系统架构
ThingsPanel设计优势：
- 高性能分布式架构：使用领先的开源技术构建，支持水平扩展，单节点支持万级设备接入，集群可处理百万级设备。
- 灵活的插件化设计：通过插件方式可方便地增加新的功能和适配新的设备，支持协议、数据库、服务的灵活扩展。
- 高可用性保障：集群中的每个节点都是对等的，无单点故障，支持服务自动容错和恢复。
- 开放的集成能力：提供标准化的 API 接口，支持第三方系统快速集成。
参见如下架构图及关键组件。
ThingsPanel系统架构图
说明：
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设备接入服务：ThingsPanel 支持多种通信协议，包括 Modbus、HTTP、TCP、OPC-UA 等，通过对应的设备接入服务与 IoT 设备进行连接和通信。这种设计可以帮助用户轻松扩展到新的设备和协议，确保与众多 IoT 设备的兼容性。
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MQTT Broker集群：VerneMQ、GMQTT 等各种知名的 MQTT Broker，为 IoT 设备提供高性能、高可靠性的消息传递服务。可以根据需求选择合适的 Broker。
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数据库：支持多种数据库如 Cassandra 和 TDengine 等分布式存储数据库，这提供了数据的高可用性、扩展性和灵活性，为 IoT 提供了高效、可靠的数据存储解决方案。可以根据实际需求选择合适的数据库。
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部署：ThingsPanel 的架构设计考虑到了高可用性和扩展性，确保没有单点故障，每个组件都可以进行水平扩展。
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设备接入服务：通过设备接入服务的设计，ThingsPanel 可以轻松地扩展新的功能和服务，满足不断变化的业务需求。
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插件化：协议、数据库和 Broker 都是通过插件的形式实现的，这种模块化的设计可以方便地增加新的功能和适配新的设备，同时也使得维护更为简单。
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跨平台接入：ThingsPanel 支持多种终端接入，包括移动端、Web 端等。这意味着用户可以在任何设备上访问和管理他们的物联网设备。
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API接口体系：
- REST API：提供标准的 HTTP 接口，支持设备管理、数据查询等操作
- WebSocket：支持实时数据推送和设备状态监控
- 认证机制：支持 Token、签名等多种认证方式
- 数据服务：支持实时数据订阅、历史数据查询、批量数据处理等功能
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集中管理：ThingsPanel 作为核心的管理平台，可以集中处理多种设备、协议和存储的数据，这简化了管理工作并提高了效率。
ThingsPanel物联网消息总线架构图 (IoT Message Bus Architecture)
架构概述
该架构以 “统一消息总线（Unified Message Bus）” 为核心，构建了一个松耦合、高扩展、可观测的物联网耦合组织体系。 它通过适配层屏蔽不同协议差异（MQTT、Kafka 等），实现上下行消息的规范化处理、流式计算与命令控制。
整体结构可以概括为三层：
| 层级 | 模块 | 功能定位 |
|---|---|---|
| 接入层（Adapter Layer） | 适配器（MQTT / Kafka / 其他） | 接入多种通信协议并转化为统一总线格式 |
| 核心层（Message Bus Layer） | 统一消息总线、Uplink/Downlink 流 | 承载上行与下行消息流动，实现解耦与隔离 |
| 处理层（Processing & Automation Layer） | 上行消费、流处理、转发、自动化、下行命令组装 | 实现数据处理、规则引擎、控制下发等业务逻辑 |
模块功能说明
1. 消息总线适配层（Adapters）
- 支持 *MQTT、Kafka 等多种消息队列。
- 通过适配器模块将设备消息转化为统一的总线格式。
- 屏蔽不同底层通信协议的差异，为上层提供一致的接口。
✅ 好处： 新增协议接入时无需修改上层业务逻辑。
2. 统一消息总线（Message Bus）
-
架构的核心通信枢纽。
-
提供**上行（Uplink）与下行（Downlink）**双向消息流：
- Uplink：设备 → 平台（状态上报、事件通知等）
- Downlink：平台 → 设备（控制指令、配置下发等）
-
支持主题（Topic）机制，实现灵活订阅与广播。
✅ 好处：
- 解耦设备端与业务端；
- 实现多模块并行开发；
- 提高系统扩展性与稳定性。
3. 上行数据处理链
| 模块 | 功能 |
|---|---|
| 上行规范消费 | 消息解析、校验、格式转换为标准化数据模型 |
| 流处理 | 实时规则计算、窗口聚合、数据过滤 |
| 转发模块 | 将结果数据推送至下游系统（数据库、告警、分析平台） |
| 自动化/规则引擎 | 基于事件触发动作（例如报警、控制命令、工作流） |
✅ 价值： 实现实时决策与业务联动，使 IoT 数据具备可操作性。
4. 下行控制链
| 模块 | 功能 |
|---|---|
| 下行规范消费 | 将上层命令转化为设备可识别的协议格式 |
| 配置/控制模块 | 管理下发策略（限流、重试、优先级、超时控制） |
✅ 价值： 提高命令可靠性和可控性，确保设备操作安全有效。
架构优势
| 优势类别 | 说明 |
|---|---|
| 统一通信标准 | 通过消息总线实现协议统一与主题化管理 |
| 高扩展性 | 适配层与总线解耦，可自由扩展设备类型与协议 |
| 高可维护性 | 各处理模块独立部署与扩展，方便灰度与热更新 |
| 实时与可靠性 | 流式处理与策略控制模块确保数据实时与命令可靠 |
| 业务灵活性 | 可快速实现复杂业务逻辑 |
| 生态兼容性 | 易于与大数据、AI、告警、存储系统对接 |
对用户与企业的价值
| 用户/企业类型 | 获得的价值 |
|---|---|
| 设备厂商 | 快速接入平台，无需关注底层协议适配 |
| 开发者 | 使用统一接口实现数据消费与控制逻辑 |
ThingsPanel物联网平台数据流架构图IoT Platform Data Flow Architecture
该架构设计了一个五层数据处理流水线，负责管理从物联网设备到应用/数据库的全部上行和下行数据流。
核心架构层次与职责
| 层次 | 核心职责 | 举例说明 |
|---|---|---|
| Adapter (协议适配) | 屏蔽协议差异，统一数据格式。 | 消息队列适配，支持 MQTT、Kafka 。 |
| Uplink (上行处理) | 路由、解码、分发上行数据。 | 调用 Processor 解码，将遥测数据发往 Storage 和 Forwarder。 |
| Processor (数据处理) | 执行脚本，完成数据的编解码（原始 $\leftrightarrow$ 标准 JSON）。 | 运行 Lua 脚本将设备自定义格式 数据转换为平台标准 JSON。 |
| Storage (存储) | 优化写入数据库。 | 批量写入遥测历史、更新最新值、存储属性/事件。 |
| Downlink (下行指令) | 处理平台指令请求，编码后下发给设备。 | 将 API 的命令请求编码，通过 Adapter 发送给设备。 |
价值分析与对比
解决的核心问题
| 针对痛点 | 解决方案 |
|---|---|
| 代码耦合、难以维护 | 引入五层架构，职责分离，如 Adapter 仅负责协议，Processor 仅负责脚本。 |
| 协议扩展困难 | Adapter 层抽象，支持 MQTT、Kafka，未来新增协议只需实现新的 Adapter 即可。 |
| 处理性能瓶颈 | 采用 Channel 异步处理、批量写入（遥测）、脚本缓存、协程池等机制，实现高并发、高性能。 |
| 缺乏监控 | 完善日志、指标体系（Prometheus），增强 可观测性。 |
核心好处（架构优势）
- 高扩展性（协议无关）:
Adapter/Publisher接口的设计使得新协议接入成本极低。 - 高并发与高性能:
- 异步消息总线（Bus/Channel）: 实现层与层之间的解耦和背压控制。
- 批量写入: 对遥测数据进行性能优化。
- 脚本沙箱与缓存: 保障执行效率和安全性。
- 高内聚低耦合: 各层模块高度独立，便于单元测试、模块替换和独立维护。
- 功能完备: 全面覆盖了数据解码、网关拆分、历史数据、心跳状态、指令下发、数据转发等物联网核心功能。
同类对比的优势
该架构的优势在于其清晰的分层和对关键性能点的优化：
- 设计模式应用得当: 有效应用了生产者-消费者模式（Channel）、适配器模式（Adapter）、策略模式（Processor），避免了“大函数体”的混乱。
- 兼顾性能与功能: 既有高性能的处理机制（批量写入、异步），又具备复杂的业务处理能力（网关拆分、历史数据支持）。
- 数据流向可控: 上下行链路职责清晰，故障定位和流程追踪更加简单。
对用户（平台使用者）的价值
| 方面 | 用户价值 |
|---|---|
| 稳定性和可靠性 | 高并发、异步处理和容错设计（后续优化）保证数据不丢失、不积压。 |
| 快速接入新设备 | Processor 层抽象，用户只需编写不同设备的编解码脚本（Lua），即可快速对接新设备和自定义协议。 |
| 灵活的平台集成 | Forwarder 机制允许将处理后的标准数据转发到其他系统（如大数据湖、业务应用），方便平台间的集成。 |
| 可观测性 | 完善的日志和监控指标，使得运维人员能够快速发现和定位问题。 |