Godemo/iot-base-station

物联网基站管理系统

项目概述

这是一个基于Go语言的物联网基站管理系统，支持多种通信协议（MQTT、CoAP、LoRaWAN），提供设备管理、数据处理、实时监控和智能告警等功能。

系统架构

┌─────────────────┐    ┌─────────────────┐    ┌─────────────────┐
│   IoT设备       │    │   数据网关       │    │   管理平台       │
│                 │    │                 │    │                 │
│ ┌─────────────┐ │    │ ┌─────────────┐ │    │ ┌─────────────┐ │
│ │ 传感器节点   │ │◄──►│ │ MQTT适配器   │ │◄──►│ │ 设备管理     │ │
│ └─────────────┘ │    │ └─────────────┘ │    │ └─────────────┘ │
│ ┌─────────────┐ │    │ ┌─────────────┐ │    │ ┌─────────────┐ │
│ │ 执行器节点   │ │◄──►│ │ CoAP适配器   │ │◄──►│ │ 数据处理     │ │
│ └─────────────┘ │    │ └─────────────┘ │    │ └─────────────┘ │
│ ┌─────────────┐ │    │ ┌─────────────┐ │    │ ┌─────────────┐ │
│ │ LoRa节点     │ │◄──►│ │ LoRa适配器   │ │◄──►│ │ 告警系统     │ │
│ └─────────────┘ │    │ └─────────────┘ │    │ └─────────────┘ │
└─────────────────┘    └─────────────────┘    └─────────────────┘

功能特性

多协议支持

• MQTT协议支持
• CoAP协议支持
• LoRaWAN协议支持
• HTTP RESTful API
• WebSocket实时通信

设备管理

• 设备注册与认证
• 设备状态监控
• 远程配置管理
• OTA固件更新
• 设备故障诊断

数据处理

• 实时数据采集
• 数据清洗与预处理
• 时序数据存储
• 数据聚合与统计
• 历史数据分析

监控与告警

• 实时监控仪表板
• 自定义告警规则
• 多级告警机制
• 多渠道通知
• 告警抑制与恢复

技术栈

后端技术

• 语言: Go 1.19+
• Web框架: Gin
• 消息队列: NATS
• 时序数据库: InfluxDB
• 关系数据库: PostgreSQL
• 缓存: Redis
• 监控: Prometheus + Grafana

通信协议

• MQTT: Eclipse Paho
• CoAP: go-coap
• LoRaWAN: ChirpStack
• HTTP: RESTful API
• WebSocket: 实时通信

前端技术

• 框架: React
• 图表库: Chart.js
• UI组件: Ant Design
• 实时通信: WebSocket

部署技术

• 容器化: Docker
• 编排: Docker Compose
• CI/CD: GitLab CI
• 监控: Prometheus + Grafana

快速开始

环境要求

• Go 1.19+
• Docker & Docker Compose
• Node.js 16+ (前端开发)
• Git

安装步骤

1. 克隆项目

   git clone https://github.com/your-username/iot-base-station.git
   cd iot-base-station
   

2. 启动依赖服务

   # 启动基础服务（不包括应用）
   docker-compose up -d postgres influxdb redis nats mqtt
   
   # 等待服务就绪
   docker-compose ps
   

3. 安装Go依赖

   go mod download
   go mod tidy
   

4. 初始化数据库

   # 创建PostgreSQL数据库
   docker-compose exec postgres psql -U postgres -c "CREATE DATABASE iot_base_station;"
   
   # 运行数据库迁移
   go run cmd/migrate/main.go up
   

5. 运行服务

   # 方式1：分别运行（推荐用于开发）
   # 终端1：启动主服务器
   CONFIG_PATH=config/config.dev.yaml go run cmd/server/main.go
   
   # 终端2：启动数据网关
   CONFIG_PATH=config/config.dev.yaml go run cmd/gateway/main.go
   
   # 终端3：启动监控服务
   CONFIG_PATH=config/config.dev.yaml go run cmd/monitor/main.go
   
   # 方式2：使用Docker Compose（推荐用于测试）
   docker-compose up -d
   

6. 运行设备模拟器（可选）

   # 新终端窗口
   go run simulations/main.go -broker=tcp://localhost:1883 -count=5 -interval=30s
   

7. 访问应用

8. 管理平台: http://localhost:8080

9. API文档: http://localhost:8080/swagger/index.html

10. 监控面板: http://localhost:3000 (Grafana)

本地开发调试

详细的本地开发调试指南请参考：本地开发调试文档

快速调试步骤

1. 创建开发配置

   cp config/config.yaml config/config.dev.yaml
   # 编辑config/config.dev.yaml，设置debug模式
   

2. 使用热重载

   # 安装Air热重载工具
   go install github.com/cosmtrek/air@latest
   
   # 启动热重载
   air -c .air.toml
   

3. 调试API

   # 注册测试设备
   curl -X POST http://localhost:8080/api/v1/devices \
   -H "Content-Type: application/json" \
   -d '{
   "name": "测试温度传感器",
   "type": "temperature_sensor",
   "protocol": "mqtt"
   }'
   
   # 获取设备列表
   curl -X GET http://localhost:8080/api/v1/devices
   

4. 测试MQTT连接

   # 订阅主题
   docker-compose exec mqtt mosquitto_sub -h localhost -t "iot/data/+/+"
   
   # 发布测试数据
   docker-compose exec mqtt mosquitto_pub -h localhost -t "iot/data/test/temperature" -m '{"temperature": 25.5}'
   

项目结构

iot-base-station/
├── README.md                 # 项目说明
├── go.mod                    # 依赖管理
├── config/                   # 配置文件
│   ├── config.yaml          # 应用配置
│   └── devices.yaml         # 设备配置
├── cmd/                      # 应用入口
│   ├── server/              # 主服务器
│   │   └── main.go
│   ├── gateway/             # 数据网关
│   │   └── main.go
│   └── monitor/             # 监控服务
│       └── main.go
├── internal/                 # 内部包
│   ├── config/              # 配置管理
│   │   └── config.go
│   ├── device/              # 设备管理
│   │   ├── device.go
│   │   └── manager.go
│   ├── protocol/            # 协议实现
│   │   ├── mqtt/
│   │   ├── coap/
│   │   └── lora/
│   ├── storage/             # 数据存储
│   │   ├── influxdb.go
│   │   └── postgresql.go
│   ├── analytics/           # 数据分析
│   │   ├── processor.go
│   │   └── aggregator.go
│   └── notification/        # 通知服务
│       ├── alert.go
│       └── notifier.go
├── pkg/                      # 公共包
│   ├── mqtt/                # MQTT客户端
│   │   └── client.go
│   ├── coap/                # CoAP客户端
│   │   └── client.go
│   ├── lora/                # LoRaWAN客户端
│   │   └── client.go
│   ├── database/            # 数据库连接
│   │   └── connection.go
│   └── security/            # 安全模块
│       └── auth.go
├── web/                      # Web界面
│   ├── static/              # 静态资源
│   └── templates/           # 模板文件
├── scripts/                  # 脚本文件
│   ├── setup.sh             # 环境设置
│   └── deploy.sh            # 部署脚本
├── docs/                     # 文档
│   ├── api.md               # API文档
│   ├── architecture.md      # 架构文档
│   └── deployment.md        # 部署文档
├── tests/                    # 测试文件
├── simulations/              # 模拟器
│   ├── devices/             # 设备模拟器
│   └── network/             # 网络模拟器
└── docker-compose.yml        # Docker配置

API文档

设备管理API

注册设备

POST /api/v1/devices
Content-Type: application/json

{
  "name": "温度传感器01",
  "type": "temperature_sensor",
  "protocol": "mqtt",
  "metadata": {
    "location": "机房A",
    "model": "DHT22"
  }
}

获取设备列表

GET /api/v1/devices?page=1&page_size=10&type=temperature_sensor

获取设备详情

GET /api/v1/devices/{device_id}

更新设备配置

PUT /api/v1/devices/{device_id}/config
Content-Type: application/json

{
  "report_interval": 30,
  "threshold": {
    "min": 10,
    "max": 35
  }
}

数据查询API

获取实时数据

GET /api/v1/data/realtime?device_id={device_id}&metric=temperature

获取历史数据

GET /api/v1/data/history?device_id={device_id}&metric=temperature&start=2023-01-01T00:00:00Z&end=2023-01-02T00:00:00Z

告警管理API

创建告警规则

POST /api/v1/alerts/rules
Content-Type: application/json

{
  "name": "温度过高告警",
  "description": "当温度超过35度时触发告警",
  "condition": "temperature > 35",
  "severity": "warning",
  "actions": [
    {
      "type": "email",
      "config": {
        "to": ["[email protected]"]
      }
    }
  ]
}

开发指南

添加新协议支持

1. 在internal/protocol/目录下创建新协议目录
2. 实现ProtocolAdapter接口
3. 在网关服务中注册新适配器
4. 添加配置选项

5. 编写测试用例

   // 协议适配器接口
   type ProtocolAdapter interface {
   Name() string
   Start() error
   Stop() error
   HandleMessage(msg Message) error
   }
   
   // 新协议实现示例
   type CustomProtocolAdapter struct {
   config CustomProtocolConfig
   }
   
   func (c *CustomProtocolAdapter) Name() string {
   return "custom"
   }
   
   func (c *CustomProtocolAdapter) Start() error {
   // 实现启动逻辑
   }
   
   func (c *CustomProtocolAdapter) Stop() error {
   // 实现停止逻辑
   }
   
   func (c *CustomProtocolAdapter) HandleMessage(msg Message) error {
   // 实现消息处理逻辑
   }
   

添加新数据处理规则

1. 在internal/analytics/目录下创建规则文件
2. 实现ProcessingRule接口
3. 在数据处理器中注册新规则
4. 添加配置选项

5. 编写测试用例

   // 处理规则接口
   type ProcessingRule interface {
   Name() string
   Apply(data Message) (ProcessedData, error)
   }
   
   // 新规则实现示例
   type CustomProcessingRule struct {
   config CustomRuleConfig
   }
   
   func (c *CustomProcessingRule) Name() string {
   return "custom_rule"
   }
   
   func (c *CustomProcessingRule) Apply(data Message) (ProcessedData, error) {
   // 实现数据处理逻辑
   }
   

部署指南

Docker部署

1. 构建镜像

   docker build -t iot-base-station .
   

2. 使用Docker Compose部署

   docker-compose up -d
   

3. 查看服务状态

   docker-compose ps
   

Kubernetes部署

1. 创建命名空间

   kubectl create namespace iot-base-station
   

2. 部署应用

   kubectl apply -f k8s/
   

3. 查看部署状态

   kubectl get pods -n iot-base-station
   

监控与运维

系统监控

• 应用指标: Prometheus + Grafana
• 日志收集: ELK Stack
• 链路追踪: Jaeger
• 健康检查: 自定义健康检查端点

告警配置

• 系统告警: 资源使用率、服务可用性
• 业务告警: 设备离线、数据异常
• 安全告警: 异常访问、认证失败

贡献指南

1. Fork 项目
2. 创建特性分支 (git checkout -b feature/AmazingFeature)
3. 提交更改 (git commit -m 'Add some AmazingFeature')
4. 推送到分支 (git push origin feature/AmazingFeature)
5. 打开 Pull Request

许可证

本项目采用 MIT 许可证 - 查看 LICENSE 文件了解详情

联系方式

如有问题或建议，请提交 Issue 或联系项目维护者

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注意: 这是一个学习项目，不建议直接用于生产环境。在生产环境中使用前，请确保进行充分的安全评估和性能测试。