TDengine 与开源可视化编程工具 Node-RED 集成

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简介

Node-RED 是由 IBM 开发的基于 Node.js 的开源可视化编程工具，通过图形化界面组装连接各种节点，实现物联网设备、API 及在线服务的连接。同时支持多协议、跨平台，社区活跃，适用于智能家居、工业自动化等场景的事件驱动应用开发，其主要特点是低代码、可视化。

TDengine 与 Node-RED 深度融合为工业 IoT 场景提供全栈式解决方案。通过 Node-RED 的 MQTT/OPC UA/Modbus 等协议节点，实现 PLC、传感器等设备毫秒级数据采集。同时 Node-RED 中基于 TDengine 的毫秒级实时查询结果，触发继电器动作、阀门开合等物理控制，实现更实时的联动控制。

node-red-node-tdengine 是 TDengine 为 Node-RED 开发的官方插件，由两个节点组成：

tdengine-operator：提供 SQL 语句执行能力，可实现数据写入/查询/元数据管理等功能。
tdengine-consumer：提供数据订阅消费能力，可实现从指定订阅服务器消费指定 TOPIC 的功能。

前置条件

准备以下环境：

TDengine 3.3.2.0 及以上版本集群已部署并正常运行（企业/社区/云服务版均可）。
taosAdapter 能够正常运行，详细参考 taosAdapter 参考手册。
Node-RED 3.0.0 及以上版本，Node-RED 安装。
Node.js 语言连接器 3.1.8 及以上版本，可从 npmjs.com 下载。
node-red-node-tdengine 插件 1.0.0 及以上版本，可从 npmjs.com 下载。

以上各安装组件调用关系如下图：

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配置数据源

插件数据源在节点属性中配置，通过 Node.js 语言连接器连接数据源，配置步骤如下：

启动 Node-RED 服务，使用浏览器进入 Node-RED 主页。
画布左侧在节点选择区域选择 tdengine-operator 或 tdengine-consumer 节点拖至画布。
双击画布中选中节点，弹出属性设置窗口，填写数据库连接信息：
- tdengine-operator 节点连接串格式：ws://user:password@host:port
- tdengine-consumer 节点连接串格式：ws://host:port
更多详细内容请点击画布右侧上方区域中字典图标按钮，参考在线帮助文档。
配置完成后，点击右上角“部署”按钮，节点状态为绿色，表示数据源配置正确且连接正常。

验证方法

tdengine-operator

参考下一节“使用示例->采集数据”章节：

配置好 tdengine-operator 数据库连接属性。
节点前增加 inject 节点，配置 msg.topic 为预期写入 SQL。
点击 inject 节点“注入”按钮触发 SQL 执行。
使用 taos-CLI 查询预期写入数据是否存在，验证写入成功。

tdengine-consumer

参考下一节“使用示例->数据订阅”章节：

配置好 tdengine-consumer 节点订阅各属性。
其后增加 debug 节点。
在节点属性中勾选“节点状态”，下拉列表中选择“消息数量”。
使用 taos-CLI 向 TOPIC 所在表写入一条数据。
观察 debug 节点计数预期会加 1。
验证输出 payload 数据预期与写入数据一致。
全部符合预期即为验证成功。

使用示例

场景准备

场景介绍

某生产车间有多台智能电表，电表每一秒产生一条数据，数据准备存储在 TDengine 数据库中，要求实时输出每分钟各智能电表平均电流、电压及用电量，同时要对电流 > 25A 或电压 > 230V 负载过大设备进行报警。

我们使用 Node-RED + TDengine 来实现需求：

使用 Inject + function 节点模拟设备产生数据。
tdengine-operator 节点负责写入数据。
实时统计使用 tdengine-operator 节点查询功能。
过载报警使用 tdengine-consumer 订阅功能。

假设：

TDengine 服务器：www.example.com。
WEBSOCKET 端口：6041。
用户名/密码：默认。
模拟设备：三台（d0，d1，d2）。

数据建模

使用数据库管理工具 taos-CLI，为采集数据进行手工建模，采用一张设备一张表建模思路：

创建超级表：meters。
创建子表：d0，d1，d2。

建模 SQL 如下：

create database test;
create stable test.meters (ts timestamp, current float, voltage int, phase float ) tags (groupid int, location varchar(24));
create table test.d0 using test.meters tags(1, 'workshop1');
create table test.d1 using test.meters tags(2, 'workshop1');
create table test.d2 using test.meters tags(2, 'workshop2');

业务处理

数据采集

示例使用生成随机数方式模拟真实设备生产数据，tdengine-operator 节点配置 TDengine 数据源连接信息，并把数据写入 TDengine，同时使用 debug 节点监控写入成功数据量并展示于界面。

操作步骤如下：

增加写入节点
1. 在节点选择区域选择 tdengine-operator 节点，拖动至画布中。
2. 双击节点打开属性设置，名称填写 ‘td-writer’，数据库项右侧点击“+”号图标。
3. 弹出窗口中，名称填写 ‘db-server’，连接类型选择使用字符串连接，输入：
```
ws://root:taosdata@www.example.com:6041 
```
1. 点击“添加”并返回。
模拟设备产生数据
1. 在节点选择区域选择 function 节点，拖动至画布 td-writer 节点前。
2. 双击节点打开属性设置，名称填写‘write d0’，下面选项卡选择“运行函数”，填写如下内容后保存并返回画布。
```
   // generate randconst value2 = Math.floor(Math.random() * (30 - 5 + 1)) + 5; // 5-30const value3 = Math.floor(Math.random() * (240 - 198 + 1)) + 198; // 198-240const value4 = Math.floor(Math.random() * (3 - 1 + 1)) + 1; // 1-3// sqlmsg.topic = `insert into test.d0 values (now, ${value2}, ${value3}, ${value4});`;return msg;
```
1. 在节点选择区域选择 inject 节点，拖动至画布 write d0 节点前。
2. 双击节点打开属性设置，名称填写‘inject1’，下拉列表中选择“周期性执行”，周期选择每隔 1 秒，保存并返回画布。
3. 重复 1 ~ 4 步完成另外两台设备 (d1，d2) 流程。
增加信息输出
1. 在节点选择区域选择 debug 节点，拖动至画布 td-writer 节点后。
2. 双击节点打开属性设置，勾选“节点状态”，下拉列表中选择消息数量。

以上节点增加完成后，依次把上面节点按顺序连接起来，形成一条流水线，数据采集流程制作完成。

点击右上角“部署”按钮发布修改内容，运行成功后可以看到：

td-writer 节点状态变成绿色，表示流程工作正常。
debug 节点下的数字表示成功采集次数。

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向下游节点输出写入成功结果，若失败抛出异常：

{"topic":  "insert into test.d1 values (now, 20, 203, 2);","isQuery":  false,"payload":{"affectRows": 1,"totalTime":  2,"timing":     "961982"}
}

数据查询

查询流程由三个节点（inject/tdengine-operator/debug）组成，完成每分钟实时输出各智能电表平均电流、电压及用电量需求。
由 inject 节点完成触发查询请求，结果输出至下游 debug 节点中，节点上显示查询执行成功数量。

操作步骤如下：

将 inject 节点拖动至画布中，双击节点设置属性，名称填写 ‘query’, msg.topic 填写并保存并返回画布：

select tbname, avg(current), avg(voltage), sum(p) 
from ( select tbname,current,voltage,current*voltage/60 as p from test.meters where  ts > now-60s partition by tbname)
group by tbname;

将 tdengine-operator 节点拖动至画布中，双击节点设置属性，“数据库”选择前面已创建好的数据源 ‘db-server’，保存并返回画布。
将 debug 节点拖动至画布中，双击节点设置属性，勾选“节点状态”，下拉列表中选择“消息数量”，保存并返回画布。
依次把以上节点按顺序连接起来，点击“部署”按钮发布修改内容。

流程启动成功后：

td-reader 节点状态变成“绿色”，表示流程工作正常。
debug 节点显示查询成功次数。

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向下游节点输出查询结果，若失败抛出异常：

{"topic":  "select tbname,avg(current) ...","isQuery":  true,"payload": [{"tbname":      "d2","avg(current)": 26.7,"avg(voltage)": 235,"sum(p)":       6329},{"tbname":       "d0","avg(current)": 16.5,"avg(voltage)": 222,"sum(p)":       121},{"tbname":       "d1","avg(current)": 29,"avg(voltage)": 202,"sum(p)":       5833}]
}

数据订阅

数据订阅流程由两个节点（tdengine-consumer/debug）组成，实现过载告警。
debug 节点展示向下游节点推送数据次数，生产中可把 debug 节点更换为处理订阅数据的功能节点。

操作步骤如下：

使用 taos-CLI 手工创建订阅主题”topic_overload“, SQL 如下：

create topic topic_overload as select tbname,* from test.meters where current > 25 or voltage > 230;

tdengine-consumer 节点拖动至画布中，双击节点设置属性，填写如下内容后保存并返回画布。
- 名称：td-consumer
- 订阅服务器：ws://www.example.com:6041
- 用户名：root
- 密码：taosdata
- 订阅主题：topic_overload
- 消费开始位置：latest
- 其它项保持默认
将 debug 节点拖动至画布中，双击节点设置属性，勾选“节点状态”，下拉列表中选择“消息数量”，保存并返回画布。
依次把以上节点按顺序连接起来，点击”部署“按钮发布修改内容。

流程启动成功后可看到 td-consumer 节点状态变成“绿色”表示流程工作正常，debug 节点数字表示消费次数，如下图：

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向下游节点推送的过载设备警告信息，若失败抛出异常：

{"topic": "topic_overload","payload": [{"tbname":   "d1","ts":       "1750140456777","current":  31,"voltage":  217,"phase":    2,"groupid":  4,"location": "California.MountainView"}],"database":  "test","vgroup_id": 4,"precision": 0
}