前言

为什么要写本书

“AI向左，IoT向右”。2023年，OpenAI推出了GPT-4文本生成AI系统，英伟达推出了全栈AI芯片工具和平台，苹果发布了Vision Pro。这些技术的出现，改变了AI开发的基础技术栈模式并带来了全新的交互方式，将AI推向了普通用户。这一年是AI领域不平凡的一年。

面对真实的物理世界，采集不同领域的数据、控制不同的设备并且对接到IT系统需要跨领域的学科知识和技术，涉及电气领域、自动化领域、工业控制领域、传感器领域、智能家居领域等。各物联网工程采用的技术各不相同，既包括来自20世纪70年代的PLC技术，也包括近几年的ZigBee、LoRa等无线物联网技术。同时，真正的物联网应用还需要由专业人士完成。在这样的背景下，物联网平台开始蓬勃发展，而Node-RED凭借优秀的扩展性和活跃的开发社区成为全球最为成熟的开源物联网平台。目前，越来越多的商业项目采用Node-RED作为基础物联网低代码平台。

Node-RED以Node.js作为基础开发技术，采用JavaScript或者TypeScript进行编码，降低了入门门槛。同时，全球开发者提供了4000余个节点组件（截至2023年12月），涵盖基于各种物联网协议和硬件连接的现成方案。但是，当你准备把Node-RED引入实际的工程项目时，还会面临很多实际的挑战，包括如何构建物联网的技术架构，如何进行软硬件选型，团队如何协作进行Node-RED开发，如何将Node-RED嵌入自己的项目，如何开发一个适合项目使用的节点等。应对这些挑战，缺乏系统的学习资料和文献，更多是零散的在线资料，这促使我编写了这本体系化的Node-RED实战参考书，希望通过真实案例的分析和Node-RED项目化技术的介绍总结出Node-RED商业项目的最佳实践。

读者对象

本书面向对Node-RED有一定使用经验，希望将Node-RED引入实际项目的读者。

• IT工程师：无论前端工程师还是后端工程师，都可通过Node-RED完成物联网后台的数据采集和控制，并通过HTTP、WebSocket、MQTT等常用的协议来对接前端界面，实现完整应用。

• OT工程师：可将已经熟悉的各种自动化控制器接入Node-RED，然后通过Node-RED的流程编排和低代码能力完成后续信息化工作，并配合dashboard节点的使用配置出应用界面，完成独立的物联网应用或者对接应用系统。

• 技术爱好者和创客：可以采用Node-RED和配套的树莓派硬件等，方便地开发系统原型，完成验证工作，同时利用Node-RED的扩展能力，构建适合项目的软硬件方案。

• 科技企业的技术负责人：初创企业、集成商、大型企业的IT部门技术负责人可以改变目前正在开发或者使用的物联网系统的技术选型，降低开发成本，提高对未来不断变化的场景的应对能力，甚至可以弥补自身开发团队的短板，突破更多的应用瓶颈。

本书特色

• 物联网工程全面解析：本书全面讲解了物联网工程的技术架构、数据库选择、数字孪生和AI视觉识别等技术，同时梳理了物联网工程技术栈和开发语言，方便开发人员从传统的IT项目开发转移到物联网项目开发。

• 实践导向和解决方案：四大实战案例涵盖了常见的物联网应用场景，不仅完整地演示了Node-RED实现物联网应用的过程，还衍生到了项目准备、软硬件选型、项目实施、项目部署等全流程。

• 清晰而深入的讲解：以简洁清晰的语言解释复杂的概念，并提供大量的系统截图、表格和源代码。无论初学者还是有经验的专业人士，都能轻松理解书中的内容，并建立起扎实的理论基础。

• 最新技术和前沿趋势：本书保持与Node-RED最新技术和前沿趋势同步，并特别建立了Node-RED中文站点。希望通过此站点建立Node-RED中文应用圈，交流最新的Node-RED技术、标准和发展趋势，为读者应对未来的挑战做好准备。

• 丰富的学习资源：除了书中的内容，本书配套的Node-RED中文站点还提供了丰富的学习资源，包括共享的流程、配置文件、视频文件等。这些资源将帮助你巩固所学的知识，并促进你与其他读者和专家的互动交流。

如何阅读本书

本书继我和朱迪编写的《Node-RED物联网应用开发技术详解》之后推出，利用Node-RED搭建真实的物联网应用，以工程化思维为导向，为打算利用Node-RED搭建真实物联网项目的读者提供完整的实践指南。全书内容分为9章。

• 第1章介绍物联网工程的系统架构，包括物联网平台、物联网网关、数字孪生和时序数据库等。

• 第2章介绍如何使用Node-RED官方的重要扩展节点，同时介绍了如何使用dash-board节点构建物联网数据采集界面。

• 第3章介绍如何通过合理的流程结构规划、消息设计和流文件的项目化管理来实现Node-RED的团队开发模式。

• 第4章介绍如何开发自定义节点。

• 第5章介绍如何将Node-RED嵌入用户的系统。

读者可以通过以上内容全面了解如何使用Node-RED快速完成物联网端到端的开发，再通过第6～9章模拟各种工程场景的实战案例，掌握如何将Node-RED应用到自己的工程实践中。

• 第6章介绍数据采集实战，通过RS485连接空气传感器监控空气质量，然后展现在Dashboard中。

• 第7章介绍智能家居实战，通过树莓派搭建物联网网关，集成小米智能家居产品，实现智能家居系统。

• 第8章介绍智能办公实战，通过物联网网关、传感器、控制器搭建完整的软硬件一体化的智能办公室。

• 第9章介绍智能节能实战，通过物联网网关和电量监控设备进行电量的采集，并将采集到的电量数据集成到自己的前端系统中，打造一个完整的物联网检测项目。

资源和勘误

本书配套的Node-RED中文站地址为http://www.nodered.org.cn，读者可以从中访问Node-RED实例，并直接体验和测试实例流程，也可以下载实例代码。伴随技术的更新，该网站会提供Node-RED最新技术的中文文档。

由于作者水平有限，书中难免会出现一些错误或者不准确的地方，恳请读者批评指正。联系邮箱为6067953@qq.com，微信号为CubeTech。

致谢

感谢成都纵横智控科技公司的胡涛、Easy、Enjoyment，他们提供了Modbus的案例和技术协助。

感谢北京五一视界数字孪生科技股份有限公司的刘振宇、张宇涵在数字孪生技术方面的支持。

感谢北京涛思数据科技有限公司的许国栋在时序数据库技术方面的支持。

感谢成都极企科技有限公司的蒲江、徐开，他们在繁重的项目开发任务中抽出时间帮助搭建了本书内容涉及的实际开发环境，并一遍一遍地进行测试，付出了巨大的精力。

感谢我亲爱的儿子Jeff，他在写作过程中给予我及时雨般的关怀，使我能在纷杂的事务中排除万难完成本书。

谨以此书献给我爱与爱我的人。

何铮