IIoT数据的实时可视化

作者：社区 / 开发者
2024年9月24日

随着工业物联网（IIoT）的日益普及，连接的设备和传感器产生了大量数据，您需要一种有效的方法来捕获、存储和可视化所有这些数据。通过有效的数据可视化和分析，您可以转换原始数据为可操作见解，并做出明智的决策。本文将分解Grafana、Node-RED以及时序数据库等工具，包括它们对您的IIoT工作负载的好处。

什么是Node-RED？

Node-RED是一个开源的视觉编程工具，最初由IBM开发。它采用基于流的方法，结合物联网（IoT）和其他事件驱动应用程序，使用户能够通过API和在线服务以最小的代码连接IIoT设备。

Node-RED的构建模块包括节点、流、上下文、消息等，简化了物联网工作流程。它提供了一个可视化界面，用户可以在画布上拖放节点，并通过线条将它们连接起来，以定义数据流。节点可以代表不同的组件或功能。例如，各种节点可以收集传感器数据、处理信息或触发操作。通过消除长串代码，您可以快速原型设计和部署IIoT解决方案。

Node-RED有几种应用

• 能源管理：Node-RED通过整合智能电表、太阳能板和其他能源数据，帮助创建节能解决方案，以优化消费并降低成本。
• 供应链监控：在物流领域，Node-RED可以跟踪运输中的货物位置和状况，确保它们按时并以最佳状态到达目的地。
• 智能制造：在工业环境中，您可以通过连接各种传感器和系统，使用Node-RED监控设备性能，预测维护需求，并优化生产流程。

什么是时序数据库？

时序数据库（TSDBs）是专门处理带时间戳或时序数据的系统。这些数据库针对收集、存储、检索和处理按时间索引的数据点进行了优化。您通常在需要监控传感器读取、股票价格或系统日志等随时间变化的情况时使用TSDBs。

随着工业物联网（IIoT）的发展，设备和传感器不断生成大量带有时标的精准数据。因此，你需要时间序列数据库（TSDBs），因为它们可以处理高写入和查询负载，优化基于时间的数据存储，并提供对近期和历史数据点的快速访问。管理带有时标数据的关键特性和优势包括以下内容

• 针对高速数据摄取进行优化，它们可以处理来自各种IIoT设备的快速数据流入，而不会出现瓶颈。
• TSDBs可以水平扩展以适应IIoT系统中生成的时间序列数据增长。
• TSDBs提供专门的查询语言和函数，可以轻松地对时间序列数据进行聚合、过滤和分析，使用户能够检测特定时间间隔内的模式、趋势和异常。
• 为了管理生成的大量数据，TSDBs通常包含内置数据压缩技术，在降低存储成本的同时，不会牺牲查询性能。
• TSDBs支持实时数据分析，允许企业监控系统、检测问题并在事件发生时做出响应，这在动态物联网环境中至关重要。

介绍Grafana及其在可视化IIoT数据中的作用

Grafana是一个开源的监控和可观察性平台，擅长可视化时间序列数据。它允许您创建动态和交互式仪表板。Grafana对于需要实时监控和分析物联网数据的业务和开发人员非常有用。通过将原始数据转换为视觉图表和图形，Grafana帮助团队发现趋势、异常和有价值的信息。

它支持许多TSDBs，例如InfluxDB、Prometheus和TimescaleDB，并允许您直接将数据拉入自定义仪表板。您可以将Grafana连接到Node-RED所输入的TSDB。这使得可以实时可视化Node-RED处理的数据，并全面查看整个物联网生态系统。您可以构建显示物联网系统当前历史趋势的仪表板，甚至为特定条件设置警报。

以下是使用Grafana进行监控和实时洞察的一些好处

• Grafana非常灵活且易于使用。用户可以创建符合他们需求的仪表板。仪表板可以显示从简单线图到复杂热图的各种可视化。
• 使用Grafana，用户可以实时监控IIoT数据。当停机或延迟代价高昂或关乎安全时，这一点至关重要。
• Grafana有一个可配置的警报系统，可以通知用户关于诸如温度上升或压力下降等事件。
• Grafana可以与许多数据源和工具集成，包括Node-RED和各种TSDBs。这使得Grafana成为物联网监控的绝佳解决方案——它可以融入现有的工作流程。
• Grafana可以处理大量时间序列数据，非常适合监控复杂的物联网部署。

Node-RED、TSDB和Grafana的集成

Node-RED如何连接物联网设备和系统

Node-RED是物联网生态系统中的中心枢纽，您可以使用可视化编程界面连接设备、传感器、API和其他系统。使用Node-RED，您可以通过拖放表示不同组件或功能的节点来设计工作流程。您可以配置节点以从物联网设备收集数据、处理数据并将其发送到其他系统或数据库。您无需编写代码即可连接所有物联网部件，使Node-RED成为构建和管理复杂物联网系统的强大工具。

在TSDB中存储数据以实现高效检索和分析

一旦Node-RED从您的物联网设备收集数据后，下一步就是存储这些数据以供日后检索和分析。这就是时间序列数据库发挥作用的地方。Node-RED可以配置为直接将带时间戳的数据发送到时间序列数据库（TSDB）如InfluxDB或TimescaleDB。TSDB专为处理物联网设备产生的数据量而设计，以允许快速查询和分析。使用TSDB，您可以确保您的物联网数据以既高效又可扩展的方式存储，以便快速访问历史数据并进行高级分析。

使用Grafana仪表板可视化IoT数据

在TSDB中，Grafana是可视化层，它将原始数据转换为洞察。Grafana连接到TSDB，拉取数据，并通过交互式和可定制的仪表板呈现。这些仪表板可以显示实时数据、历史趋势，甚至以可视化格式展示预测分析。用户可以配置Grafana显示不同的指标，设置警报，并实时监控物联网系统。Node-RED、TSDB和Grafana提供了一套完整的解决方案，用于管理和可视化物联网数据，以便您做出基于数据的决策并改进您的运营。

为您的工业物联网（IIoT）工作负载带来的好处

• 在IIoT环境中，Node-RED与时间序列数据库和Grafana结合使用，为您提供端到端的数据流。IIoT环境提供了一个用户界面，无需编码即可连接到各种物联网设备和系统，从而加快开发速度，并使更改或扩展您的IIoT项目变得更加容易。
• 与TSDB结合使用时，Grafana提供实时监控。您可以在自定义仪表板上可视化您的IIoT数据，并实时查看您的运营状况。实时可视化有助于您发现问题、了解趋势并快速做出决策，这对于防止停机或低效至关重要。
• 您需要Node-RED和TSDB来管理IIoT设备的时间戳数据。TSDB专为大数据流设计，因此数据存储效率高，可以快速分析。这意味着更好的性能和更低的成本，尤其是在长期数据保留和分析方面。
• 它是可扩展的，非常适合不断增长的物联网工作负载。随着您添加更多设备和数据点，您可以将TSDB和Grafana配置扩展以处理更多数据，而不会出现性能下降。Node-RED也非常灵活，因此您可以根据业务发展添加新的设备或系统。
• 使用Node-RED、TSDB和Grafana实现预测性维护。Node-RED从传感器和机器收集数据，TSDB存储它，Grafana显示模式，这样您就可以在设备故障之前预测其故障。预防性维护可节省成本，延长设备寿命，并防止意外。

为什么将您的IIoT工作负载与Node-RED + 时间序列数据库和Grafana集成？

将您的IIoT工作负载与Node-RED和Grafana结合使用，为您提供了一套完整且强大的解决方案，用于管理、分析和可视化您的物联网数据。Node-RED具有可视化编程界面，用于集成多个物联网设备，而Grafana具有动态、可定制的仪表板，可实时可视化TSDB中的数据。集成支持高级分析，使预测性维护策略能够防止设备故障、减少停机时间并优化维护计划。

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本篇文章由Mercy Kibet撰写。Mercy是一位全栈开发者，擅长学习和撰写有关新潮有趣的技术栈。