# 工业物联网统一接入系统 **Repository Path**: yanboot-iot-community/yanboot ## Basic Information - **Project Name**: 工业物联网统一接入系统 - **Description**: 工业物联网统一接入系统采用了一种灵活且适应性强的架构设计，将接入场景插件化，支持集群部署，提供丰富的设备管理、运维功能，支持多种方式为上层应用提供数据支撑。 - **Primary Language**: Unknown - **License**: MIT - **Default Branch**: master - **Homepage**: None - **GVP Project**: No ## Statistics - **Stars**: 0 - **Forks**: 0 - **Created**: 2024-09-10 - **Last Updated**: 2025-04-24 ## Categories & Tags **Categories**: Uncategorized **Tags**: None ## README # 1、时代背景 ## 1.1 技术背景 物联网的概念自1980年代起步，最初体现在一台联网的售货机和剑桥大学的咖啡壶监控等早期案例。随着技术的飞速发展，特别是传感器技术、远程通信和无线射频识别技术的成熟，智能物联设备在工业领域得到广泛应用。 到了2011年，德国政府的“工业4.0”概念进一步推动了工业物联网的发展，强调了信息物理系统在制造业中的重要性。 2017年国务院的《指导意见》将工业互联网视为新一代信息技术与制造业深度融合的关键，成为新工业革命的重要支撑。随着需求从简单的设备监测发展到整个产业链效能的优化，人、机、物的全面互联变得日益迫切。 研博数据围绕企业数字化转型的需求，研发了工业物联网统一接入系统，系统涵盖数据接入、设备管理、云边协同、数据转发等功能模块，系统能够消除企业数字化转型存在的数据难以统一化、规范化、持续化接入并且接入成本高等问题，以工业物联网技术，夯实企业数字化转型数据基础，赋能企业高质量发展。 ## 1.2 面临问题 在调研公用事业、制造业及物联感知设备供应商后，我们发现当前政府和企业数字化转型面临的四大核心难题： 1、设备多样性：工业现场中，不同时期、品牌和用途的设备采用多种数据通信协议，缺乏统一标准。协议数量众多，主流也有四十余种，这给设备互联和平台接入带来了极大挑战，导致数据难以上传至云端。 2、系统分散：企业信息化系统往往缺乏顶层设计，各子系统独立运作，信息共享不足，形成了严重的信息孤岛现象，使得数据识别和融合变得困难。 3、信息化不充分：信息化建设多停留在传统业务流程管理和数据可视化，缺乏有效的数据挖掘与分析功能，导致业务应用覆盖不全面，智慧化水平不高，数据难以充分利用。 4、安全隐患：工业物联网的广泛应用打破了传统工业的封闭环境，网络攻击可直接影响到生产一线。随着物联感知设备的增长，网络安全问题愈发突出，对可靠性、保密性、完整性、可用性和隐私保护的需求更为迫切。 ## 1.3 产品体系 公司以工业物联网技术为主线，面向工业领域的数字化、网络化、智能化的需求，打造了一套安全、可靠的海量数据采集、汇聚、转发的基础设施体系，即工业物联网统一接入产品体系，包括工业智能网关、物联网边缘智能终端、工业物联网统一接入系统等多项软硬件产品。工业物联网统一接入产品体系能够支撑各类工业对象泛在连接、弹性供给、高效配置和智能应用，系统性变革企业数字化转型建设模式。 # 2、技术架构 ## 2.1 系统定位 研博数据工业物联网统一接入系统采用工业互联网三层架构设计，已实现多源接入和统一服务为目标。多源接入是指能够向下实现海量的多源设备、异构系统数据采集、交互、传输及控制；统一服务是指向上为企业内部应用系统提供统一的数据服务， 是具备大规模、高可用、高并发、低时延设备接入能力的城市级物联感知平台。 可应用于仪器仪表监控，系统实现对各类仪表的实时远程监控，提升监测效率，降低运维成本，并支持预测性维护。在水务、热力、电力等行业，自动远程抄表取代人工抄表，提高数据精度，助力企业降本增效。为大型集团打造统一的数据基础架构，整合分散数据，支持高效分析与决策，推动企业数字化进程。 ## 2.2系统架构 工业物联网统一接入系统采用了一种灵活且适应性强的架构设计，其核心思想是让平台去适配各种设备，而非强迫设备遵循一种统一的传输标准。 系统架构的另一大亮点是支持多节点集群部署，确保了高可用性和负载均衡。设备会话管理模块能够在集群中的不同节点间实现实时同步，这意味着无论设备连接到哪一个节点，都能实现对设备状态的即时监控和数据的上传下达。 对于系统用户，提供了一系列全面的运维管理功能，包括产品管理、设备管理、OTA（Over-the-Air Technology）更新、远程调用和设备任务等。此外，系统还具备完善的权限管理机制，涵盖了用户、角色、组织等管理功能，确保了系统的安全性和管理效率。 最后，系统通过API对接和数据订阅两种方式，为第三方上层应用提供了强大的数据支持。这种开放的数据接口设计，使得系统能够无缝集成到更广泛的业务流程中，为用户提供了一个更加灵活和可扩展的数据服务平台。通过这样的整体架构设计，工业物联网统一接入系统展现出了其卓越的兼容性、可扩展性和用户体验。 ## 2.3多源接入 联网场景覆盖的“物”种类非常广泛，必然导致碎片化，很难形成规模化效应和高附加值，给企业的物联网数据应用带来很大的技术挑战，研博工业物联网统一接入系统从接入方式和通讯协议两个方面解决这个问题。 首先，系统针对不同的接入场景提供了丰富多样的接入组件，以支持广泛的传输协议。系统不仅支持TCP、UDP、MQTT、HTTP、CoAP等常见的通讯方式，还具备通过OPCUA、Modbus TCP等工控协议进行数据采集的能力。基于插件化的设计理念，系统开放了接入组件的拓展接口，允许具备开发能力的用户根据需求自由扩展新的接入方式，极大地提升了系统的灵活性和可扩展性。 ## 2.4灵活服务 工业物联网统一接入系统搭载了高效灵活的数据服务功能，主要包括数据订阅和API接口两种方式，以便为用户提供全面的数据访问和支持。 系统内置的规则引擎强大而全面，能够实现设备间的智能联动、实时告警和数据精准转发等复杂操作。 此外，系统还对外提供了封装完善的API接口，涵盖了产品与设备的增删改查操作，历史数据查询以及功能调用等。这些接口开放给第三方应用，使其能够轻松实现与系统的深度对接，进一步拓展了系统的应用范围和集成能力。 # 3、能力解析 ## 3.1 设备接入 系统内置TCP、UDP、MQTT、HTTP、OPCUA、ModbusTCP、CTWing、ONENet等组件，多种接入通道同时运行，在线监测组件运行状态，支持为通过TCP、MQTT、HTTP等通讯协议接入的设备配置安全认证证书。 不同设备即使在使用相同的传输协议如TCP、UDP、MQTT时，其报文格式也可能存在差异。为了实现传输协议的全面兼容，我们将报文的编码和解码过程抽象出来，形成了一套通用的软件开发工具包（SDK）。这意味着在接入新设备时，用户只需将特定设备的报文解析脚本上传至平台，即可实现设备的快速集成。 此外，系统内置了多种符合国家标准和行业标准的协议，例如车联网的JT/T 808 2013、水文监测的SL651-2014、电力系统的IEC 104等，这些预置协议极大地提升了平台的设备兼容性。在实际应用中，这不仅拓宽了设备的可选范围，还显著降低了设备接入的成本。 ## 3.2 产品管理 系统以抽象和标准化方式对各类接入设备进行描述。系统通过将设备的特性细分为属性、事件、功能和标签四个核心维度，为设备建立了一套统一的建模框架。以智能阀门为例，其开度、压力、流量和温度等关键参数可以被抽象为属性，用于实时监测设备状态；而低压报警、低温报警等重要警示则定义为事件，以便及时响应；控制阀门开度等操作行为被视为功能，允许用户对设备进行远程控制；此外，生产厂家、型号、口径等信息则归类为标签，为设备提供了丰富的元数据支持。 通过为智能阀门构建这样的物模型，我们不仅定义了设备在系统中的数字映射，而且平台能够根据协议将设备的自注册、属性上报、事件上报、读写响应等消息映射到模型中。因此，后续对阀门的任何监测或控制动作都可以基于这一模型轻松实现，无需用户关注底层的通讯细节。这种方法极大地简化了系统与设备间的数据交换复杂性，实现了设备间的无缝互联互通，为工业物联网的统一操作和管理提供了坚实基础。 ## 3.3 设备管理 数据监测根据物模型实时捕捉设备的属性和事件数据，并通过列表、图表、轨迹等多种方式，为用户提供详尽的历史数据查看体验。功能调用方面，用户可以直接在线对设备的功能和属性进行读写操作，系统自动记录每次交互的日志，以便于追踪和审计。设备分组功能让用户能够根据不同需求自定义分组，实现对设备的批量管理和高效运维。此外，平台还提供了设备文件管理，确保设备协议和固件的便捷更新与维护；设备影子功能帮助用户快速完成设备配置；而设备导入功能则支持通过模板实现批量设备的快速创建，大幅提升了设备部署的效率。 ## 3.4 设备维护 平台具备全面的设备管理能力，包括OTA升级功能，允许用户上传固件并创建升级任务，系统自动下发并完成设备固件的无线升级。此外，平台支持定时批量执行设备任务，如定时控制设备功能或属性，同时也提供了远程校时功能，确保设备时间的准确性。云边协同特性使得接入的研博工业智能网关能够实现远程配置和设备自动注册，极大地提升了设备管理的便捷性和智能化水平。 ## 3.5 规则引擎 系统内置的规则引擎强大而全面，能够实现设备间的智能联动、实时告警和数据精准转发等复杂操作。这些功能不仅可以由设备上报的数据触发，还可以根据预设的时间表定时执行。规则引擎依据设定的逻辑判断和过滤条件，将数据转发至目标系统，判断条件除了常用的逻辑运算，还支持基于地理信息的位置计算。支持与主流的消息中间件无缝对接，也能直接写入指定的数据库，或通过webhook回调方式实现数据的进一步处理。 此外，系统还对外提供了封装完善的API接口，涵盖了产品与设备的增删改查操作，历史数据查询以及功能调用等。这些接口开放给第三方应用，使其能够轻松实现与系统的深度对接，进一步拓展了系统的应用范围和集成能力。 ## 3.6 告警管理 平台提供了一套灵活的告警配置系统，允许用户设定不同级别的告警和多样化的通知方式，如站内信、邮件、企业微信和webhook等。平台支持自动解除告警和重复告警自动升级的策略，增强了告警管理的智能化。同时，用户可以在线配置通知模板，并按告警级别和时间查看告警记录，还可以手动解除告警，确保了对设备异常情况的有效监控和处理。 ## 3.7 空间中心 空间中心模块通过要素模型对现实世界中的实体进行描述，维护其基本数据、业务数据和监测数据，同时支持直接绑定平台接入的设备数据。提供全面的地图监控和管理功能，能够在地图上展示要素和设备的空间位置分布，并支持进行空间查询、属性查询、分类查询和关联查询。场景管理功能使用户能够根据个人需求在地图上自由选择展示的要素范围、底图样式和查看视角，并将这些设置保存为场景。此外，系统还支持三维模型，如倾斜摄影模型，可以在地图中加入这些模型以增强可视化效果。 ## 3.8 诊断中心 诊断中心旨在为已有工业物联网平台提供全面、实时、高效的设备诊断服务，通过收集和分析设备运行数据、应用服务器资源指标数据以及其他中间件等监控数据，及时发现设备故障、数据阈值、运行报警等，使用可配置的阈值规则以及启用/禁用策略，给设备及工业物联网应用平台提供准确的诊断结果和报警处理建议，同时对设备进行多维度离线分析以及利用机器学习等手段进行设备趋势预测和异常检测，提高平台系统生产效率和设备可靠性。 ## 3.9 视频中心 视频中心提供了全面的监控设备管理解决方案，支持通过国标GB28181协议接入各种摄像机、平台和NVR设备。同时具备灵活的通道管理功能，允许用户根据行政区划或业务需求自由划分视频通道，便于管理和查看。用户可以在浏览器中进行在线预览，支持多种分屏监控方式，以提高监控效率。系统还支持国标级联，能够将本平台的视频通过国标协议向上级平台进行级联，满足大型企业和政府机构的需求。此外，系统提供视频录像功能，可以随时查看监控点位的录像回放。 ## 3.10工单中心 工单中心是一个全面的工单管理模块，它具备自定义表单设计功能，支持文本输入、下拉菜单、复选框和日期选择器等多种字段格式。通过简单的拖拉拽和连线操作，即可完成表单和流程设计。此外，系统还提供工单统计功能，可以统计一定周期内的工单总数，按工单类型或创建方式进行分类统计，帮助用户更好地分析和管理工单数据。 ## 3.11监控中心 监控中心具备监控总览功能，能够实时显示系统资源、产品、设备等各模块的监控指标数据。它还包含资源监控，对CPU、内存、磁盘和运行时间等关键指标的变化趋势进行跟踪。服务监控功能则通过拓扑图展示服务节点、中间件和数据库等组件的状态，帮助实时掌握系统运行情况并快速定位故障。此外，系统还提供指标管理，允许自定义命名系统资源和功能模块的运行指标，并控制这些指标的启用或停用，从而实现灵活的监控管理。 ## 3.12系统管理 平台拥有完善的后台管理系统，其中包括用户管理功能，支持对系统用户的增加、删除、修改和查询操作，以及启用或禁用用户账号。角色管理则通过创建权限模板，为用户分配相应角色，简化了权限分配流程。组织管理实现了以部门或租户为单位管理用户和设备数据，确保了数据的安全隔离。此外，平台还提供了基础配置功能，允许用户在前端自定义系统Logo、登录背景、系统名称，以及浏览器页签、地图风格和页面主题风格，以适应不同的品牌和个性化需求。 ## 3.13系统能力 工业物联网统一接入系统不仅能够实现工业数据的全过程管理。还具备海量连接、集群扩展、数据压缩、权限管理等能力。 ### 1、海量连接 系统单节点可处理两百万设备并发连接，支持每秒二十万条消息收发，同时保持毫秒级低延迟水平，性能表现在行业内属于顶尖水平。 ### 2、安全通道 系统支持以用数字签名和加密传输敏感信息的方式保证完整性，并引入了应用系统身份认证和授权的概念，来识别和控制应用程序的数据访问行为。 ### 3、集群扩展 系统支持可弹性扩展的集群模式，随着业务增长可以不停机拓展集群规模，单个集群可以处理千万级别的设备连接，能够支撑超大型场景应用。 ### 4、数据压缩 系统可以有效减少存储空间的占用。通过压缩算法和字典编码等技术，可以将存储的数据量降低到较小的规模，节省存储成本。 ## 3.14国产化适配 系统支持多种国产操作系统如银河麒麟Kylin和欧拉OpenEuler，以及一系列国产中间件，包括东方通的TongWeb、TongRDS、TongHttpServer和TongLINK/Q-D。此外，平台还兼容多种国产数据库，如人大金仓KingBase、达梦数据库DM8、高斯OpenGauss、IoTDB和TDengine，确保了在信息技术应用创新中的广泛适用性和兼容性。