前言

為什么要寫本書

“AI向左，IoT向右”。2023年，OpenAI推出了GPT-4文本生成AI系統(tǒng)，英偉達推出了全棧AI芯片工具和平臺，蘋果發(fā)布了Vision Pro。這些技術(shù)的出現(xiàn)，改變了AI開發(fā)的基礎(chǔ)技術(shù)棧模式并帶來了全新的交互方式，將AI推向了普通用戶。這一年是AI領(lǐng)域不平凡的一年。

面對真實的物理世界，采集不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)、控制不同的設(shè)備并且對接到IT系統(tǒng)需要跨領(lǐng)域的學(xué)科知識和技術(shù)，涉及電氣領(lǐng)域、自動化領(lǐng)域、工業(yè)控制領(lǐng)域、傳感器領(lǐng)域、智能家居領(lǐng)域等。各物聯(lián)網(wǎng)工程采用的技術(shù)各不相同，既包括來自20世紀(jì)70年代的PLC技術(shù)，也包括近幾年的ZigBee、LoRa等無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。同時，真正的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用還需要由專業(yè)人士完成。在這樣的背景下，物聯(lián)網(wǎng)平臺開始蓬勃發(fā)展，而Node-RED憑借優(yōu)秀的擴展性和活躍的開發(fā)社區(qū)成為全球最為成熟的開源物聯(lián)網(wǎng)平臺。目前，越來越多的商業(yè)項目采用Node-RED作為基礎(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)低代碼平臺。

Node-RED以Node.js作為基礎(chǔ)開發(fā)技術(shù)，采用JavaScript或者TypeScript進行編碼，降低了入門門檻。同時，全球開發(fā)者提供了4000余個節(jié)點組件（截至2023年12月），涵蓋基于各種物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議和硬件連接的現(xiàn)成方案。但是，當(dāng)你準(zhǔn)備把Node-RED引入實際的工程項目時，還會面臨很多實際的挑戰(zhàn)，包括如何構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)，如何進行軟硬件選型，團隊如何協(xié)作進行Node-RED開發(fā)，如何將Node-RED嵌入自己的項目，如何開發(fā)一個適合項目使用的節(jié)點等。應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，缺乏系統(tǒng)的學(xué)習(xí)資料和文獻，更多是零散的在線資料，這促使我編寫了這本體系化的Node-RED實戰(zhàn)參考書，希望通過真實案例的分析和Node-RED項目化技術(shù)的介紹總結(jié)出Node-RED商業(yè)項目的最佳實踐。

讀者對象

本書面向?qū)ode-RED有一定使用經(jīng)驗，希望將Node-RED引入實際項目的讀者。

? IT工程師：無論前端工程師還是后端工程師，都可通過Node-RED完成物聯(lián)網(wǎng)后臺的數(shù)據(jù)采集和控制，并通過HTTP、WebSocket、MQTT等常用的協(xié)議來對接前端界面，實現(xiàn)完整應(yīng)用。

? OT工程師：可將已經(jīng)熟悉的各種自動化控制器接入Node-RED，然后通過Node-RED的流程編排和低代碼能力完成后續(xù)信息化工作，并配合dashboard節(jié)點的使用配置出應(yīng)用界面，完成獨立的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用或者對接應(yīng)用系統(tǒng)。

? 技術(shù)愛好者和創(chuàng)客：可以采用Node-RED和配套的樹莓派硬件等，方便地開發(fā)系統(tǒng)原型，完成驗證工作，同時利用Node-RED的擴展能力，構(gòu)建適合項目的軟硬件方案。

? 科技企業(yè)的技術(shù)負(fù)責(zé)人：初創(chuàng)企業(yè)、集成商、大型企業(yè)的IT部門技術(shù)負(fù)責(zé)人可以改變目前正在開發(fā)或者使用的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的技術(shù)選型，降低開發(fā)成本，提高對未來不斷變化的場景的應(yīng)對能力，甚至可以彌補自身開發(fā)團隊的短板，突破更多的應(yīng)用瓶頸。

本書特色

? 物聯(lián)網(wǎng)工程全面解析：本書全面講解了物聯(lián)網(wǎng)工程的技術(shù)架構(gòu)、數(shù)據(jù)庫選擇、數(shù)字孿生和AI視覺識別等技術(shù)，同時梳理了物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)棧和開發(fā)語言，方便開發(fā)人員從傳統(tǒng)的IT項目開發(fā)轉(zhuǎn)移到物聯(lián)網(wǎng)項目開發(fā)。

? 實踐導(dǎo)向和解決方案：四大實戰(zhàn)案例涵蓋了常見的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景，不僅完整地演示了Node-RED實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的過程，還衍生到了項目準(zhǔn)備、軟硬件選型、項目實施、項目部署等全流程。

? 清晰而深入的講解：以簡潔清晰的語言解釋復(fù)雜的概念，并提供大量的系統(tǒng)截圖、表格和源代碼。無論初學(xué)者還是有經(jīng)驗的專業(yè)人士，都能輕松理解書中的內(nèi)容，并建立起扎實的理論基礎(chǔ)。

? 最新技術(shù)和前沿趨勢：本書保持與Node-RED最新技術(shù)和前沿趨勢同步，并特別建立了Node-RED中文站點。希望通過此站點建立Node-RED中文應(yīng)用圈，交流最新的Node-RED技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和發(fā)展趨勢，為讀者應(yīng)對未來的挑戰(zhàn)做好準(zhǔn)備。

? 豐富的學(xué)習(xí)資源：除了書中的內(nèi)容，本書配套的Node-RED中文站點還提供了豐富的學(xué)習(xí)資源，包括共享的流程、配置文件、視頻文件等。這些資源將幫助你鞏固所學(xué)的知識，并促進你與其他讀者和專家的互動交流。

如何閱讀本書

本書繼我和朱迪編寫的《Node-RED物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)技術(shù)詳解》之后推出，利用Node-RED搭建真實的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，以工程化思維為導(dǎo)向，為打算利用Node-RED搭建真實物聯(lián)網(wǎng)項目的讀者提供完整的實踐指南。全書內(nèi)容分為9章。

? 第1章介紹物聯(lián)網(wǎng)工程的系統(tǒng)架構(gòu)，包括物聯(lián)網(wǎng)平臺、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、數(shù)字孿生和時序數(shù)據(jù)庫等。

? 第2章介紹如何使用Node-RED官方的重要擴展節(jié)點，同時介紹了如何使用dash-board節(jié)點構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集界面。

? 第3章介紹如何通過合理的流程結(jié)構(gòu)規(guī)劃、消息設(shè)計和流文件的項目化管理來實現(xiàn)Node-RED的團隊開發(fā)模式。

? 第4章介紹如何開發(fā)自定義節(jié)點。

? 第5章介紹如何將Node-RED嵌入用戶的系統(tǒng)。

讀者可以通過以上內(nèi)容全面了解如何使用Node-RED快速完成物聯(lián)網(wǎng)端到端的開發(fā)，再通過第6～9章模擬各種工程場景的實戰(zhàn)案例，掌握如何將Node-RED應(yīng)用到自己的工程實踐中。

? 第6章介紹數(shù)據(jù)采集實戰(zhàn)，通過RS485連接空氣傳感器監(jiān)控空氣質(zhì)量，然后展現(xiàn)在Dashboard中。

? 第7章介紹智能家居實戰(zhàn)，通過樹莓派搭建物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，集成小米智能家居產(chǎn)品，實現(xiàn)智能家居系統(tǒng)。

? 第8章介紹智能辦公實戰(zhàn)，通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、傳感器、控制器搭建完整的軟硬件一體化的智能辦公室。

? 第9章介紹智能節(jié)能實戰(zhàn)，通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和電量監(jiān)控設(shè)備進行電量的采集，并將采集到的電量數(shù)據(jù)集成到自己的前端系統(tǒng)中，打造一個完整的物聯(lián)網(wǎng)檢測項目。

資源和勘誤

本書配套的Node-RED中文站地址為http://www.nodered.org.cn，讀者可以從中訪問Node-RED實例，并直接體驗和測試實例流程，也可以下載實例代碼。伴隨技術(shù)的更新，該網(wǎng)站會提供Node-RED最新技術(shù)的中文文檔。

由于作者水平有限，書中難免會出現(xiàn)一些錯誤或者不準(zhǔn)確的地方，懇請讀者批評指正。聯(lián)系郵箱為6067953@qq.com，微信號為CubeTech。

致謝

感謝成都縱橫智控科技公司的胡濤、Easy、Enjoyment，他們提供了Modbus的案例和技術(shù)協(xié)助。

感謝北京五一視界數(shù)字孿生科技股份有限公司的劉振宇、張宇涵在數(shù)字孿生技術(shù)方面的支持。

感謝北京濤思數(shù)據(jù)科技有限公司的許國棟在時序數(shù)據(jù)庫技術(shù)方面的支持。

感謝成都極企科技有限公司的蒲江、徐開，他們在繁重的項目開發(fā)任務(wù)中抽出時間幫助搭建了本書內(nèi)容涉及的實際開發(fā)環(huán)境，并一遍一遍地進行測試，付出了巨大的精力。

感謝我親愛的兒子Jeff，他在寫作過程中給予我及時雨般的關(guān)懷，使我能在紛雜的事務(wù)中排除萬難完成本書。

謹(jǐn)以此書獻給我愛與愛我的人。

何錚