记录一次IBMS物联网项目的架构设计及技术栈应用

今年下半年2026-09-28 10:27

IBMS 项目机构设计与硬件设备对接技术栈

1. 项目定位

IBMS（智能楼宇集成管理平台）面向公共资源交易中心园区，把建筑内的智能照明、温湿度/烟感环境传感、门禁、一卡通、人脸道闸、视频监控、LED 信息屏、开标/评标业务场景 统一接入、联动控制与可视化展示；同时与海康威视安防平台、内部数据总线、第三方排队叫号/短信/CA 认证等系统互通。

整体架构是 Spring Cloud 微服务 + 服务治理 + 多类异构协议混合接入 的形态：业务侧大量使用 HTTP REST（第三方平台 OpenAPI） ，现场设备侧使用 自定义 UDP/TCP + HEX 指令 + MODBUS 风格 CRC16 ，屏幕类设备由 WebSocket 实时推送驱动。

2. 整体框架与技术栈

2.1 基础技术清单

分类 选型 版本 / 说明
语言 / 构建 JDK 1.8 / Maven 多模块 全局 parent pom.xml
微服务框架 Spring Boot / Spring Cloud Boot 2.1.2.RELEASE 、Cloud Greenwich.M1 （流媒体服务 ibms-stream 例外，Boot 2.4.3）
注册中心 Netflix Eureka ibms-eureka，端口 8000，context-path /registry
服务调用 OpenFeign + Hystrix 接口集中在 ibms-base/ibms-rpc/*-rpc，FallbackFactory 兜底，超时约 20s
安全认证 Apache Shiro 1.4.2 + Thymeleaf-extras-shiro + Redis 会话 ibms-framework 提供
单点登录 Apereo CAS 5.2.3（独立 war 覆盖工程） + GDCA CAKey/国密证书 ibms-ui/ibms-cas
ORM MyBatis（boot 1.3.2）+ PageHelper + Velocity 代码生成 Mapper XML 手写 SQL
关系库 Oracle（主库）+ MySQL（部分第三方只读） Druid 1.1.14 动态数据源 MASTER/SLAVE；驱动 ojdbc14-12.1、mysql-connector 5.1.38
NoSQL MongoDB（设备/告警数据集合）+ Redis（缓存/快照） Mongo 库 iot（172.29.95.237:27017）
定时任务 Quartz（独立 ibms-job 服务） 周期表达式存 sys_job 表，表驱动
消息总线 内部conch 平台（easyopen OpenAPI） com.gitee.easyopen:sdk-java，实际承担设备数据上行
MQ（Kafka） kafka-clients 0.11.0.0 / Spring-Kafka 已停用 ，//@Component 注释保留
设备网络通信 Apache MINA 2.1.3 运行期仅使用 NioDatagramConnector（UDP），无编解码器、读操作模式
实时推送 Spring WebSocket ibms-device-service 提供 /websocket 端点广播给各信息屏
视频处理 javacv / javacv-platform 1.5.1（内嵌 FFmpeg） RTSP → RTMP 推流；配合 nginx-rtmp / nginx-http-flv 分发
海康对接 com.hikvision.ga:artemis-http-client 1.1.2 + JNA 5.6.0（HCNetSDK） Artemis HTTP API 为主；JNA 仅存在于参考工程/测试
前端渲染 Thymeleaf 服务端页面 + jQuery / WeUI / ECharts / iView / videojs-hls / 海康视频 Web 插件 各 UI 服务
监控告警 Spring actuator + micrometer + Prometheus + 企业微信机器人 /actuator/prometheus 暴露指标
工具库 fastjson、hutool、commons-net（NTP）、POI/EasyExcel、dozer、lombok、swagger2 公共 ibms-common-core

2.2 微服务模块划分

仓库 README 定义的分层为 provider（业务模块）/ consumer（UI 模块）/ 公共（base/entity/rpc）：

复制代码 
ibms（根工程）
├── ibms-eureka             注册中心（8000，/registry）
├── ibms-base               基础支撑
│   ├── ibms-common-core        公共常量/工具：PushConchUtil、HttpUtils、NTP、常量
│   ├── ibms-modules-core       提供者通用：Druid 动态数据源、ArtemisUtil(海康封装)
│   ├── ibms-framework          Shiro/Redis/安全/日志框架
│   ├── ibms-ui-core            UI 消费者通用
│   └── ibms-rpc                Feign 接口（system/equipment/business/job/gen-rpc）
├── ibms-entity              实体工程（system/gen/job/business/equipment-entity）
├── ibms-modules             业务提供者（端口）
│   ├── ibms-system            系统管理   [8082]
│   ├── ibms-job               Quartz 定时调度 [8083]
│   ├── ibms-equipment         设备物模型/场景联动 [8084]
│   ├── ibms-business          门禁/一卡通/视频/开评标业务 [8085]
│   ├── ibms-device            ★设备接入专题（见 3）
│   │   ├── ibms-device-access  可运行服务 ibms-device-service [8086]
│   │   ├── ibms-device-jar     动态协议 Handler（独立 jar 反射加载）
│   │   └── ibms-device-parent  设备基类/工具库
│   ├── ibms-gen               代码生成 [9001]
│   └── ibms-sms               短信中间件 [9095]
└── ibms-ui                  前端消费者
    ├── ibms-admin              后台管理 [8080]
    ├── ibms-mobile             移动端控制 [8081]
    ├── ibms-show               可视化/大屏 [9092]
    ├── ibms-cas                CAS SSO [9091]
    └── ibms-stream            流媒体服务器（RTSP拉流→RTMP推流） [9094]

3. 设备接入的总体设计（核心机制）

现场设备对接不写死在代码里，而是**"数据库驱动 + 协议动态装载 + 轮询触发"**，这是理解整套对接方式的关键：

  1. 设备物模型 （Oracle，ibms-equipment 维护）

    • t_device_info：设备实例（ip、port、category_id、status、start_status 等）
    • t_device_category：设备类别（灯光/门禁/传感器/烟雾/屏幕...，同时映射系统字典）
    • t_device_command：每台设备对应的 HEX 指令 ，type：0 关灯、1 开灯、2 查询/取数
    • t_agreement：协议配置，字段含 url（协议 jar 路径）、action（Handler 类名）、topic（上行数据主题）

  2. 动态装载协议 ：ibms-device-access 启动时联查 T_Device_Info ⋈ T_DEVICE_CATEGORY ⋈ T_AGREEMENT 得到设备清单（IP/端口/topic/协议 jar 路径/类名），对每个 IP:PORT 用 MINA 建立 UDP 连接，并以 URLClassLoader 从 jar 反射加载对应 Handler 类：

    IoHandlerAdapterUtil.getInstance("file:"+url, action)（ibms-device-parent/.../utils/IoHandlerAdapterUtil.java）。

    也就是说，每种现场设备的报文解析逻辑被打成独立协议 jar（ibms-device-jar），由数据库指向加载，新增设备协议无需改主服务。

  3. 控制指令来源库表 ：灯/温湿度等 MODBUS 风格指令（如 01 03 000D 0001+CRC16）由实施按厂商文档计算 CRC 后录入 t_device_command，运行期按 type 取出下发（doc/03设备服务对接/03灯光及温湿度/灯光温湿度操作命令计算.txt）。

  4. 触发方式 ：ibms-job（Quartz）→ Feign 回调 ibms-device-service 的 /device/access/* HTTP 接口 → MINA session.write(hex) + 同步 read()（2s 超时）完成"查询/控制"。

4. 各类硬件/第三方对接技术栈明细

设备 / 系统 对接通道 关键技术栈 数据方向 关键实现（相对仓库根）
智能照明（8 路开关模块） UDP + HEX 指令 MINA NioDatagramConnector；指令查 t_device_command（0关/1开/2查）；应答 hex 转 8 位二进制，反序映射各区域灯光 双向 ibms-device-jar/.../LightUDPClientHandler.java；ibms-device-access/.../DeviceAccessServiceImpl.java、DeviceAccessController.java#sendCommand/startLight/searchStatus；ibms-job/.../LightStatusTask.java（状态写 Redis light_status）
温湿度传感器 UDP + HEX 指令 帧 hex 第 6-13 位解析温度/湿度，÷10 得实际值 上行 SensorUDPClientHandler.java；SensorTask.java
烟雾 / 红外传感器（开关量采集） UDP + HEX 指令 帧如 FE 02 01 01 50 5C，第 4 字节 01烟感/02红外/03两者/00无；报警上行推送"海螺"ibms.info.dealAlarm 上行 SmokeUDPClientHandler.java；SmokeSensorTask.java；ibms-equipment/.../TDeviceInfoServiceImpl.java#dealAlarm（落 t_security_alarm）
LED 条屏（开标室横屏等） UDP + HEX 指令 ASCII 内容 !#001%Z01... 按 CRC16 转 hex 下发 下行 DeviceAccessController.java#ledPush；ibms-device-access/.../utils/CRC16Util.java
海康门禁（门禁点/门禁控制器） HTTPS REST（Artemis / iSecure Center） appKey/appSecret 签名，/api/resource/v2/door/search、`/api/acs/v1/door/states doControl、/api/acs/v2/door/events` 双向
海康一卡通 / 人脸 / 门禁授权 HTTPS REST person/card/face/授权下载（acps）系列接口，每批 100 条 下行 TCardServiceImpl.java
员工通道闸（人脸闸机） 内部"海螺"网关（easyopen） pullWithConchObject("ibms.gate.setCardInfo/delOneFace/delCardInfo") 下发到道闸客户端；道闸侧参考工程用 HCNetSDK.dll + JNA （NET_DVR_Login_V40 等） 下行 TCardServiceImpl.java#hkChannel/deleteChannel；参考实现 doc/03设备服务对接/09员工道闸/ibms-gate/；接口契约 ibms-ui/ibms-admin/src/test/java/HkGateTest.java
视频监控（预览/回放/云台/事件） HTTPS REST + 浏览器插件 + 事件回调 /api/video/v1/cameras/previewURLs(rtmp/hls/rtsp)、playbackURLs、/api/video/v1/ptzs/controlling；前端海康 oWebControl 插件按 cameraIndexCode 播放；刷卡/门禁事件由回调接口接收 双向 ibms-business/.../TVideoSystemServiceImpl.java；ibms-show/.../templates/tender/large.html、.../lobby/*
监控视频拉流转推（第三方/直连取流） RTSP → RTMP javacv FFmpegFrameGrabber 拉 rtsp://ip/h264/ch{ch}/{stream}/av_stream → FFmpegFrameRecorder 推 rtmp://nginx:1935/ovtrtmp/{token}；nginx-http-flv 分发 HLS/FLV；无流自动中断 下行 ibms-ui/ibms-stream/（CameraController/CameraPush/CameraTimer）；文档 doc/03设备服务对接/27ffmpeg/、02海康平台/
开标/评标信息屏、双屏小屏、中厅大屏、监控屏 WebSocket 广播 业务侧经 Feign 调 /device/access/sendWebSocketMsg → @ServerEndpoint("/websocket") 广播，消息 type 0~11 语义（切屏/文字/视频流/控制）；视频以大屏内嵌 HLS/插件播放 下行 ibms-device-access/.../config/WebSocketMain.java；`ibms-job/.../BiddingPushTask
开标室/中厅 LED 大屏、电视屏 定时刷新 + HTTP + 独立小程序/动态库 32 寸横屏按 MAC 识设备定时拉 /tv/* 数据；电视屏有 Android app（build.gradle）与 .NET WebApplication2 开关页等外围工程 下行 ibms-show/.../templates/bidopen/p1~p4；外围见 doc/03设备服务对接/10、11、12、13
排队叫号系统数据 JDBC 直读第三方库 动态数据源 SLAVE，SQL 为 MySQL 方言，读 view_ticket_history（叫号/办结/评价率） 只读上行 ibms-business/.../ZshjDataServiceImpl.java + ZshjDataMapper.xml
海康道闸通行记录 JDBC 直读 读 hk_channel_record / HK_DEVICE_INFO（测试环境 Oracle 用户 ZJQDXT） 只读上行 HkChannelRecordServiceImpl.java + HkChannelRecordMapper.xml
刷卡考勤 自身 Oracle 整理 每日汇总打卡/迟到早退判定 - TAttendanceRecordServiceImpl.java
短信（设备故障/场景） CXF WebService JaxWsProxyFactoryBean 调金桐 kingtonSms（172.18.241.48/zhjyzhyzxt/ws） 下行 ibms-equipment/.../TSceneControlServiceImpl.java#sendSms；ibms-job/.../SmsTask.java
时间校时（NTP） NTP/UDP commons-net NTPUDPClient（ntp.ip），大屏页 /tv/getTime 下行 ibms-common-core NtpUtils；ibms-show 页面
设备故障巡检（摄像头/门禁等） Ping + 端口探测 + 指令 ICMP 3s 超时 → UDP connect → 下发 type=2 指令 2s 无应答即故障；写 t_device_breakdown + 推海螺 ibms.alarm.data + 短信 巡检 ibms-job/.../DeviceAlarmTask.java + DeviceAccessServiceImpl.java#rvscanDeviceTask/norvscanDeviceTask
服务器/服务监控 HTTP + 企业微信 拉 Prometheus 聚合网关 getPrometheusInfo，Down 推企微机器人，内存去重 巡检 ibms-job/.../ZsPrometheusMonitorTask.java
开评标数据同步 海螺网关（easyopen） pullConchObject("ibms.bid.version"/"ibms.bid.info") 增量落 t_bidding_record 只读上行 ibms-business/.../TBiddingRoomServiceImpl.java#synBidding
CA / CAKey 登录 USBKey + HTTPS 前端 GDCA 库读证书 → 后端 POST 外部 CA 服务 /ggzyca/main/getUserCert → 按 cakey 登录；另提供 Apereo CAS 统一认证 认证 ibms-ui/ibms-admin/.../SysLoginController.java#caLogin、static/gdca/*；ibms-cas/；文档 doc/03设备服务对接/08登陆KEY对接/

周边（不属于设备协议，但对平台有意义）

  • 蜂鸟云 （doc/03设备服务对接/01蜂鸟云/）：提供行政服务中心 3D 场景/地图资源包，用于三维可视化大屏素材，非设备通信协议。

5. 关键数据流

5.1 下行控制链路（页面/场景 → 现场设备）

复制代码 
页面（ibms-admin / ibms-mobile / 大屏） 或 场景联动(Quartz)
   │
   ├─ 灯光/传感器：Feign → ibms-device-service [8086] /device/access/sendCommand|startLight|searchStatus
   │      → MINA UDP session.write(HEX 指令) → 现场模块  （指令查 t_device_command）
   │
   ├─ 门禁：ibms-equipment → Feign → ibms-business → TDoorServiceImpl
   │      → Artemis HTTPS /api/acs/v1/door/doControl → 海康平台 → 门禁控制器
   │
   ├─ 一卡通/人脸：ibms-business → TCardServiceImpl
   │      → Artemis（人员/卡/人脸/授权下载）
   │
   ├─ 员工道闸：ibms-business → TCardServiceImpl
   │      → 海螺网关 ibms.gate.setCardInfo/delCardInfo/delOneFace → 道闸客户端(HCNetSDK)
   │
   ├─ 信息屏：ibms-job/BiddingPushTask 等 → Feign sendWebSocketMsg
   │      → ibms-device-service /websocket 广播 → 各屏 JS 渲染
   │
   └─ 监控画面：ibms-business → Artemis previewURLs(rtmp/hls) → 页面插件播放；
                或 ibms-stream javacv RTSP→RTMP → nginx → HLS/FLV

5.2 上行数据链路（现场设备 → 平台/业务）

复制代码 
传感器/烟感/灯光状态上报（设备主动或查询应答）
   → MINA Handler（SensorUDPClientHandler 等）解析
   → PushConchUtil HTTP POST "海螺" data.receive（topic 来自 t_agreement）
   → 海螺落 MongoDB（ibms.sensor.data / ibms.alarm.data 等）
   → 业务告警：ibms.info.dealAlarm → ibms-equipment 写 t_security_alarm + 短信

设备故障巡检（ibms-job 定时）
   → Ping/UDP 探测/指令超时 → 写 t_device_breakdown → 推海螺 ibms.alarm.data
   → SmsTask 查 sys_sms_log 未发批次 → 金桐 WebService 发短信

门禁/刷卡事件
   → 海康平台事件 → 回调 IBMS 接口（getHKRecord/getHKCloseDoor）→ 写 MongoDB 开门/关门记录 → 超时未关门告警(doorCheckTask)

6. 定时任务体系（ibms-job，Quartz）

周期表达式、目标 Bean/方法均配置在 sys_job 表；任务本体只负责通过 Feign 驱动下游服务。与设备相关的任务：

任务 Bean 作用 关联链路
sensorTask 轮询温湿度传感器取数 device-service /sensorTask
smokeParams 轮询烟感/红外状态 device-service /smokeSensorTask
lightStatusTask 轮询 8 路灯光状态写 Redis light_status device-service /searchStatus
doorStatusTask 轮询海康门禁状态写 Redis door_status business 查 /api/acs/v1/door/states
doorCheckTask 长时间开门告警（比对 Mongo 开关门记录） business + Mongo
rvscanDeviceTask / norvscanDeviceTask 实时/非实时设备故障巡检 device-service + t_device_breakdown
sceneCheckTask 开/评标时间 → 生成 Quartz 场景触发 equipment（灯光开关/门禁开关）
biddingRecordTask / biddingPushTask / biddingMonitorTask 开标信息同步 + 推信息屏/监控屏 海螺拉取 + WebSocket
screenTask 小屏内容推送 WebSocket
cardRecordTask 每日考勤数据整理 Oracle
smsTask 设备故障短信补发 sys_sms_log + 金桐 WS
zsPrometheusMonitorTask 服务器 Down 告警推企业微信 Prometheus

场景联动示例：某开标室到"开标时刻+10 分钟"自动开灯、评标结束自动关灯/开关门------equipment 的 checkScene() 将规则换算为 cron 写入 t_scene_timing，到点由 DeviceJob 经 Feign 分别驱动灯光(UDP)与门禁(Artemis)。

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