# 折腾了大半年，把自己写的工业物联网平台开源了

源代码已经整理好放在 Gitee 和 GitHub 上，项目叫 UNIHH-IOT，是一套面向工业现场的数据采集与设备管理平台。该有的功能基本都齐了：多协议采集、物模型、规则引擎、告警、反向控制，全部开源。本文把设计思路和功能一次讲清楚，也欢迎大佬们拍砖。


## 为什么要自己造这个轮子

做过工业现场项目的都知道，这行的水挺深。

商业组态软件和工业互联网平台不是不能用，是用不起。按点数收费，一个项目几百上千个点位，授权费加上实施费，报价单出来甲方脸色就变了。而且核心系统全是闭源的，出了问题只能等原厂支持，二次开发基本没戏。

开源方案也试过一些。 ThingsBoard 功能确实全，但架构偏重，Java 技术栈加上它那套实体模型，跑在客户现场的工控机上相当吃力。更传统的一些开源组态项目，协议驱动和主程序塞在一个进程里，靠动态加载 ClassLoader 来扩展协议，一旦某个驱动内存泄漏或者崩了，整个平台跟着陪葬，这种事在无人值守的现场是致命的。

前几年陆续接了几个厂里的数据采集项目，Modbus 仪表、西门子 PLC、OPC UA 的 SCADA 都碰过，踩的坑攒了一箩筐。后来干脆把这些年积累的东西重构成一套完整平台，就是现在的 UNIHH-IOT。

## 先看架构

平台分成四层，各个模块是独立的微服务进程：

```text
物理设备层    Modbus PLC/仪表 | 西门子 S7-200/300/1200/1500 | OPC UA Server
                 |
南向驱动层    Modbus 驱动(:28011) | S7 驱动(:28012) | OPC UA 驱动(:28013)
              （每个驱动是独立进程，互不影响）
                 |
消息总线层    EMQX 集群（数据上报/心跳/LWT遗嘱/反向控制）+ Redis
                 |
平台应用层    统一网关(:28000) -> 管理中心(:28001) + 数据中心(:28002)
                 |
存储层        TDengine | TimescaleDB/InfluxDB | MySQL | Redis
```

技术栈是 Java + Spring Boot 后端，Vue 3 + Element Plus 前端，EMQX 做消息总线，TDengine 落时序数据。没有引入注册中心和配置中心这类重型组件，服务地址用配置文件显式指定，一个 JAR 包 `java -jar` 就能跑，这在现场环境里比什么都实在。

几个关键的设计决策展开说说。

### 驱动是独立进程，不是插件

这是整个平台最核心的一条设计。传统方案里协议驱动作为插件加载进主程序，看似方便，实际隐患一大堆：类隔离做不干净、驱动崩了拖垮主进程、驱动升级要重启整个平台。

UNIHH-IOT 里每个协议驱动是一个独立的 Spring Boot 进程，和主平台之间完全通过 EMQX 消息总线通信。Modbus 驱动崩了，S7 和 OPC UA 的采集照常跑；给 Modbus 驱动升个级，只需要重启它自己那一个进程，平台上其他业务无感知。写新驱动也不需要碰平台代码，后面有例子。

### MQTT 总线把驱动的脏活全包了

驱动基于 `AbstractDriverPlugin` 基类开发，底座的 `BaseDriverMqttManager` 自动处理这些事情：

- 启动后自动到总线注册，上报自身元数据和 HTTP 地址
- 每 5 秒一次心跳，主平台有看门狗巡检，15 秒没响应就判离线
- 注册 LWT 遗嘱消息，驱动进程被 kill 或者断电，EMQX 会代发离线通知，主平台立即同步状态并级联下挂设备为离线
- 设备和点位配置变更时热下发到指定驱动，不用重启
- 反向控制指令监听，收到就执行寄存器反写

### 通道级公平锁，解决半双工总线的老问题

RS485 是半双工，一条总线挂一堆从站，同一时刻只能跟一个设备说话。多线程并发采集时如果不管束，写指令和读指令交叉发出去，轻则粘包错帧，重则把从站搞挂。

驱动底层对目标设备链路实现了公平互斥锁（`getChannelLock`），读写请求排队串行执行，谁先到谁先用，不会饿死。这个机制在实际项目里帮我们省掉了大量"偶发通信失败"的扯皮。

### 可读，也要可写

很多采集平台只做了单向读取，写回控制要么没有要么很弱。UNIHH-IOT 的反向控制是完整链路：前端或者业务方发起点位反写请求，网关鉴权，管理中心构建指令，走总线下发给对应驱动，驱动拿到通道锁后编码报文写寄存器，全链路毫秒级。除了写点位，还支持服务调用（SERVICE）类型的指令。

### 物模型与多引擎存储

设备按属性、服务、事件三要素建模，物理点位和物模型测点动态映射绑定，上层业务面向物模型编程，不直接碰寄存器地址。

存储模块用了策略模式做路由，同一套接口 `save` / `saveBatch`，底层按配置切换 TDengine、TimescaleDB、InfluxDB、ClickHouse、MySQL、Redis 或者内存环形缓冲。高频周期采集走批量削峰，关键告警走单条直存。

### 内存压得很低

这个平台的目标场景包括树莓派和低配工控机，所以代码层面做了不少抠内存的工作：对象复用、基本类型优先、减少临时对象。配合 JVM 参数调优，单个微服务进程堆内存可以稳定在 64MB~128MB，独立驱动进程 32MB~64MB 就够。一台 1G 内存的边缘盒子跑起核心服务加两三个驱动是没问题的。

## 界面长什么样

监控大盘，设备在线率、点位吞吐、告警统计一屏看完：
![在这里插入图片描述](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-4868272/47ab286f1a424b00b94b08610e42288e.png)



协议驱动管理，卡片上直接做通道心跳自检，能拿到实时往返时延，驱动假在线会被立即修正为离线：
![在这里插入图片描述](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-4868272/f4d2a192e55a564c075636f7c06ef606.png)




设备台账与连接管理：
![在这里插入图片描述](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-4868272/dbf85412236f2a0d51ae8e4534ce5283.png)




物模型定义，属性、服务、事件三要素：
![在这里插入图片描述](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-4868272/fe88caa502afb18cd134cdf34b1a884e.png)



实时点位数据监控：
![在这里插入图片描述](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-4868272/162bdd610dd0da0decc4fecbe6c6d5ad.png)




规则引擎与联动配置：
![在这里插入图片描述](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-4868272/d07ef03f66714f566dd5f7c51b0013d0.png)



告警事件记录：
![在这里插入图片描述](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-4868272/02494babbe661f38c3d8818b5565e38c.png)



后台还带完整的用户、角色（RBAC）、菜单、字典、审计日志管理，给甲方交付的时候这套东西必不可少。

## 在线体验

不用部署，直接打开：

**演示地址：https://demo.unihh.com**

**账号：admin  密码：unihhiot**

建议按这个路径体验：驱动管理里看看已注册的驱动和心跳状态，然后到设备管理里选一台设备进点位调试，试试点位读取和反写下发，最后去规则引擎看一条"点位超限触发告警"的完整链路。

## 本地部署：镜像全部预置，一条命令拉起全套

后端不用自己编译。EMQX 总线、三个核心服务加三个协议驱动，全部打好了 Docker 镜像推在阿里云公共仓库，直接拉：

| 镜像 | 说明 |
| :--- | :--- |
| `registry.cn-shenzhen.aliyuncs.com/deversun/unihh-emqx:v20261009` | EMQX 消息总线，MQTT 鉴权与主题权限已预置 |
| `registry.cn-shenzhen.aliyuncs.com/deversun/unihh-gateway:1.0.0` | 统一网关 (:28000) |
| `registry.cn-shenzhen.aliyuncs.com/deversun/unihh-admin:1.0.0` | 管理中心 (:28001) |
| `registry.cn-shenzhen.aliyuncs.com/deversun/unihh-data:1.0.0` | 数据中心 (:28002) |
| `registry.cn-shenzhen.aliyuncs.com/deversun/unihh-driver-modbus:1.0.0` | Modbus TCP/RTU 驱动 (:28011) |
| `registry.cn-shenzhen.aliyuncs.com/deversun/unihh-driver-s7:1.0.0` | 西门子 S7 驱动 (:28012) |
| `registry.cn-shenzhen.aliyuncs.com/deversun/unihh-driver-opcua:1.0.0` | OPC UA 驱动 (:28013) |

完整部署流程：

```bash
# 1. 克隆仓库（自带 docker-compose.yml 和 MySQL 初始化脚本）
git clone https://gitee.com/giteeRepo/unihh.git
cd unihh

# 2. 拉取镜像并启动全套服务
docker compose pull
docker compose up -d

# 3. 前端构建
cd unihh-frontend && npm install && npm run build
# 把 dist 交给 Nginx 或任意静态服务器即可
```

MySQL 用的官方 8.0 镜像，首次启动自动执行仓库里的初始化 SQL，建库建表一条龙。整套部署下来，服务器上不装 JDK、不装 Maven，一条 `docker compose up -d` 加一个前端静态包就完事。当然，习惯裸机部署的话，各模块 `mvn package` 后 `java -jar` 照样能跑，两种方式都支持。

## 二次开发：写一个新协议驱动只要三步

这是特意设计出来的扩展方式。比如要接一个 BACnet 或者自家私有协议的设备：

第一步，建工程，引依赖：

```xml
<dependency>
    <groupId>com.unihh.iot</groupId>
    <artifactId>unihh-protocol</artifactId>
    <version>1.0.0-SNAPSHOT</version>
</dependency>
```

第二步，继承 `AbstractDriverPlugin`，实现连接、读点位、写点位三个核心方法：

```java
@Component
@IoTDriver(code = "custom-protocol", name = "自定义工业协议驱动", version = "2.0.0")
public class CustomDriverPlugin extends AbstractDriverPlugin {

    @Override
    public String getDriverCode() {
        return "custom-protocol";
    }

    @Override
    public boolean openConnection(DeviceConfig config) throws Exception {
        // 与物理设备握手建连
        return true;
    }

    @Override
    public ParsedPayload readPoints(DeviceConfig config,
                                    List<ThingModel.PropertySpec> points) throws Exception {
        ParsedPayload payload = new ParsedPayload();
        // 批量采集并填充 payload.addPoint(pointCode, value, quality, timestamp)
        return payload;
    }

    @Override
    public boolean writePoint(DeviceConfig config, String pointCode, String address,
                              Object value, String dataType) throws Exception {
        // 编码写入报文，反向控制
        return true;
    }
}
```

第三步，写个启动类跑起来。

没了。注册、心跳、遗嘱、配置同步、采集调度、反控监听，这些全部由底座自动完成，注册成功后主平台的驱动管理页面立刻能看到这个新驱动。工业里常用的大小端字节序转换也提供了现成工具类 `IndustrialEndianUtils`。

## 适合哪些场景

- 工厂设备数据上云、能耗采集、无人值守站点监控
- 需要采集加控制双向闭环的项目（远程启停、参数下发）
- 跑在边缘盒子上的轻量网关，对内存和部署复杂度敏感
- 想基于开源做二次开发、又不想被商业授权绑住的技术团队

不太适合的场景也说清楚：如果只是想要一个纯 IT 服务监控（Prometheus 那类需求），这个平台不是干这个的。

## 开源地址

- Gitee：https://gitee.com/giteeRepo/unihh
- GitHub：https://github.com/unihh-iot/UNIHH
- 在线演示：https://demo.unihh.com （admin / unihhiot）

协议是 Apache License 2.0，商用没有问题。代码目前还在快速迭代，已知待完善的地方包括更多协议驱动（比如 BACnet）和规则引擎的可视化编排。

项目一个人维护到现在，难免有考虑不周的地方，发现问题欢迎提 Issue，觉得能跑通的朋友顺手点个 Star，比什么都鼓励人。有意一起贡献驱动代码的，仓库 CONTRIBUTING 部分写了分支和提交规范，PR 直接提过来就行。

源代码已经整理好放在 Gitee 和 GitHub 上，项目叫 UNIHH-IOT，是一套面向工业现场的数据采集与设备管理平台。该有的功能基本都齐了：多协议采集、物模型、规则引擎、告警、反向控制，全部开源。本文把设计思路和功能一次讲清楚，也欢迎大佬们拍砖。

UNIHH-IOT轻量级工业物联网数采平台完全开源

物联网

架构设计

后端

UNIHH-IOT开源工业物联网平台，基于SpringBoot+EMQX实现多协议数据采集与设备管理，支持Modbus、西门子S7、OPC UA，独立驱动进程架构保障稳定性，自带物模型、规则引擎、告警及反向控制，内存占用低至64MB，支持Docker一键部署，Apache 2.0协议商用免费，源码托管GitHub与Gitee。

数据监控

代码解释

数据中心

服务器

路由

GitHub

Docker

Redis

MySQL

Nginx

MQTT

Java

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