Thingsboard 开源 IoT 物联网平台入门

1. Thingsboard 简介

ThingsBoard 是一个基于Java的开源的物联网平台，用于数据收集、处理、可视化和设备管理。它使用物联网行业的标准协议（MQTT、CoAP和HTTP）实现设备连接，并支持云和本地部署。ThingsBoard 具有可扩展性、容错性和高性能，因此永远不会丢失数据。

Thingsboard 分为专业版和社区版，社区版是开源的，专业版是收费的。thingsboard 提供了30多个可自定义的小部件，允许为大多数物联网用例构建最终用户自定义仪表板。官网地址：http://thingsboard.io/

2. Thingsboard 基本特点

提供设备、资产和客户，并定义它们之间的关系。

• 警报管理：分析传入的遥测数据并通过复杂的事件处理触发警报。

• 设备管理：使用远程过程调用（RPC）控制设备。根据设备生命周期事件，REST API 事件，RPC 请求等构建工作流

• 可扩展性：可水平扩展的平台，使用领先的开源技术进行构建。

• 数据可视化: 从设备和资产收集并可视化数据。提供了现成的30个可配置小部件，并能够使用内置编辑器创建自己的小部件。内置线图，数字和模拟仪表，地图等等。

• 容错：没有单点故障，集群中的每个节点都是相同的。没有主人工人或热备用人员。自动检测到节点故障。可以在不停机的情况下更换故障节点。使用可靠的 NoSQL 数据库复制持久数据。

• 强大而高效：单个服务器节点可以处理成千上万个设备，具体取决于用例。ThingsBoard 集群可以处理数百万个设备。

• 可自定义的：通过可自定义的小部件和规则引擎节点，轻松添加新功能。使用可自定义的规则链，窗口小部件和传输实现来扩展默认平台功能。除了MQTT，CoAP和HTTP支持之外，ThingsBoard用户还可以使用自己的传输实现或自定义现有协议的行为。

• 持久：永远不会丢失您的数据。

• 遥测数据收集功能: 设计动态且响应迅速的仪表板，并向您的客户提供设备或资产遥测和见解。可以可靠地收集和存储遥测数据，以应对网络和硬件故障。使用可自定义的Web仪表板或服务器端API访问收集的数据。

3. Thingsboard架构

Thingsboard有两种架构形式，微服务架构和 Monolithic 架构，两个架构的基本功能一致，该文档主要介绍 Monolithic 架构，架构图如下：

Device端：数据采集，需要支持MQTT或HTTP等协议
通讯通道：数据采集监听
规则引擎：对数据进行过滤，处理核心业务规则服务侧 API 和 GW
用户端：用户和应用

1. 设备连接

支持MQTT、CoAP、HTTP(S) 等协议，通过以上协议设备可以连接到信息网络，比如4G、5G。

2. 引擎规则

TingsBoard Rule Engine 处理来自设备的信息，并触发称为插件的可配置模块。

3. 核心服务

• TingsBoard包含一组允许管理管理以下实体的核心服务：

• 设备及其凭据

• 规则链及规则节点

• 租户 Tenants，客户 Customers 和平台的关系是：平台 =>租户 =>客户

• 小部件和仪表盘

• 警报和事件

• 规则能够调用此API的某个子集。例如，规则可以为某些设备创建报警

4. 服务端API网关

每个 ThingsBoard 服务器都为注册用户提供 REST API。system telemetry 服务允许使用REST API 和 websocket 管理属性并获取时间序列数据。系统 RPC 服务提供 REST API 以自定义命令推送到设备。

测量数据处理：

RPC 过程:

根据发起者，Thinsboard RPC 功能可以分为两种类型：设备发起的 RPC 调用和服务器发起的 RPC 调用。为了使用更熟悉的名称，我们将源自设备的 RPC 调用命名为客户端 RPC 调用，将源自服务器的 RPC 调用命名为服务器端 RPC 调用。

服务器端RPC调用可以分为单向和双向：

• 单向RPC请求没有发送确认就发送到设备，并且显然不提供设备的任何响应。仅当在可配置的超时时间内没有与目标设备的活动连接时，RPC调用才会失败。

• 双向RPC请求被发送到设备，并期望在特定的超时时间内接收到来自设备的响应。服务器端请求将被阻止，直到目标设备回复该请求为止。

规则引擎:

规则：过滤器，处理器，Action
插件：处理消息,服务侧API请求,WebSocket和应用,持久化和查询事件,插件间RPC通信

遥测插件-系统插件，负责处理与设备属性和遥测有关的各种请求。

RPC 插件-允许使用 REST API 对设备执行 RPC 调用。RPC 调用将使用支持的网络协议传递到设备。
设备消息传递插件-允许分配给相同客户交换事件的设备。
发送邮件插件-允许发送电子邮件。您可以指定邮件服务器属性。有关更多详细信息，请参见插件文档。
Kafka插件-允许将遥测消息推送到Apache Kafka。有关更多详细信息，请参见插件文档。
RabbitMQ插件-允许将遥测消息推送到RabbitMQ。有关更多详细信息，请参见插件文档。
REST API呼叫插件-允许使用REST API将遥测消息推送到外部服务器。有关更多详细信息，请参见插件文档。时间RPC插件-允许从设备发送RPC请求以获取当前服务器端时间戳。

IoT网关:

在所有的物联网中，IOT 网关是非常重要的一环，大部分（60%-80%）设备都属于哑终端设备（不支持 IP），这些设备都需要通过网关才能够接入到云平台。因此 Thingsboard 支持通过 IOT 网关进入到平台，下面是 IOT 网关的整体架构图。

目前网关支持：

• MQTT扩展，用于控制，配置和收集使用现有协议连接到外部MQTT代理的IoT设备的数据。

• OPC-UA扩展，用于从连接到OPC-UA服务器的IoT设备收集数据。

• Sigfox扩展，用于从连接到Sigfox Backend的IoT设备收集数据。

• Modbus扩展，用于从通过Modbus协议连接的物联网设备收集数据。

4. Thingsboard简单应用

4.1 Thingsboard的安装部署

开发环境要求：
JDK 1.8版本,官方下载地址：oracle.com/java/technol
Node.js，官网地址：nodejs.org/en/download/
Maven 3.6以上, 下载地址：maven.apache.org/download/

4.2 Thingsboard的数据推送

以租户管理员（tenant@thingsboard.org / tenant）的身份来完成入门操作

登录成功后，进入到管理页面，在这里我们能够创建资产、设备和客户，以及自定义仪表盘实时展示数据。

4.2.1 创建资产

在主页面点击左侧栏 资产 项，进入资产管理页面，单击左上角 添加资产 添加新资产 ，进入添加页面填写相关属性值：名称为 Building A ，资产类型为 Building；

4.2.2 添加设备

在主页面点击左侧栏 设备 项，进入设备管理页面，单击左上角 添加设备 添加新设备 ，进入添加页面填写相关属性值：名称为 Thermometer A-1 ，设备类型为 thermometer；填写完成后，添加设备 Thermometer A-2，步骤和上面一致；点击 添加 后，即可在所有设备页面看到新增的 Thermometer A-1 、Thermometer A-2 设备；

4.2.3 定义资产和设备

创建完设备和资产后，需要定义资产和设置之间的关联关系。在 资产管理页面 单击上述创建的 Building A 资产，弹出资产详情页面，切换到 关联 tab页；点击 添加 按钮，进入添加关联页面，关联类型为 Contains 实体类型为 设备，选择刚刚创建的设备Thermometer A-1 、Thermometer A-2 分别添加；

4.2.4 从设备推送数据

使用规则链连续推送数据，在主页面点击左侧栏 规则链库 项，进入规则链管理页面，单击 添加规则 添加新规则，弹出添加规则页面填写属性值，名称为 Temperature emulation；

添加完成后，单击 Open rule chain 打开 Temperature emulation 规则，进入编辑页面，添加 generator 节点，填写相关属性值如下所示；

拖入 rule chain 节点到编辑面板，规则链选择已存在的 Root Rule Chain 规则，点击添加；

链接 Temperature generator 和 Root Rule Chain 节点，条件为 Success ；

添加完成后点击 应用更改 ，在设备 Thermometer A-1 最新遥测 tab页面即可看到实时变化的温度数据；

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