.NET 9.0 工业设备数据采集与监控平台

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前言

工业场景里，设备数据采集和监控从来不是一件简单的事。PLC、传感器、各类仪表分散在车间各处，协议五花八门，数据格式也各说各话。更麻烦的是，设备还没接入，就得先搞定用户管理、权限控制、数据存储这些基础能力，光搭架子就要花不少时间。

本文推荐一个用 .NET 9 从头搭建一个设备接入、数据采集、实时监控、报警处理、历史查询和第三方接口开放的全链路平台。

项目介绍

一个基于 .NET 9 的工业设备数据采集与监控平台。它的目标很直接：模拟工业现场中设备接入、数据采集、实时监控、报警处理、历史查询和第三方接口开放等典型业务链路。

这套系统采用典型的分布式架构，后端 API 负责提供业务接口和实时推送，后台采集服务独立运行、持续拉取设备数据，桌面客户端作为监控界面，设备模拟器用来模拟真实设备的数据上报行为。各个模块各司其职，互不干扰。

当前项目已经完成了基础框架的搭建：解决方案分层、基础实体定义、EF Core + SQLite 数据访问、Serilog 日志、Swagger 接口文档、WPF 客户端外壳、采集 Worker 和设备模拟器。后面可以继续在此基础上补齐设备管理 API、真实采集协议、SignalR 推送和监控界面。

项目功能

从业务场景来看，这套平台覆盖了工业设备监控的完整链路：

功能模块	说明
设备管理	设备编码、名称、协议类型、IP 地址、端口、采集周期等基础信息维护
数据采集	后台 Worker 服务按配置周期拉取设备数据，支持多设备并行采集
实时监控	通过 SignalR 将采集到的数据实时推送到 WPF 客户端
报警处理	基于报警规则（数据项、比较符、阈值、报警等级）自动触发报警记录
历史查询	设备历史数据的检索、导出和分析
第三方接口	对外提供标准 API，方便其他系统集成

项目特点

特点	描述
分层清晰	Domain / Application / Infrastructure / Api / Collector 各层职责明确，便于维护和扩展
采集与 API 分离	采集 Worker 独立运行，不影响 API 服务的稳定性，也方便单独部署和扩容
实时数据推送	SignalR 加持，数据采集后能第一时间推送到监控端，不用等轮询
本地存储优先	SQLite 作为数据存储，无需单独安装数据库服务，开箱即用
设备模拟支持	自带设备模拟器，开发阶段就能跑通全流程，不用依赖真实硬件
桌面监控客户端	WPF + HandyControl + LiveCharts2，界面响应式和实时图表都有现成方案
可观测性	Serilog 结构化日志，开发和生产环境都能方便地追踪问题

项目技术

后端技术栈

技术	用途
.NET 9.0	运行时和基础框架，标准期限支持版本
ASP.NET Core Web API	提供 RESTful API 和 SignalR 推送能力
Entity Framework Core	ORM 数据访问，支持自动迁移和多种数据库
SQLite	嵌入式数据库，无需独立服务端
SignalR	实时双向通信，将设备数据推送到 WPF 客户端
Serilog	结构化日志，支持滚动文件和多种输出目标
FluentValidation	请求参数校验，把验证逻辑从控制器里抽出来
Mapster	对象映射，DTO 和实体之间的转换不用手写

环境要求

Windows 10/11

.NET SDK 9.0

Visual Studio 2022 或 Rider（需支持 .NET 9 和 WPF）

SQLite 数据库由 API 启动时自动创建，无需额外安装

项目代码

项目采用清晰的分层架构，解决方案结构是这样的：

IndustrialMonitorPlatform.sln

src/

├── IndustrialMonitor.Api/                     # API 服务，Swagger，迁移入口

├── IndustrialMonitor.Application/         # 应用层，业务编排

├── IndustrialMonitor.Collector/            # 后台采集 Worker

├── IndustrialMonitor.DeviceSimulator/   # 设备模拟器

├── IndustrialMonitor.Domain/                 # 领域实体

├── IndustrialMonitor.Infrastructure/     # EF Core DbContext，迁移

├── IndustrialMonitor.Shared/                 # DTO，常量等共享类型

└── IndustrialMonitor.Wpf/                     # WPF 桌面客户端

看一下采集 Worker 的核心实现思路。BackgroundService  是 .NET 提供的长期运行服务基类，采集 Worker 继承它之后，在  ExecuteAsync  方法里写循环任务：

public  classCollectorWorker  :  BackgroundService

{

       privatereadonly  ILogger<collectorworker> _logger;

       privatereadonly  IServiceScopeFactory _scopeFactory;

       protected  override  async  Task  ExecuteAsync(CancellationToken stoppingToken)

      {

             while  (!stoppingToken.IsCancellationRequested)

            {

                   // 这里遍历所有设备，执行采集逻辑

                  _logger.LogInformation("采集任务执行中...");

                   await  Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(10), stoppingToken);

            }

      }

}

API 这边的 DbContext 配置也很常规，在  Program.cs  里注册 EF Core 并指定 SQLite 提供程序：

builder.Services.AddDbContext<appdbcontext>(options =>

      options.UseSqlite(builder.Configuration.GetConnectionString("DefaultConnection")));

API 启动时会自动执行  db.Database.Migrate()，数据库文件直接在运行目录下生成，不用操心建表的事 。

设备模拟器更简单，就是一个控制台程序，定时读取配置里指定的设备编码和发送间隔，模拟往采集服务发送数据。目前已经能读到配置并输出日志，后续扩展成 TCP、Modbus 或 MQTT 上报都很方便。

WPF 客户端这边用了 MVVM 模式，CommunityToolkit.Mvvm 提供了  ObservableObject  和  RelayCommand，ViewModel 写起来比较干净。HandyControl 负责界面控件，LiveCharts2 用来画实时曲线。

项目效果

启动流程：API、采集 Worker、设备模拟器、WPF 客户端四个服务可以分别启动，也可以把多个项目设置为同时启动，一次跑通全链路。

数据流验证：设备模拟器生成模拟数据 → 采集 Worker 接收 → 存入 SQLite → API 提供查询接口 → WPF 通过 Refit 调用 API 展示数据。这套流程的数据链路已经通了，后续只是把各个环节的业务逻辑补全。

Swagger 文档：API 启动后访问  /swagger，接口文档自动生成，调试和联调都很方便。

日志输出：Serilog 配置了滚动文件输出，开发阶段看控制台，生产环境看文件，排查问题有迹可循。

从实际搭建体验来看，从拉代码到全部跑起来，基本在十分钟以内。对于工业场景里的数据采集项目，这种"拿来就能跑"的体验还挺难得的。

项目源码

本地运行需要几步

# 还原依赖

dotnet restore

# 编译整个解决方案

dotnet build

# 启动 API（默认端口 5281）

dotnet run --project src/IndustrialMonitor.Api/IndustrialMonitor.Api.csproj

# 启动采集 Worker

dotnet run --project src/IndustrialMonitor.Collector/IndustrialMonitor.Collector.csproj

# 启动设备模拟器

dotnet run --project src/IndustrialMonitor.DeviceSimulator/IndustrialMonitor.DeviceSimulator.csproj

# 启动 WPF 客户端

dotnet run --project src/IndustrialMonitor.Wpf/IndustrialMonitor.Wpf.csproj

如果用 Visual Studio，直接打开  IndustrialMonitorPlatform.sln，把多个项目设置为同时启动就行。

如果后续实体模型发生变化，可以通过 EF Core 的迁移命令更新数据库：

dotnet ef migrations add MigrationName \

   --project src/IndustrialMonitor.Infrastructure/IndustrialMonitor.Infrastructure.csproj \

   --startup-project src/IndustrialMonitor.Api/IndustrialMonitor.Api.csproj \

   --output-dir Database/Migrations

GitHub：https://github.com/Timi0v0/IndustrialMonitorPlatform

总结

项目没有一上来就追求大而全的功能覆盖，而是先把分层架构、数据访问、日志、实时推送这些基础能力搭扎实了。设备管理、采集、报警、监控这些核心业务模块都留好了接口和位置，后续只需要按顺序往里面填业务逻辑就行。

从技术选型来看，.NET 9 + EF Core + SignalR + SQLite 这套组合，在工业数据采集场景下是够用的。采集 Worker 和 API 分离的架构也为后续扩展留了余地——采集服务可以单独部署到靠近设备的边缘节点，API 服务集中部署在云端或中心机房。

大家做工业物联网相关的项目，或者想找一个 .NET 9 的全栈实战案例来练手，这套框架值得花点时间跑起来看看。光是研究它的分层设计和采集 Worker 的实现，就能学到不少东西。

关键词

工业数据采集、设备监控、.NET 9、ASP.NET Core、SignalR实时推送、WPF桌面客户端、EF Core、SQLite、BackgroundService、设备模拟器、报警处理、MVVM、LiveCharts2、Serilog日志、Worker Service

最后

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作者：小码编匠

出处：gitee.com/smallcore/DotNetCore

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END

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