Industrial IoT Platform

感測每個節點
掌握全局態勢

Blackstone 是端對端工業物聯網平台,從 RS485 感測器節點到雲端儀表板,一套系統涵蓋硬體、邊緣運算、雲端管理與即時視覺化。

彈性星型
感測節點網路拓樸
雙端
ERA 智慧規則引擎
微服務
雲端後端架構
即時
WebSocket 資料推送
System Architecture

完整的四層系統架構

從感測器到儀表板,每一層都由 Blackstone 原生設計,確保資料完整性與零廠商整合風險。

OneWire / I²C DS18B20 · SHT31 · AMG8833 Modbus RTU PZEM-016 · 工業儀表 ADC / UART 客製感測器 · 類比訊號 感測層(多協定) RS485 Modbus RTU NODE ESP32-C3 Modbus Slave 邊緣節點層 RS485 多點感測節點 GATEWAY ESP32-S3 Master + MQTT 閘道器層 MQTT / TLS Ethernet / WiFi 雲端平台 微服務架構 PostgreSQL + TimescaleDB RabbitMQ · Redis ASP.NET Core Serilog → Seq 雲端後端層 SignalR WebSocket 管理儀表板 Angular SPA Gridster2 · SignalR 儀表板層
Why Blackstone

四大核心價值主張

🔗

端對端原生整合

從韌體、協定到雲端 API 全由同一套架構設計。無第三方中介層、無整合斷點,資料從感測器到儀表板全程可驗證。

雙端智慧規則引擎

設備端 ERA 在毫秒內觸發 GPIO 輸出與自動解除;雲端 ERA 同步發送 Email、LINE、Telegram、SMS 多通道告警,並自動生成維護工單。

🛡️

軍規安全架構

每個資料幀以 AES-128-CTR 加密、HMAC-SHA256 簽章,設備金鑰透過 X25519 ECDH 協議建立,防止降級攻擊與重放攻擊。

🔄

零停機遠端維護

OTA 韌體更新可批次推送至所有節點,含版本相容性矩陣與自動回滾保護。裝置自我修復看門狗確保 24/7 連線穩定。

Core Features

八大核心功能

每項功能皆針對工業現場需求設計,不是概念,是已落地的技術規格。

01

雙端 ERA 智慧規則引擎

設備端:感測閾值觸發 GPIO 輸出(繼電器、蜂鳴器),可設定自動解除條件,毫秒響應。雲端端:同步觸發 Email、LINE、Telegram、SMS 多通道告警,並自動建立維護工單,實現全流程閉環管理。

DUAL-ENGINE AUTOMATION
02

即時 WebSocket 儀表板

SignalR Hub 全雙工推送:裝置上下線、感測資料抵達、告警觸發、OTA 進度,全部即時更新至瀏覽器,無需輪詢。

REAL-TIME
03

遠端 OTA 韌體更新

分段傳輸韌體至閘道器與節點,含相容性矩陣檢查與時間戳版本反降級保護。多節點批次滾動更新,進度可視化追蹤。

MAINTENANCE-FREE
04

自訂監看儀表板

可拖曳自由配置監看項目,想看什麼就看什麼。SignalR WebSocket 零延遲推送,歷史時序資料隨時查詢,支援 CSV 匯出,靈活適應不同監控需求。

CUSTOM DASHBOARD
05

彈性星型感測網路拓樸

一個傳輸控制端(閘道器)可管控多個感測節點,感測節點無需獨立上網,省去每節點的網路建置成本。可分散佈建多組閘道器,避免單一閘道中斷導致全線停報,提升整體可用性。

COST-EFFICIENT TOPOLOGY
06

多協定感測器擴充架構

原生支援 OneWire、I²C、Modbus RTU、ADC、UART 等主流工業協定,涵蓋市面上絕大多數感測器類型。代表晶片如 DS18B20(溫度)、SHT31(溫濕度)、AMG8833(熱像)、PZEM-016(電力),現有設備無需替換即可接入。

MULTI-PROTOCOL
07

自我修復機制

W5500 網路晶片 3 分鐘無回應自動軟重啟,15 分鐘強制重啟。連續崩潰 3 次進入安全模式並告警,避免現場人員無感知故障。

HIGH AVAILABILITY
08

離線資料緩衝

節點內建環形緩衝區,網路中斷期間持續蒐集資料,恢復連線後自動補傳。支援三種溢位策略:丟棄 / 覆寫 / 累積。

RESILIENT
Sensor Protocol Support

多協定感測器支援

協定層完全抽象化,擴充新感測器無需修改主程式,開箱即支援主流工業通訊標準。

🔌
OneWire 總線
單線多點菊鏈佈線
例:DS18B20 溫度感測器,支援多節點並聯於同一條線
🔗
I²C 總線
雙線串列,多裝置定址
例:SHT31(溫濕度)、AHT20、BMP280(氣壓)、AMG8833(8×8熱像陣列)
🏭
Modbus RTU
RS485 工業標準協定
例:PZEM-016(電壓/電流/功率/電能),相容大多數工業儀表
📈
ADC 類比輸入
12-bit 高精度取樣
例:熱敏電阻、壓力感測器、電位器等類比輸出元件
🔢
UART / 泛用協定
Float32 通用資料格式
任意客製通訊協定,以浮點值輸出,彈性適配第三方感測器
Dual ERA Engine

雙端智慧規則引擎

設備端毫秒級 GPIO 控制與自動解除,雲端端多通道告警與工單閉環,兩端協同、各司其職。

設備端 ERA — 毫秒級 GPIO 控制
EVENT

感測閾值觸發

溫度 > 31°C180 秒內累計 3 次 → 觸發

ACTION

GPIO 輸出控制

繼電器 GPIO HIGH,啟動冷卻設備,持續至解除條件成立

AUTO

自動解除機制

溫度 < 30°C 連續 1 次 → GPIO 自動恢復 LOW

雲端 ERA — 多通道告警與工單
DETECT

雲端事件偵測

Parser 解析後即時判斷感測值是否觸發告警規則條件

NOTIFY

多通道告警派送

同步發送 Email · LINE · Telegram · SMS,確保通知必達

TICKET

自動建立維護工單

異常事件自動轉為工單,含設備資訊、時間、感測值,追蹤處理進度至結案

設計理念

設備端 ERA 在現場毫秒級即時響應,不依賴雲端連線;雲端 ERA 負責跨設備關聯分析與通知閉環。兩端各自獨立運作,斷網時設備端自動控制仍持續生效。

Security Architecture

五層縱深防禦安全架構

從硬體識別到雲端 API 存取,每一個傳輸環節都有加密與驗證保護。

01

設備身分認證

每台設備持有唯一 X25519 金鑰對,初次上線透過 ECDH 協議建立 AES session key,防止偽冒設備注入資料。

02

資料幀加密

每個資料幀以 AES-128-CTR 加密 payload,附加 4-byte HMAC-SHA256 截斷 MAC 驗證完整性,防止篡改與重放。

03

傳輸層加密

MQTT over TLS,設備到 Mosquitto Broker 的通訊全程加密。未來可擴展至 MQTT 8883 埠對外服務。

04

API 存取控制

後端 REST API 以 JWT Bearer Token 驗證。使用者 token 60 分鐘、設備 token 1440 分鐘,最小權限原則設計。

05

設定版本保護

時間戳反降級機制,拒絕套用舊版設定,防止攻擊者透過重播舊設定包重置設備行為。

06

稽核日誌

所有指令發送、設定變更均記錄至 audit log,含操作者、時間、目標設備、執行結果。符合工業資安追溯要求。

Technology Stack

企業級技術堆疊

每個技術選型均基於工業可靠性、開放標準與長期維護性考量。

硬體 / 韌體
  • ESP32-S3 / ESP32-C3
  • ESP-IDF v5.5 + FreeRTOS
  • W5500 Ethernet
  • RS485 / Modbus RTU
訊息傳遞
  • Mosquitto MQTT Broker
  • RabbitMQ (AMQP)
  • Redis 7 (Queue/Cache)
  • SignalR WebSocket
資料存儲
  • PostgreSQL 16
  • TimescaleDB 時序擴充
  • Hypertable 自動分區
  • Redis 快取層
後端服務
  • ASP.NET Core 微服務架構
  • Docker Compose 容器部署
  • Nginx 反向代理
  • Serilog → Seq 結構化日誌
前端介面
  • Angular SPA
  • Chart.js / ECharts
  • Gridster2 可拖曳佈局
  • SignalR Client
日誌 / 認證
  • Serilog 結構化日誌
  • Seq 日誌聚合查詢
  • JWT Bearer Token
  • Google OAuth SSO
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