Docker容器实现边缘采集

一

Node-RED环境搭建

Node-RED是构建物联网（IoT，Internet of Things）应用程序的一个强大工具，其重点是简化代码块的“连接”以执行任务。它使用可视化编程方法，允许开发人员将预定义的代码块（称为“节点”，Node）连接起来执行任务。连接的节点，通常是输入节点、处理节点和输出节点的组合，当它们连接在一起时，构成一个“流”（Flows）。

Node-RED网关开发环境安装流程

docker环境如何部署，网上已经有很多教程，这里不再说明，推荐参考官方安装说明。

二

项目镜像安装

docker安装项目文件非常的简单，只需要两条指令即可实现Node-RED开发环境部署，其中第一条通过“docker pull 存储库名称”，就可以项目镜像，也可以通过“docker --help”查询指令说明。

docker --help指令（部分）

从Node-RED 1.0开始，Docker Hub上的存储库已重命名为“nodered/node-red”，使用“docker pull nodered/node-red”拉取项目镜像。

要以最简单的形式在 Docker 中运行，只需运行：

docker run -it -p 1880:1880 -v node_red_data:/data --name mynodered nodered/node-red

让我们解读下指令：

docker run：运行容器；

-it：打印安装会话，可以省略；

-p：配置本地端口和外部映射端口；

-v node_red_data:/data：挂载一个名为“node_red_data”的docker到容器/数据目录；

--name mynodered：命名为“mynodered”；

nodered/node-red：镜像地址；

只使用“Docker run”不先拉取项目镜像也是可以的，该指令会查询本地镜像如果没有就会自动从Docker Hub存储库下载项目镜像；

其他的自定义安装建议仔细阅读Node-RED官方文档后进行，笔者这里只是介绍这个工具的一种用法，不使用自定义安装功能。

三

安装插件

通过Node-RED默认安装环境是无法实现RTU设备的边缘采集，还需要通过安装不同的功能插件才能实现，安装Modbus功能插件（node-red-contrib-modbus）实现Modbus RTU/Modbus TCP协议转换和边缘采集，安装数据库插件（node-red-node-mysql）实现边缘采集数据的存储，除了安装插件还需要少量的“javascript”脚本转换格式和数据上报等。

好在安装插件的过程可以通过可视化网页界面实现，无需理解复杂的安装指令，这也是Node-RED的优点之一，在地址栏中输入部署Node-RED环境的IP地址和端口，这里为192.168.88.5:1880。

打开右上角的菜单，选择节点管理，点击“安装”，搜索框中输入Modbus功能插件（node-red-contrib-modbus）和数据库插件（node-red-node-mysql）。

成功安装节点后在工具栏新增以下节点：

“node-red-contrib-modbus”节点作者，制作了不同用法的示例，可以通过导入功能，测试理解不同节点的功能，强烈建议多去理解这些实例，方便后续使用。

四

网关实现

添加“Modbus read”节点周期查询Modbus设备状态，第一需要配置Modbus设备的地址，笔者这里使用“Modbus Slave”软件模拟，地址为192.168.88.100:8890：

图左通过双击打开“Modbus read”配置界面，图右新增Modbus设备连接地址，图中配置寄存器参数，这里以地址0x0000的保持寄存器为例，配置“Poll Rate”查询周期。

使用“function”节点提取“Modbus read”节点周期查询的数据，双击打开函数节点，编辑以下脚本：

msg.payload=msg.payload.data;

msg.payload=msg.payload.slice(0,1);

return msg;

使用“template”将“function”节点处理的结果进行打包，这里将数据打包为JSON数据：

最后通过TCP连接将数据传输到指定服务器：

“6”为“DEBUG”节点用于调试，通过上述配置就可以将Modbus TCP指令采集到的数据转换为JSON数据并将数据上报到指定服务器：

也可以通过Node-RED提供的MQTT连接节点将数据传输到服务器，同时也可以通过“mysql”节点将将采集数据通过sql语句传输到数据库。

采集上报数据库与MQTT服务器流程举例

至此，一个简单的边缘采集网关搭建完成。