# UNIHH-IOT：赋能工业数字化转型的轻量级高性能物联网平台

> **连接工业全要素 · 激活边缘新动能 · 赋能数字新制造**  
> 
> 在工业 4.0 与数字化转型浪潮下，UNIHH-IOT 致力于打破 IT 与 OT 的数据壁垒，颠覆传统工业数采平台“架构臃肿、资源吞噬、驱动耦合、只采不控”的行业痛点。前后端代码现已全面开源，为制造业企业、系统集成商及广大开发者提供开箱即用、稳定可靠的企业级物联网底座。

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## **项目仓库**
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[Github-欢迎在项目右上角点亮一颗 **Star**](https://github.com/unihh-iot/UNIHH)

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## 1. 行业背景与核心定位：赋能智能制造新时代

当前，制造业数字化转型正步入深水区。设备互联互通、数据实时汇聚与智能反向控制，已成为企业打造透明工厂、提升 OEE、实现柔性生产的关键基础设施。

然而，市面上的传统工控与物联网方案往往让企业和开发者陷入两难：
- **重型平台部署门槛高**：依赖重度云原生全家桶，动辄数 GB 内存起步，难以在边缘端工控机或资源受限场景下常驻；
- **单体架构稳定性脆弱**：传统平台常通过 JVM 类加载器动态挂载驱动，一旦某个第三方设备协议异常崩溃，便引发全平台级联宕机；
- **控制链路断层**：多数平台仅停留在“单向数据采集”阶段，面对半双工工业总线（如 RS485）的反向控制指令下发，极易出现粘包乱序与时序错帧；
- **人机交互陈旧**：许多工业级系统前端交互落后、二次开发难度大，难以满足现代化工业看板与精细化资产运维的需求。

**UNIHH-IOT 的诞生，正是为了颠覆这一现状！**  
平台创新性地采用“**分布式独立微服务驱动 + 工业级 MQTT 消息总线 + 现代 Vue 3 全栈**”架构，实现极轻量、高可靠、全链路可读可写的跨越式体验，全面赋能智能制造场景。

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## 2. 核心价值矩阵：全方位赋能业务场景

```
+-----------------------------------------------------------------------------------+
|                            UNIHH-IOT 工业全场景赋能矩阵                           |
+--------------------+------------------------------+-------------------------------+
|    针对制造企业    |      针对系统集成商/方案商   |       针对开发者/研发团队     |
+--------------------+------------------------------+-------------------------------+
| • 打通IT/OT数据孤岛 | • 极速交付 SCADA/MES 数采底座 | • 标准物模型抽象，二次开发极简|
| • 实时监测设备工况 | • 统一异构设备协议接入标准   | • 驱动底座开箱即用，拒绝重复造轮子 |
| • 设备全生命周期追踪 | • 边缘工控机低成本常驻运行   | • 前后端架构分层清晰，学习曲线平缓 |
+--------------------+------------------------------+-------------------------------+
```

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## 3. 界面实景一览：现代化的工业级视觉与交互

> 系统前端基于 **Vue 3 + Element Plus + Vite + ECharts** 打造，提供开箱即用的专业工业控制台。以下为系统真实运行效果：

### 3.1 数字化监控大盘
全景呈现设备在线率、驱动健康度、实时数采吞吐与告警态势：
![在这里插入图片描述](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-4868272/ce8f347ff99f42007b8c9171746bcabb.png)


### 3.2 协议驱动管理与毫秒级通道自检 (Ping)
直观呈现驱动运行容器、内存状态与活跃通道，支持一键发起链路 RTT 延迟探测：
![在这里插入图片描述](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-4868272/66c6a3d02a98fb9a017d57b524c44e7b.png)


### 3.3 物理设备台账与连接管理
全生命周期管理现场 PLC、智能仪表与采集网关通信参数：
![在这里插入图片描述](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-4868272/b7fc710c4d0513fdf18dca49a6f9f544.png)


### 3.4 统一物模型建模与点位绑定
支持属性（Property）、服务（Service）、事件（Event）标准化定义与寄存器动态映射：
![在这里插入图片描述](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-4868272/ea68536a52ef26de8712b8fde478ba81.png)


### 3.5 实时数据流监控与点位快照
毫秒级查看测点当前工程值、数据品质（Quality）与历史采集快照：
![在这里插入图片描述](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-4868272/32471fb5c028e04261ea340b5f5b47a6.png)


### 3.6 规则计算与智能告警联动
灵活设定阈值判断规则与报警联动动作，实现故障秒级预警：
![在这里插入图片描述](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-4868272/86edf781ca2e2124278d2548e0668f5c.png)


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## 4. 颠覆传统的四大硬核技术优势

### 4.1 颠覆传统单体：分布式微服务驱动沙箱
南向协议驱动（Modbus、西门子 S7、OPC UA 等）全部以**独立微服务进程**形态运行：
- **故障零扩散**：单驱动发生死锁、网络超时或内存泄漏，仅自身重启，主平台与其它协议持续稳定运行；
- **资源按需调配**：现场用什么协议就启动什么驱动，告别资源浪费；
- **全生命周期托管**：基于 EMQX MQTT 总线，驱动启动自动完成上线自注册、配置热更新、心跳保活与 LWT 掉线遗嘱广播。

### 4.2 颠覆“只采不控”：全链路双向读写与通道级公平锁
- **双向赋能**：兼具高并发点位轮询采集（Read/Decode）与北向控制指令毫秒级下发（Write/Encode）；
- **通道公平互斥锁 (`getChannelLock`)**：专门针对现场 RS485 半双工总线与单会话 TCP 通信设计，自动实现采集与反写串行化，彻底消除指令粘包与乱序错帧。

### 4.3 颠覆臃肿资源消耗：极致低内存与边缘原生设计
- 采用零拷贝、对象池重用与基本数据类型优先策略，大幅削减垃圾回收停顿；
- 平台经过极致堆内存调优，核心业务服务堆内存仅需 **64MB ~ 128MB**，单协议驱动仅需 **32MB ~ 64MB**，搭配 SerialGC，可在百元级树莓派或低配工控机上全天候稳定常驻。

### 4.4 颠覆繁琐开发：3 步交付全新工业协议驱动
内置高封装的 `unihh-protocol` 驱动底座，开发者只需继承基类，专注于业务报文编解码，无需编写任何 MQTT 连接、心跳与重试样板代码：

```java
@Component
@IoTDriver(code = "custom-protocol", name = "自定义协议驱动", version = "1.0.0")
public class CustomDriverPlugin extends AbstractDriverPlugin {

    @Override
    public boolean openConnection(DeviceConfig config) throws Exception {
        // 与现场设备建立长连接
        return true;
    }

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

    @Override
    public boolean writePoint(DeviceConfig config, String pointCode, String address, Object value, String dataType) throws Exception {
        // 响应反控指令，向物理设备寄存器精准回写
        return true;
    }
}
```

---

## 5. 整体架构与技术选型

### 5.1 整体分层架构

```text
+-----------------------------------------------------------------------------------+
|                            物理设备与现场工业总线 (物理层)                        |
|       Modbus PLC/仪表  |  西门子 S7-200/300/1200/1500  |  OPC UA Server / SCADA   |
+----------------------------------------+------------------------------------------+
                                         | 物理网络 (TCP/IP / 串口 RS485)
                                         v
+-----------------------------------------------------------------------------------+
|                        分布式独立协议驱动服务 (南向驱动层)                        |
|   [Modbus 驱动 :28011]   |   [西门子 S7 驱动 :28012]   |   [OPC UA 驱动 :28013]   |
|   继承 AbstractDriverPlugin 基类，由 BaseDriverMqttManager 自动托管 MQTT 总线通信 |
+----------------------------------------+------------------------------------------+
                                         | EMQX MQTT 总线 (数据上报 / 心跳 / 遗嘱 / 反控)
                                         v
+-----------------------------------------------------------------------------------+
|                           核心工业消息总线 (消息层)                               |
|                  EMQX Broker 集群  <=======>  Redis 缓存 / 在线状态               |
+----------------------------------------+------------------------------------------+
                                         | 共享订阅 / 专属主题广播
                                         v
+-----------------------------------------------------------------------------------+
|                         核心业务微服务群 (应用与平台层)                           |
|  [统一网关 unihh-gateway :28000]                                                  |
|       |-- REST/JWT 路由与鉴权 --> [管理中心 unihh-admin :28001] (物模型/设备/驱动管理) |
|       `-- REST/数据流转发 ------> [数据中心 unihh-data :28002] (规则引擎/数据入库) |
+----------------------------------------+------------------------------------------+
                                         | 策略路由 (StorageEngineRouter)
                                         v
+-----------------------------------------------------------------------------------+
|                             多形式持久化存储 (存储层)                             |
|    TDengine (时序)  |  TimescaleDB / InfluxDB  |  MySQL 8.0 (业务)  |  Redis 缓存 |
+-----------------------------------------------------------------------------------+
```

### 5.2 技术栈与核心微服务一览

- **前端平台**：Vue 3.4、Vite 5、Element Plus、ECharts、Axios
- **后端框架**：Java 8 / 17、Spring Boot 2.7.x、Maven 多模块
- **消息总线**：EMQX 5.x（MQTT 5.0 协议标准）
- **混合持久化**：TDengine 3.x（海量时序数采）、MySQL 8.0（业务资产配置）、Redis（高频状态缓存）

| 服务模块 | 角色类型 | 默认端口 | 职责定位 |
| :--- | :--- | :--- | :--- |
| **`unihh-gateway`** | 统一网关 | `28000` | 统一请求路由分发、CORS 跨域安全处理、JWT 鉴权拦截 |
| **`unihh-admin`** | 管理中心 | `28001` | 设备资产台账、物模型动态定义、驱动全生命周期、反向控制指令下发 |
| **`unihh-data`** | 数据中心 | `28002` | 工业点位数据清洗校准、规则引擎计算、告警触发、存储策略分流 |
| **`unihh-driver-modbus`** | 协议驱动 | `28011` | Modbus TCP/RTU 协议独立驱动，多从站轮询采集与寄存器反写 |
| **`unihh-driver-s7`** | 协议驱动 | `28012` | 西门子 S7-200/300/1200/1500 PLC 驱动，DB 块及各存储区读写 |
| **`unihh-driver-opcua`** | 协议驱动 | `28013` | OPC UA 协议驱动，NodeId 点位订阅与方法调用 |
| **`unihh-frontend`** | 前端控制台 | `5173` | Vue 3 工业大屏与全功能运营管理界面 |

---

## 6. 3 分钟极速上手体验

### 第一步：一键启动 EMQX 工业消息总线
平台官方提供预置好鉴权配置的专用 Docker 镜像：
```bash
docker run -d --name unihh-emqx \
  -p 1883:1883 \
  -p 8083:8083 \
  -p 8084:8084 \
  -p 8883:8883 \
  -p 18083:18083 \
  registry.cn-shenzhen.aliyuncs.com/deversun/unihh-emqx:v20261009
```

### 第二步：导入数据库脚本
1. 在 MySQL 8.0 中创建数据库 `unihh_iot`；
2. 执行业务初始化脚本：`db/unihh_iot.sql`；
3. *(可选)* 若需启用高性能时序存储，执行：`db/tdengine_schema.sql`。

### 第三步：按序启动微服务
在开发环境或终端中依次启动核心服务：
1. 启动统一网关：`unihh-gateway` (`:28000`)
2. 启动管理中心：`unihh-admin` (`:28001`)
3. 启动数据中心：`unihh-data` (`:28002`)
4. 启动所需驱动：如 `unihh-driver-modbus` (`:28011`)

### 第四步：启动前端控制台
```bash
cd unihh-frontend
npm install    # 或 pnpm install
npm run dev
```
浏览器访问 `http://localhost:5173` 即可进入系统。

### 第五步：默认访问清单

| 系统入口 | 访问地址 | 用户名 | 默认密码 |
| :--- | :--- | :--- | :--- |
| **UNIHH-IOT 平台管理端** | `http://localhost:5173` | `admin` | `unihhiot` |
| **EMQX Dashboard 控制台** | `http://localhost:18083` | `admin` | `public` |
| **MQTT 内部总线认证** | `tcp://localhost:1883` | `unihh` | `unihh` |

---

## 7. 典型赋能落地场景

- 🏭 **智慧车间与数字工厂**：作为企业 SCADA / MES 的实时数据底座，打通注塑机、机床、PLC 与各类仪表的双向数据链路。
- 🖥️ **边缘智能软网关**：运行在工控机、树莓派等边缘设备上，实现“就地采集、边缘计算、断网暂存、反控执行”。
- ⚡ **智慧能耗与动环监控系统**：对园区配电回路、温湿度、UPS、精密空调的高频采集与时序分析。
- 📦 **装备制造设备远程运维**：设备出厂自带联网中台，实现设备运行工况实时透传与远程故障诊断。

---

## 8. 开源协议与社区生态

本项目严格遵循商业友好的 **[Apache License 2.0](https://github.com/unihh-iot/UNIHH/blob/main/LICENSE.txt)**开源协议，支持个人及企业用户**免费商用、自由修改与分发**。

- 💡 **期待您的加入**：欢迎在 Issue 中反馈现场遇到的工业协议与设备兼容性场景；
- 🚀 **共建协议生态**：欢迎提交 Pull Request，一起扩充 BACnet、DL/T 645、三菱 MC、欧姆龙 FINS 等更多南向驱动插件；
- ⭐ **支持开源**：如果您觉得本项目对您的工作、项目或学习有所帮助，欢迎在项目右上角点亮一颗 **Star**！

连接工业全要素 · 激活边缘新动能 · 赋能数字新制造    在工业 4.0 与数字化转型浪潮下，UNIHH-IOT 致力于打破 IT 与 OT 的数据壁垒，颠覆传统工业数采平台“架构臃肿、资源吞噬、驱动耦合、只采不控”的行业痛点。前后端代码现已全面开源，为制造业企业、系统集成商及广大开发者提供开箱即用、稳定可靠的企业级物联网底座。

UNIHH-IOT：赋能工业数字化转型的轻量级高性能物联网平台（前后端全开源）

物联网

后端

前端

UNIHH-IOT是面向工业4.0的开源物联网平台，采用分布式微服务架构，实现IT/OT数据融合与设备双向控制。核心优势包括极低内存占用（64MB起）、支持Modbus/S7/OPCUA等协议、提供Vue3现代化控制台，覆盖设备管理、物模型建模与智能告警，赋能制造业数字化转型。

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