Node-RED由IBM开发的可视化IOT编程工具，提供了可拖拉的操作界面以简化复杂的配置。支持各种系统平台，如Raspberry Pi、Arduino等，即使是没有编码知识的人也能通过可视化操作快速组装强大的应用程序。
主要用于事件驱动型应用程序的开发，尤其适用于物联网领域。
项目地址：https://nodered.org
https://github.com/node-red
一、核心特点
1.可视化流程编程
采用基于节点（Node）和连线（Wire）的拖拽式编程模式，用户无需深入编写代码，通过连接不同功能的节点即可构建完整的业务逻辑，降低了物联网应用开发的技术门槛。
2.轻量级与跨平台
基于 Node.js 开发，运行时资源占用低，可部署在从树莓派等边缘设备到云端服务器的各种硬件上，支持 Windows、Linux、macOS 等多操作系统。
3.丰富的节点生态
内置基础节点（如输入输出、逻辑处理、时间控制等），并通过 npm 生态提供超过 5000 个社区贡献的扩展节点，涵盖传感器、云平台（AWS、Azure、阿里云）、数据库、协议转换（MQTT、HTTP、CoAP）等场景。
4.实时交互与调试
编辑器支持实时部署和调试，节点运行状态可直观显示（如成功/失败标识），便于快速定位问题，适合快速迭代开发。
5.开放性与可扩展性
支持自定义节点开发（通过 JavaScript 或 Python），允许用户封装业务逻辑为可复用节点；同时提供 API 和插件机制，可与外部系统集成。
二、组成部分
1.编辑器（Editor）
基于浏览器的可视化界面，包含节点面板（左侧，按功能分类的节点库）、工作区（中间，用于拖拽节点和连线构建流程）、信息面板（右侧，显示节点说明和帮助文档）。
2.运行时（Runtime）
基于 Node.js 的后端服务，负责解析和执行编辑器构建的流程（以 JSON 格式存储），处理节点间的数据传递和逻辑调度。
3.节点（Nodes）
功能的基本单元，每个节点封装特定功能（如读取传感器数据、发送 MQTT 消息、数据转换等），包含输入/输出端口和配置参数（如设备地址、API 密钥）。
4.流程（Flows）
节点通过连线组成的逻辑链条，定义了数据从产生到处理再到输出的完整路径，可保存为 JSON 文件，支持导入导出和版本控制。
5.存储系统
用于保存流程、节点配置和用户数据，默认使用文件系统，也可通过插件对接数据库（如 SQLite、MongoDB）。
三、开发过程
1.环境准备
- 安装Node-RED：
运行 `npm install -g node-red`，启动 `node-red` 后访问 `http://localhost:1880` 进入编辑器。
- 安装必要节点：
在编辑器左侧「节点管理」中搜索并安装常用节点：
- `node-red-dashboard`：用于构建监控面板。
- `node-red-contrib-mqtt`：支持MQTT协议（物联网常用）。
- `node-red-node-serialport`：若设备通过串口连接（如Arduino）。
2.设备连接与数据传输
根据设备支持的协议选择连接方式，以MQTT（轻量、适合物联网）为例：
（1）设备端配置（以ESP32为例）
设备通过MQTT客户端库（如`PubSubClient`）连接到MQTT服务器，定时上报状态（如温度），并订阅控制指令主题。
示例代码片段（Arduino）：
```cpp
include
const char* wifiSSID = \"你的WiFi名\";
const char* wifiPWD = \"你的WiFi密码\";
const char* mqttServer = \"MQTT服务器地址\"; // 可使用公共服务器如\"test.mosquitto.org\"
WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);
// 上报温度数据
void publishTemperature(float temp) {
char msg[20];
sprintf(msg, \"%.1f\", temp);
client.publish(\"device/temp\", msg); // 发布到主题device/temp
}
// 接收控制指令
void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
// 处理开关控制指令（如\"on\"/\"off\"）
if (strcmp(topic, \"device/control\") == 0) {
String cmd = String((char*)payload).substring(0, length);
if (cmd == \"on\") digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
else if (cmd == \"off\") digitalWrite(LED_PIN, LOW);
}
}
void setup() {
// 初始化WiFi和MQTT连接，注册回调函数
client.setCallback(callback);
client.subscribe(\"device/control\"); // 订阅控制主题
}
void loop() {
if (!client.connected()) reconnect();
client.loop();
// 每5秒上报一次温度
static unsigned long lastTime = 0;
if (millis() - lastTime > 5000) {
publishTemperature(readTemperature()); // 读取传感器数据并上报
lastTime = millis();
}
}
```
（2）Node-RED中接收设备数据
在Node-RED编辑器中拖拽节点构建流程：
1.拖拽「mqtt in」节点（接收设备数据），配置：
服务器：MQTT服务器地址（与设备端一致）。
主题：`device/temp`（与设备发布的主题匹配）。
2.拖拽「debug」节点，连接到「mqtt in」，部署后可在右侧调试面板查看设备上报的温度数据。
3.远程控制设备
1）拖拽「mqtt out」节点（发送控制指令），配置：
服务器：同上述MQTT服务器。
主题：`device/control`（与设备订阅的主题匹配）。
2）拖拽「inject」节点（手动触发控制），双击配置：
payload：输入控制指令（如`\"on\"`或`\"off\"`）。
3）连接「inject」→「mqtt out」，点击「inject」节点的按钮即可发送指令到设备。
4.构建监控与控制面板
使用`node-red-dashboard`节点创建Web界面：
1）拖拽「gauge」节点（显示温度仪表盘），配置：
仪表盘分组：新建分组（如「设备监控」）。
数据来源：连接到「mqtt in」节点（接收温度数据）。
2）拖拽「switch」节点（控制开关UI），配置：
开关状态对应指令（如开→`\"on\"`，关→`\"off\"`）。
输出连接到「mqtt out」节点，实现点击开关发送指令。
3）部署流程后，访问 `http://localhost:1880/ui` 即可看到监控面板，实现：
实时显示设备温度。
点击开关远程控制设备（如LED）。
四、不足之处
1.复杂逻辑处理能力有限
可视化编程适合线性或简单分支流程，对于复杂算法（如机器学习模型部署）、大量条件判断的场景，用节点连线实现会显得繁琐，不如传统代码直观。
2.性能瓶颈
基于 Node.js 的单线程模型，在处理高并发数据（如大规模传感器集群实时数据）时可能出现性能瓶颈，需要额外的负载均衡或分布式部署方案。
3.安全性依赖配置
默认配置下安全性较弱，需手动配置认证（如密码、OAuth）、加密传输（HTTPS）等机制，否则可能存在设备控制指令被篡改、数据泄露等风险。
4.自定义节点门槛
虽然支持自定义节点，但需要了解 Node.js 异步编程模型和节点开发规范，对非专业开发者不够友好。
5.大型项目维护成本
当流程包含大量节点和复杂连线时，可读性和可维护性下降，版本管理和团队协作不如传统代码开发工具（如 Git + IDE）成熟。
五、应用场景
1.物联网设备集成
- 连接传感器（温湿度、光照、运动检测等）和执行器（灯光、电机、阀门），实现自动化控制（如智能家居中“温度过高传感器触发灯光开启”）。
- 协议转换：将边缘设备的私有协议转换为 MQTT、HTTP 等通用协议，对接云平台。
2.数据采集与可视化
- 实时采集设备数据，通过节点处理（清洗、聚合）后，推送至仪表盘（如 Node-RED 内置的 Dashboard 节点）或第三方工具（Grafana、InfluxDB）进行可视化展示。
- 工业场景中用于设备状态监控（如生产线设备运行参数实时监控）。
3.自动化流程编排
- 构建定时任务（如每日数据备份、设备巡检指令发送）。
- 跨系统联动：例如当气象 API 预警降雨时，自动触发车库门关闭和花园灌溉系统停止。
4.边缘计算
在边缘设备（如树莓派、工业网关）上部署，实现本地数据预处理（减少云端传输量）、低延迟响应（如工厂设备异常时本地秒级停机指令）。
5.快速原型验证
物联网物联网原型开发，快速验证业务逻辑（如“传感器数据 → 云平台存储 → 手机 APP 推送”全流程），缩短从概念到原型的周期。
综上，Node-RED 凭借低代码、易扩展的特性，成为物联网领域快速开发和设备集成的优选工具，尤其在复杂场景下需结合传统编程和架构设计进行补充。
