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轻量级开源工业物联网平台(DGIOT)
2025-07-02
  
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深数据
DGIOT是国内首款轻量级开源工业物联网平台,前后端完全开源。具有6分钟一键式私有化快速部署的特点,可实现千万级设备接入与管理,电信级稳定性,兼容工业领域多行业的常见协议类型,提供物模型-规则引擎-数据通道-组态页面全流程可视化低代码开发。具备千万级设备接入与管理能力,拥有电信级稳定性。兼容工业领域多行业的常见协议类型,如MQTT、modbus、HTTP等。采用全流程可视化低代码开发,涵盖物模型、规则引擎、数据通道、组态页面等环节。
项目地址:https://github.com/dgiot/dgiot
一、总体架构
1.感知层(设备接入层)
多协议适配:支持MQTT、HTTP、CoAP、Modbus、OPC UA、BACnet等工业协议,通过插件化协议适配器实现快速扩展。
设备管理:
设备注册与认证(支持TLS/DTLS、双向认证)
设备影子(Device Shadow)机制实现离线同步
设备孪生(Digital Twin)支持实时状态映射
边缘计算:轻量级边缘节点(dgiot_edge)支持本地数据预处理、规则执行与离线缓存。
2.网络层(消息中间件)
消息引擎:基于Erlang/OTP构建的高性能消息总线,支持百万级并发连接,单节点吞吐量达10万TPS。
消息路由:
主题订阅与发布模型
规则引擎驱动的动态路由(支持SQL-like规则表达式)
多数据中心间的消息复制与同步
3.平台层(核心服务)
平台层采用微服务架构,核心组件包括:
设备管理服务:设备全生命周期管理(注册、配置、监控、退役)
物模型服务:基于JSON Schema的设备模型定义,支持属性、服务、事件抽象
规则引擎:
基于SQL的流式数据处理
支持数据过滤、转换、聚合
多通道输出(数据库、消息队列、第三方系统)
数据存储服务:
时序数据:适配InfluxDB、TimescaleDB、TDengine
关系数据:MySQL、PostgreSQL
缓存:Redis
文档存储:MongoDB
API网关:统一接口管理,支持RESTful API与WebSocket
安全中心:用户认证(OAuth2.0、JWT)、权限管理(RBAC)、数据加密
4.应用层(业务应用)
低代码开发平台:拖拽式组态设计器、可视化规则配置、自定义仪表盘
行业应用模板:智慧工厂、能源管理、智慧园区、远程监控
数据可视化:实时监控大屏、多维数据分析、告警与通知系统
二、关键技术特性
1.高性能核心:
采用Erlang/OTP构建,天生支持分布式与软实时,单节点支持100万+设备长连接,消息处理延迟<10ms
2.插件化架构:
所有协议适配器、数据存储、业务逻辑均为可插拔组件,通过配置中心实现动态加载与卸载
3.数据流转:
设备数据→消息总线→规则引擎→存储/应用,支持数据分级处理(原始数据、预处理数据、聚合数据)
4.DevOps支持:
容器化部署(Docker/Kubernetes),全链路监控(Prometheus + Grafana),日志聚合(ELK Stack)
5.轻量级设计与快速部署:注重最小化资源占用,支持跨平台部署,可在传统服务器或云服务环境中轻松安装运行。能实现30分钟私有化一键式部署,让企业快速拥有物联网平台,迅速开始构建物联网应用并处理设备数据。
6.设备承载能力:采用分层架构和消息队列技术,对数据流进行优化处理,可支撑千万级设备的高效接入与管理。通过心跳检测、状态上报等方式实时掌握设备连接和运行状态,设备异常离线时可及时告警。提供设备分组管理功能,集成灵活的权限控制和批量操作API,方便管理人员根据业务需求对设备进行逻辑分组。
7.稳定性:采用微服务架构,将业务逻辑和服务分散部署,单个服务故障不影响整个平台运行,可独立恢复或扩展。应用负载均衡技术,实现高效的主备切换和故障转移机制,确保系统状态一致和数据操作原子性。集成Prometheus、Grafana等先进的系统监控工具,对系统实时监控,检测到异常可自动告警并执行预定恢复流程。
8.兼容性:兼容工业领域多行业的常见协议类型,如MQTT、Modbus、HTTP、TCP等,还可持续适配行业协议,无需额外成本,能满足用户不同设备的接入需求,降低设备上云门槛。
9.低代码开发:提供物模型、规则引擎、数据通道、组态页面全流程可视化低代码开发,降低了开发难度,即使是初级程序员也能快速上手,帮助开发者用简单的几行代码快速对接子系统实现数据汇聚,也可零代码实现常见设备接入。
10.安全防护:提供芯片级安全存储方案及设备密钥安全管理机制,有一机一密、一型一密等设备认证机制。支持TLS、DTLS数据传输通道,保证数据机密性和完整性,还支持设备权限管理和通信资源隔离,有效保障设备和云端数据安全。
三、不足之处
1.高端分析能力较弱
作为轻量级平台,DGIOT更侧重设备接入、数据采集与基础规则处理,在复杂工业数据分析(如时序数据深度挖掘、预测性维护算法集成、AI模型训练与部署)方面支持有限。相比商业平台(如GE Predix、西门子MindSphere)或功能更全面的开源平台(如ThingsBoard Professional Edition),缺乏预制的高级分析模块,需用户自行二次开发。
2.大规模集群能力待验证
尽管官方宣称支持“千万级设备承载”,但在超大规模部署(如百万级以上设备同时高频上报数据)场景下,其基于Erlang的核心架构可能面临性能瓶颈。Erlang虽适合高并发,但在资源调度、跨节点数据一致性(尤其是复杂事务场景)上的表现,弱于Java/Go等更主流的工业级语言架构,且相关大规模实践案例较少,用户需自行测试验证。
3.行业定制化模板不足
目前DGIOT的行业应用模板(如智慧工厂、能源管理)多为通用框架,缺乏针对细分工业场景(如汽车焊装车间、半导体洁净室、医药冷链)的深度适配。例如,未集成行业特有的数据模型(如半导体设备的SECS/GEM协议深度解析)、专用算法(如风电设备的故障预警模型),企业需投入较多资源进行定制开发。
4.安全机制的完整性待提升
虽然DGIOT提供了基础的加密(TLS/DTLS)、认证(一机一密)机制,但在工业级深度安全(如数据脱敏、漏洞实时扫描、合规审计日志)方面支持不足。例如,缺乏针对IEC 62443工业信息安全标准的预制合规模块,对于能源、化工等对安全要求极高的行业,需额外集成第三方安全工具,增加了系统复杂度。
四、应用场景
1.工业设备监控与预测性维护
DGIOT通过轻量化设计和协议适配能力,可快速接入工业现场的传感器、PLC、智能仪表等设备,实现设备状态实时监控与故障预警。例如:
智慧工厂:在汽车制造车间,DGIOT接入焊接机器人、AGV小车等设备,通过Modbus、OPC UA协议实时采集运行参数(如温度、振动、能耗),结合规则引擎设置阈值,当设备异常时自动触发告警并生成工单,运维效率提升30%以上。
设备制造商远程运维:某空压机厂商通过DGIOT构建设备管理平台,对全球部署的10万+台设备进行远程监控,实时分析运行数据,提前预测故障并推送维护建议,售后成本降低40%。
2.边缘侧数据采集与边缘智能
DGIOT支持边缘节点部署,适用于对实时性要求高、网络带宽有限的场景:
工业边缘计算:在石油钻井平台,DGIOT边缘网关通过4G/5G网络接入传感器,实时采集井压、油温等数据,在边缘侧完成数据清洗和初步分析(如异常波动检测),仅将关键数据上传云端,减少带宽消耗70%。
智慧交通基础设施:高速公路隧道内的照明、通风、消防设备通过DGIOT边缘节点实现本地化控制,当检测到烟雾或车辆异常时,边缘节点直接联动设备响应,响应时间小于200ms,满足安防要求。
3.能源管理与节能减排
DGIOT在能源领域的应用聚焦于设备接入与能效优化:
电力系统:南方电网通过DGIOT构建虚拟集中器平台,接入10万+智能电表,实现台区线损分析、负荷预测等功能,设备采购成本降低60%,运维成本减少80%。
园区能源管理:某工业园区部署DGIOT平台,集成光伏逆变器、储能电池、充电桩等设备,通过实时数据监控和优化调度,使园区综合能耗下降15%,可再生能源利用率提升至40%。
4.智慧农业与环境监测
DGIOT的低功耗设计和灵活部署能力在农业场景中表现突出:
温室大棚智能化:通过接入温湿度传感器、土壤墒情传感器、智能灌溉设备,DGIOT实现环境参数自动调节与病虫害预警。例如,苏州某茶园利用DGIOT平台监测土壤养分、气象数据,并结合虫情捕捉仪和孢子分析仪,减少农药使用量30%,茶叶品质提升20%。
畜牧养殖管理:在规模化养殖场,DGIOT通过智能耳标、环境传感器实时监控牲畜健康状态(如体温、运动轨迹)和养殖环境(如氨气浓度、温湿度),异常情况自动告警,疫病发生率降低50%。
5.中小规模企业数字化转型
DGIOT的低成本和快速部署特性,尤其适合技术资源有限的中小企业。
中小型工厂产线升级:某食品加工厂通过DGIOT快速搭建生产监控系统,接入包装机、传送带等设备,实现产量统计、OEE(设备综合效率)分析和工单管理,生产效率提升25%,人力成本降低18%。
设备租赁管理:某工程机械租赁公司利用DGIOT对分布在全国的设备进行定位、工况监控和远程锁机,租金回收率从75%提升至92%,设备利用率提高30%。
6.智慧城市与公共设施管理
DGIOT在城市级物联网应用中发挥基础支撑作用。
智慧水务:接入水质监测传感器、水泵、阀门等设备,实现供水管网压力监测、漏水预警和远程控制。例如,某城市通过DGIOT平台减少管网漏损率12%,年节约水资源50万吨。
智慧园区:在商业园区中,DGIOT集成门禁、照明、空调等系统,通过统一平台实现能源消耗可视化、设备联动控制,管理成本降低20%,用户体验显著提升。
7.科研与教学场景
DGIOT的开源特性和低代码开发能力,为科研机构和高校提供了灵活的实验平台。
工业物联网实验教学:高校可基于DGIOT搭建教学实训环境,学生通过可视化界面快速完成设备接入、数据处理和应用开发,降低学习门槛,缩短实验周期。
科研原型开发:某研究院利用DGIOT快速验证工业AI算法(如设备故障预测模型),通过平台开放的API接口和数据通道,将算法集成到现有系统中,研发周期缩短40%。
结言
DGIOT的不足本质上与其“轻量级开源”定位相关:为了实现快速部署、低资源占用,在功能深度、生态丰富度、企业级服务上做了取舍。因此,它更适合中小规模场景(如中小型工厂设备监控、边缘侧数据采集)或技术能力较强的团队(可自主解决二次开发与运维问题)。
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