实时数据监控

概述

本节介绍如何利用 Grafana 实现实时数据监控，包括告警规则配置、通知渠道设置和多维度数据监控。学习完成后，您将能够：

配置 Grafana 告警规则
设置多渠道告警通知（邮件、Telegram）
实现多维度数据监控
创建运维监控仪表板

前置要求

在开始本节之前，请确保：

Grafana 仪表板已创建
InfluxDB 中持续有数据写入
了解基本告警概念

Real-Time Monitoring Architecture

Data Update Flow

ESP32 传感器 (每 3 秒)
    ↓ MQTT
Node-RED (实时处理)
    ↓ InfluxDB 写入
InfluxDB (时序存储)
    ↓ Flux 查询
Grafana (5 秒轮询)
    ↓ 告警规则检查
Notification (邮件/Telegram)

Latency Budget

环节	延迟	说明
传感器采集	< 100ms	ESP32 读取传感器
MQTT 传输	< 50ms	局域网内
Node-RED 处理	< 50ms	JSON 解析 + 转换
InfluxDB 写入	< 50ms	时序数据库写入
Grafana 轮询	5s	自动刷新间隔
端到端延迟	~5.25s	从采集到展示

售前提示：在演示时解释，数据有约 5 秒延迟。如果需要更低的延迟，可以将 Grafana 刷新间隔设为 1 秒，但会增加服务器负载。

Grafana Alerting Setup

Step 1: Enable Unified Alerting

1. 左侧菜单 → Alerting → Alert rules
2. 如首次使用，需要启用统一告警
3. 点击 "Go to configuration" 配置通知渠道

Step 2: Configure Contact Points

邮件通知：

1. Alerting → Contact points
2. 点击 "Add contact point"
3. 配置:
   - Name: Email Alert
   - Integration: Email
   - Addresses: ops@factory.com
4. 点击 "Test" 验证

Telegram 通知（可选）：

1. 创建 Telegram Bot:
   - 在 Telegram 搜索 @BotFather
   - 发送 /newbot
   - 获取 Bot Token
2. Grafana 配置:
   - Integration: Telegram
   - Bot Token: YOUR_BOT_TOKEN
   - Chat ID: YOUR_CHAT_ID

Step 3: Create Alert Rules

温度过高告警规则：

1. Alerting → Alert rules → "New alert rule"
2. 配置查询:
   Name: High Temperature Alert
   Folder: Factory Monitoring

   Query:
   from(bucket: "nodered")
     |> range(start: -2m)
     |> filter(fn: (r) => r._measurement == "environment")
     |> filter(fn: (r) => r._field == "temperature")
     |> aggregateWindow(every: 30s, fn: mean)
     |> last()

   Condition: last() > 30°C
   Evaluation: Every 1m, For: 1m

3. 配置通知:
   - Contact Point: Email Alert
   - Message: "⚠️ 温度告警: 当前温度 {{ $values.A.Value }}°C，超过 30°C 阈值"

4. 点击 "Save rule"

湿度异常告警规则：

Query:
from(bucket: "nodered")
  |> range(start: -2m)
  |> filter(fn: (r) => r._measurement == "environment")
  |> filter(fn: (r) => r._field == "humidity")
  |> aggregateWindow(every: 30s, fn: mean)
  |> last()

Condition: last() < 20% OR last() > 90%
Evaluation: Every 5m, For: 5m
Message: "⚠️ 湿度异常: 当前湿度 {{ $values.A.Value }}%，正常范围 20%-90%"

Multi-Dimensional Monitoring

Device Status Monitoring

创建一个运维监控面板，显示所有设备状态：

面板 1: 设备在线状态 (Stat)
查询:
from(bucket: "nodered")
  |> range(start: -1m)
  |> filter(fn: (r) => r._measurement == "environment")
  |> filter(fn: (r) => r._field == "temperature")
  |> last()
  |> group(columns: ["device_id"])
  |> count()

如果最近 1 分钟没有数据 → 设备离线

Network Quality Monitoring

面板 2: WiFi 信号强度 (Time Series)
查询:
from(bucket: "nodered")
  |> range(start: now() - 1h)
  |> filter(fn: (r) => r._measurement == "environment")
  |> filter(fn: (r) => r._field == "signal_rssi")
  |> aggregateWindow(every: 1m, fn: mean)

Data Update Health

面板 3: 数据更新频率 (Stat)
查询 - 最近一次数据更新的时间差:
import "influxdata/influxdb/monitor"
from(bucket: "nodered")
  |> range(start: -5m)
  |> filter(fn: (r) => r._measurement == "environment")
  |> filter(fn: (r) => r._field == "temperature")
  |> last()
  |> map(fn: (r) => ({ r with time_since: now() - r._time }))

Advanced Dashboard Features

Dashboard Annotations

添加事件注解标记重要事件：

1. 仪表板 Settings → Annotations
2. 添加 Annotation:
   - Name: Manual Events
   - Enabled: ✓
   - Type: Dashboard
3. 使用时点击仪表板上的图标添加注解

Template Variables

添加变量实现多维度切换：

变量 1: device (设备选择)
Type: Query
Query: schema.tagValues(bucket: "nodered", tag: "device_id")

变量 2: time_range (时间范围)
Type: Custom
Values: 15m, 30m, 1h, 6h, 24h, 7d

变量 3: metric (指标选择)
Type: Query
Query:
import "influxdata/influxdb/schema"
schema.measurementTagValues(
  bucket: "nodered",
  measurement: "environment",
  tag: "_field"
)

Dashboard Permissions

User Management

创建只读用户供买家访问：
1. Configuration → Users → Invite
2. 配置:
   - Email: buyer@factory.com
   - Role: Viewer (只读)
3. 设置仪表板权限:
   - Dashboard Settings → Permissions
   - Add Permission: Viewers → View

生成仪表板快照与买家分享：
1. 点击仪表板 "Share" 图标
2. 选择 "Snapshot" 标签
3. 设置:
   - Time range: 1h
   - Include current time: ✓
4. 点击 "Publish to snapshots.raintanks.io"
5. 复制分享链接

验证

告警功能验证

1. 手动提高温度（用手捂住传感器）
2. 观察 Grafana 告警状态：
   - Dashboard → Alert 图标应变红
   - Alerting 页面应显示 triggered
3. 检查邮箱是否收到告警邮件
4. 温度恢复正常后，告警自动恢复

监控验证检查清单

温度告警在超过 30°C 时触发
告警邮件在 2 分钟内送达
设备离线超过 1 分钟标记为离线
Dashboard 自动刷新正常
变量切换设备后数据正确更新
快照链接可以正常访问

故障排除

Issue 1: 告警未触发

症状：数据超过阈值但未收到通知

可能原因：

评估频率设置过大
For 持续时间未满足
通知渠道配置错误

解决方案：

缩短评估间隔（如 30s）
减少 For 持续时间（如 0m 立即触发）
测试通知渠道（Contact points → Test）

Issue 2: 仪表板加载缓慢

症状：切换时间范围后仪表板卡顿