开发人员使用 Azure IoT Hub 为客户提供免费 Wi-Fi 并创造新的收入机会

摘要

由伦敦交通局拥有的阿联酋航空缆车（Emirates Air Line cable car）横跨伦敦泰晤士河 1.5 公里。伦敦交通局希望在提高运营效率和成本效益的同时，改善客户服务。通过与微软合作伙伴 TBS Services 合作，交通部门开发了一种结合了 Microsoft Azure、电视白频谱（TV White Spaces）和其他技术的解决方案，为乘客提供免费 Wi-Fi 服务，从而提升客户服务并创造新的收入机会。此外，它还可以获得改进运营和对缆车设备进行预测性维护所需的准确及时洞察。

伦敦交通局希望以低成本的方式在其跨河南北两岸的缆车车厢和缆车站点安装 Wi-Fi 网络和传感器。该解决方案包括

1. 在缆车车厢和站点使用 Microsoft TV White Spaces 网络技术提供中等带宽的互联网连接 Wi-Fi。通过将 Wi-Fi 连接到智能闭路电视（CCTV）摄像头，交通部门可以统计经过站点的行人数量。电视白频谱还将为所有车厢提供免费 Wi-Fi，并使用专门的设备监控服务质量，这些设备将数据报告给 Azure IoT Hub。
2. 一个 LoRaWAN 网络，连接车厢和站点内的长寿命电池供电的温度和湿度传感器。通过测量温度和湿度，可以降低维护成本并提高服务可用性。目标是覆盖北格林威治站 5 公里的半径范围。

伦敦交通局聘请了微软合作伙伴 TBS Mobility，利用 TaskMaster 企业移动平台和 Microsoft Azure 构建物联网解决方案。TBS Mobility 开发经理 Oliver Keyworth 表示：“我们快速构建了一个端到端的概念验证，将各种数据通过 IoT Hub 引入 Azure，使我们现有的 TaskMaster 服务能够轻松地与新的 IoT 数据集成。”

智能 CCTV 摄像头解决方案

智能 CCTV 摄像头分析了通过站点的用户数量，同时确保了可扩展的架构，以便将来能够提供额外的分析功能。

在探索了多种架构后，开发人员决定将摄像头帧放入 Azure Blob Storage，这会触发 Azure Functions，返回图像中的人数，并将结果输出到 Azure Event Hubs。Azure Stream Analytics 作业处理来自 Event Hubs 的传入数据，并将结果输出到 Azure Table Storage。

为了计算图像中的人数，他们使用了 Emgu Foundation 的 C# 车辆检测。在 API 返回图像中的人数后，此信息被发送到 Azure Event Hubs。

智能 CCTV 设备测试

开发人员创建了一个通用 Windows 平台 (UWP) 应用程序，用于捕获视频摄像头的输入并将其流式传输到智能 CCTV 服务。该应用程序表明，一台自助供电并连接到 Wi-Fi 服务的 Windows 移动设备可以提供足够频率和质量的帧供智能 CCTV 服务处理。该应用程序通过 HTTP 将帧发布到智能 CCTV API，或通过 REST API 直接发布到 Blob Storage，以触发智能 CCTV Azure Network Watcher 功能。有关 UWP 相机应用，请参阅 Camera Preview Frame Sample。

电视白频谱服务质量解决方案

开发人员使用 iPerf 网络测试应用程序来测量电视白频谱网络性能。挑战在于使该解决方案至少一端（服务器或客户端）能够独立运行，以便使用电池供电并将结果发布到公共 IoT Hub。开发人员还希望该解决方案能够接收来自 IoT Hub 的云到设备消息，以便配置 iPerf 测试和测试频率。

团队修改了 GitHub 上的 iPerf 工具的 UWP 包装器，以将结果发布到 IoT Hub。他们将服务器设备放置在缆车车厢顶部，将客户端设备放置在北格林威治站内。这样，客户端设备可以手动配置测试并查看结果，同时客户端和服务器设备都可以自动将结果发布到 IoT Hub。这两个设备都利用电视白频谱 Wi-Fi 服务与 IoT Hub 通信，以提供一个故障点。有关服务器/客户端代码，请参阅 UWP iPerf。

LoRaWAN 网络

阿联酋航空缆车有 32 个运行中的缆车车厢，每个车厢每天至少运行七小时。全面部署后，温度和湿度传感器将大约每 15 分钟传输一次数据；IoT Hub 每天接收约 900 条消息。

LoRaWAN 网关是使用 iC880A 频率集中器板通过 SPI 连接到 Raspberry Pi 构建的。然后，使用 C# 桥接器将 TTN 应用程序处理程序桥接到 Azure IoT Hub。

LoRaWAN 传感器使用 Adafruit Feather M0 LoRa 开发板构建。对草图进行了修改，以提供一分钟的传输频率。该设备配备了 OLED Feather，提供测试反馈显示，并由 2200 mAh 锂电池供电。为了安全起见，LoRaWAN 实现采用了 AES 128 位加密来保护传感器有效载荷。

低成本、高效的解决方案

通过实施该解决方案，伦敦交通局现在拥有一个 Wi-Fi 系统，能够实时监测其车厢和站点的传感器，提供准确及时的运行信息，从而提高维护和运营效率。

从 GitHub 上的此项目获取代码、文档和设备参考，观看 TBS Mobility 和 Microsoft 团队的访谈，动手操作 IoT 实验室，或在 Azure 上开始构建您自己的 IoT 解决方案。