SpringBoot與InfluxDB整合，實現(xiàn)智能電表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

作者：Java知識日歷 2025-06-03 02:10:00

InfluxDB是一個分布式時序數(shù)據(jù)庫，專門用于存儲和查詢大規(guī)模的時間序列數(shù)據(jù)。廣泛應用于監(jiān)控系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、金融數(shù)據(jù)分析等領域。

這個項目為什么使用InfluxDB？

InfluxDB采用優(yōu)化的數(shù)據(jù)結構和壓縮算法，能夠在高并發(fā)情況下保持高效的寫入性能。
支持復雜的查詢語言（如Flux），可以輕松進行聚合、過濾和分析操作。
InfluxDB 提供了內(nèi)置的數(shù)據(jù)保留策略（Retention Policies），可以根據(jù)需要自動刪除舊數(shù)據(jù)，從而有效地管理存儲空間。
InfluxDB 支持多種高級數(shù)據(jù)分析功能，可以更好分析利用電表數(shù)據(jù)。

哪些公司使用了InfluxDB？

Netflix 使用 InfluxDB 來監(jiān)控其全球流媒體服務的性能指標。
特斯拉使用 InfluxDB 來存儲和分析電動汽車的各種傳感器數(shù)據(jù)。
Spotify 使用 InfluxDB 來監(jiān)控其音頻流媒體平臺的各項指標。
思科使用 InfluxDB 來收集和分析網(wǎng)絡設備的日志和性能數(shù)據(jù)。
Airbnb 使用 InfluxDB 來收集和分析用戶活動數(shù)據(jù)。
Bosch使用 InfluxDB 來收集和分析工業(yè)自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。
西門子使用 InfluxDB 來處理工業(yè)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。

代碼實操

<!-- Spring Boot Web -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>

    <!-- InfluxDB Client Library -->
    <dependency>
        <groupId>com.influxdb</groupId>
        <artifactId>influxdb-client-java</artifactId>
        <version>6.8.0</version>
    </dependency>

    <!-- Lombok for concise code -->
    <dependency>
        <groupId>org.projectlombok</groupId>
        <artifactId>lombok</artifactId>
        <optional>true</optional>
    </dependency>

    <!-- Jackson Databind for JSON processing -->
    <dependency>
        <groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId>
        <artifactId>jackson-databind</artifactId>
    </dependency>

application.properties

# InfluxDB Configuration
influx.url=http://localhost:8086
influx.token=my-token
influx.org=my-org
influx.bucket=my-bucket

電表數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型

package com.example.smartmeter.model;

import lombok.Data;
import java.time.Instant;

/**
 * 表示電表數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型
 */
@Data
public class ElectricMeterData {
    private String meterId; // 電表ID
    private double energyConsumption; // 能耗（單位：千瓦時）
    private Instant timestamp; // 時間戳
}

費率配置的數(shù)據(jù)模型

package com.example.smartmeter.model;

import lombok.Data;
import java.util.Map;

/**
 * 表示費率配置的數(shù)據(jù)模型
 */
@Data
public class RateConfig {
    private Map<String, Double> peakRates; // 峰時段費率，鍵為小時數(shù)（例如："07", "08"），值為每千瓦時費率
    private Map<String, Double> offPeakRates; // 谷時段費率，鍵為小時數(shù)（例如："23", "00"），值為每千瓦時費率
    private Map<String, Double> holidayRates; // 節(jié)假日費率，鍵為日期（例如："2025-12-25"），值為每千瓦時費率
}

加載費率配置

我只是做個Demo出來，給大家感受一下，就簡單一點吧。使用一個JSON文件中加載費率配置，位置就隨手放在resources/rates.json

{
  "peakRates": {
    "07": 0.15,
    "08": 0.15,
    "09": 0.15,
    "10": 0.15,
    "11": 0.15,
    "12": 0.15,
    "13": 0.15,
    "14": 0.15,
    "15": 0.15,
    "16": 0.15,
    "17": 0.15,
    "18": 0.15,
    "19": 0.15,
    "20": 0.15,
    "21": 0.15,
    "22": 0.15
  },
"offPeakRates": {
    "00": 0.10,
    "01": 0.10,
    "02": 0.10,
    "03": 0.10,
    "04": 0.10,
    "05": 0.10,
    "06": 0.10,
    "23": 0.10
  },
"holidayRates": {
    "2025-12-25": 0.05,
    "2025-01-01": 0.05
  }
}

加載和管理費率配置的服務類

package com.example.smartmeter.service;

import com.example.smartmeter.model.RateConfig;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.core.io.Resource;
import org.springframework.stereotype.Service;

import javax.annotation.PostConstruct;
import java.io.IOException;

/**
 * 用于加載和管理費率配置的服務類
 */
@Service
public class RateConfigService {

    @Value("classpath:rates.json")
    private Resource ratesResource; // 指定費率配置文件路徑

    private RateConfig rateConfig; // 存儲費率配置的對象

    /**
     * 在Bean初始化后加載費率配置文件
     */
    @PostConstruct
    public void init() throws IOException {
        ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper(); // 使用Jackson解析JSON
        rateConfig = objectMapper.readValue(ratesResource.getInputStream(), RateConfig.class); // 讀取并解析JSON文件
    }

    /**
     * 獲取當前的費率配置
     *
     * @return 當前的費率配置對象
     */
    public RateConfig getRateConfig() {
        return rateConfig;
    }
}

處理電表數(shù)據(jù)采集和服務的服務類

package com.example.smartmeter.service;

import com.example.smartmeter.model.ElectricMeterData;
import com.example.smartmeter.model.RateConfig;
import com.influxdb.client.InfluxDBClientFactory;
import com.influxdb.client.WriteApiBlocking;
import com.influxdb.client.domain.WritePrecision;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.stereotype.Service;

import java.time.LocalDate;
import java.time.format.DateTimeFormatter;
import java.time.temporal.ChronoField;

/**
 * 用于處理電表數(shù)據(jù)采集和服務的服務類
 */
@Service
public class ElectricMeterService {

    @Value("${influx.url}")
    private String influxUrl; // InfluxDB URL

    @Value("${influx.token}")
    private String token; // InfluxDB Token

    @Value("${influx.org}")
    private String org; // InfluxDB Organization

    @Value("${influx.bucket}")
    private String bucket; // InfluxDB Bucket

    @Autowired
    private RateConfigService rateConfigService; // 注入費率配置服務

    /**
     * 將電表數(shù)據(jù)保存到InfluxDB
     *
     * @param data 電表數(shù)據(jù)對象
     */
    public void saveData(ElectricMeterData data) {
        try (var client = InfluxDBClientFactory.create(influxUrl, token.toCharArray())) { // 創(chuàng)建InfluxDB客戶端
            WriteApiBlocking writeApi = client.getWriteApiBlocking(); // 獲取寫API
            var point = com.influxdb.client.write.Point.measurement("electric_meter") // 創(chuàng)建數(shù)據(jù)點
                    .addTag("meter_id", data.getMeterId()) // 添加標簽
                    .addField("energy_consumption", data.getEnergyConsumption()) // 添加字段
                    .time(data.getTimestamp(), WritePrecision.S); // 設置時間戳
            writeApi.writePoint(bucket, org, point); // 寫入數(shù)據(jù)
        }
    }

    /**
     * 根據(jù)時間和能耗計算動態(tài)費率
     *
     * @param energyConsumption 能耗（單位：千瓦時）
     * @param date              日期
     * @param hourOfDay         小時數(shù)（0-23）
     * @return 計算出的費用
     */
    public double calculateDynamicRate(double energyConsumption, LocalDate date, int hourOfDay) {
        RateConfig rateConfig = rateConfigService.getRateConfig(); // 獲取費率配置

        DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd"); // 日期格式化器
        String dateString = date.format(formatter); // 格式化日期字符串

        if (rateConfig.getHolidayRates().containsKey(dateString)) {
            // 如果是節(jié)假日，使用節(jié)假日費率
            return energyConsumption * rateConfig.getHolidayRates().get(dateString);
        } elseif (rateConfig.getPeakRates().containsKey(String.format("%02d", hourOfDay))) {
            // 如果是峰時段，使用峰時段費率
            return energyConsumption * rateConfig.getPeakRates().get(String.format("%02d", hourOfDay));
        } elseif (rateConfig.getOffPeakRates().containsKey(String.format("%02d", hourOfDay))) {
            // 如果是谷時段，使用谷時段費率
            return energyConsumption * rateConfig.getOffPeakRates().get(String.format("%02d", hourOfDay));
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("No rate configuration found for the given time."); // 拋出異常
        }
    }
}

Controller

package com.example.smartmeter.controller;

import com.example.smartmeter.model.ElectricMeterData;
import com.example.smartmeter.service.ElectricMeterService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;

import java.time.Instant;
import java.time.LocalDate;
import java.time.ZoneId;

@RestController
@RequestMapping("/api/meters")
public class ElectricMeterController {

    @Autowired
    private ElectricMeterService electricMeterService; // 注入電表服務

    /**
     * 接收POST請求保存電表數(shù)據(jù)并計算費用
     *
     * @param data 電表數(shù)據(jù)對象
     * @return 成功消息及計算出的費用
     */
    @PostMapping("/data")
    public String saveMeterData(@RequestBody ElectricMeterData data) {
        electricMeterService.saveData(data); // 保存數(shù)據(jù)到InfluxDB
        LocalDate date = Instant.ofEpochSecond(data.getTimestamp().getEpochSecond()).atZone(ZoneId.systemDefault()).toLocalDate(); // 獲取日期
        int hourOfDay = data.getTimestamp().get(ChronoField.HOUR_OF_DAY); // 獲取小時數(shù)
        double rate = electricMeterService.calculateDynamicRate(data.getEnergyConsumption(), date, hourOfDay); // 計算費用
        return"Data saved successfully! Calculated rate: $" + rate; // 返回成功消息及費用
    }
}

Application

package com.example.smartmeter;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class SmartMeterApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SmartMeterApplication.class, args);
    }
}

測試

curl -X POST http://localhost:8080/api/meters/data \
     -H "Content-Type: application/json" \
     -d '{
           "meterId": "METER123",
           "energyConsumption": 5.5,
           "timestamp": 1696074000
         }'

Respons

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責任編輯：武曉燕來源： Java知識日歷

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