些变量。
• 时序模型组织并聚合数据，以提高可视化和管理功能。 （B）

关键功能

为了让时序数据的情境化处理变得简单轻松，Azure 时序洞察 Gen2 的时序模型功能启用以下能力。 它可帮助你：

• 利用标量函数、聚合操作等创作和管理计算或公式。
• 定义父子关系以启用导航、搜索和引用。
• 定义与实例关联的属性，定义为 实例字段，并使用它们来创建层次结构。

组件

时序模型具有三个核心组件：

• 时序模型实例
• 时序模型层次结构
• 时序模型类型

这些组件组合在一起以指定时序模型并组织数据。

可以通过 Azure 时序见解探索器来创建和管理时序模型。 时序模型设置可以通过 模型设置 API进行管理。

时序模型实例

时序模型 实例 是时序本身的虚拟表示形式。

在大多数情况下，实例由 deviceId 或 assetId唯一标识，这些 ID 保存为时序 ID。

实例具有与其关联的描述性信息，称为 实例属性，例如时序 ID、类型、名称、说明、层次结构和实例字段。 实例属性至少包括层次结构信息。

实例字段 是描述性信息的集合，这些信息可以包括层次结构级别的值，以及制造商、操作员等。

为 Azure 时序见解第 2 代环境配置事件源后，实例会自动发现并在时序模型中创建。 可以使用时序模型查询通过 Azure 时序见解资源管理器创建或更新这些实例。

实例属性

实例由 timeSeriesId、typeId、名称、说明、hierarchyIds和 instanceFields定义。 每个实例仅映射到一个 类型，以及一个或多个 层次结构。

实例具有以下 JSON 表示形式：

{
  "timeSeriesId": ["PU2"],
  "typeId": "545314a5-7166-4b90-abb9-fd93966fa39b",
  "hierarchyIds": ["95f0a8d1-a3ef-4549-b4b3-f138856b3a12"],
  "description": "Pump #2",
  "instanceFields": {
    "Location": "Redmond",
    "Fleet": "Fleet 5",
    "Unit": "Pump Unit 3",
    "Manufacturer": "Contoso",
    "ScalePres": "0.54",
    "scaleTemp": "0.54"
  }
}

时序模型层次结构

时序模型 层次结构 通过指定属性名称及其关系来组织实例。

可以在给定的 Azure 时序见解第 2 代环境中配置多个层次结构。 时序模型实例可以映射到单个层次结构或多个层次结构（多对多关系）。

层次结构定义

层次结构由层次结构 ID、名称和 源定义。

层次结构以 JSON 表示为：

{
  "hierarchies": [
    {
      "id": "6e292e54-9a26-4be1-9034-607d71492707",
      "name": "Location",
      "source": {
        "instanceFieldNames": [
          "state",
          "city"
        ]
      }
    },
    {
      "id": "a28fd14c-6b98-4ab5-9301-3840f142d30e",
      "name": "ManufactureDate",
      "source": {
        "instanceFieldNames": [
          "year",
          "month"
        ]
      }
    }
  ]
}

在前面的 JSON 示例中：

• Location 定义具有父 states 和子 cities的层次结构。 每个 location 可以有多个 states，进而可以有多个 cities。
• ManufactureDate 定义具有父 year 和子 month的层次结构。 每个 ManufactureDate 可以有多个 years，进而可以有多个 months。

层次结构示例

假设层次结构 H1 在其 building 定义中包含 floor、room和 ：

{
  "id": "aaaaaa-bbbbb-ccccc-ddddd-111111",
  "name": "H1",
  "source": {
    "instanceFieldNames": [
      "building",
      "floor",
      "room"
    ]
  }
}

给定在前面定义中使用的实例域和多个时间序列，层次结构属性和值如下表所示：

Azure 时序见解资源管理器 中，时序 ID1 和 ID4 显示为层次结构 H1 的一部分，因为它们已完全定义和正确排序 建筑物、楼层和 房间 参数。

其他实例归为 无父级实例 分类，因为它们不符合指定的数据层次结构。

时序模型类型

时序模型 类型 帮助你定义用于执行计算的变量或公式。 类型与特定实例相关联。

类型可以有一个或多个变量。 例如，时序模型实例的类型可能是 温度传感器，它由平均温度变量、最小温度和 最大温度组成。

类型属性

时序模型类型由 ID、名称、说明和 变量定义。

类型符合以下 JSON 示例：

{
  "types": [
    {
      "id": "1be09af9-f089-4d6b-9f0b-48018b5f7393",
      "name": "DefaultType",
      "description": "Default type",
      "variables": {
        "EventCount": {
          "kind": "aggregate",
          "value": null,
          "filter": null,
          "aggregation": {
            "tsx": "count()"
          }
        },
        "Interpolated Speed": {
          "kind": "numeric",
          "value": {
              "tsx": "$event['Speed-Sensor'].Double"
          },
          "filter": null,
          "interpolation": {
              "kind": "step",
              "boundary": {
                  "span": "P1D"
              }
          },
          "aggregation": {
              "tsx": "right($value)"
          }
        }
      }
    }
  ]
}

时序模型类型可以有多个变量，用于指定事件的公式和计算规则。 详细了解 如何定义时序模型变量

后续步骤

• 有关如何通过 API 编辑模型的详细信息，请阅读 时序模型 参考文档。

• 探索可以通过 时序模型变量创建的公式和计算

• 了解如何在 Azure 时序见解 Gen2 中 查询数据