引言

在工业自动化和物联网（IoT）领域，高效、轻量且易于使用的数据存储解决方案至关重要。LiteDB 作为一个嵌入式的 NoSQL 文档数据库，非常适合存储工业设备的复杂参数和运行数据。本文将详细探讨如何使用 LiteDB 进行工业设备参数的存储和管理。

Nuget 安装LiteDB包

PowerShell
`Install-Package LiteDB`

数据模型设计

设备状态实体类

C#
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace App06
{
    /// <summary>
    /// 设备状态类
    /// </summary>
    public class DeviceStatus
    {
        /// <summary>
        /// 是否在线
        /// </summary>
        public bool IsOnline { get; set; }

        /// <summary>
        /// 运行温度
        /// </summary>
        public double Temperature { get; set; }

        /// <summary>
        /// 运行负载
        /// </summary>
        public double LoadPercentage { get; set; }

        /// <summary>
        /// 错误代码
        /// </summary>
        public string ErrorCode { get; set; }
    }
}

工业设备参数实体类

C#
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using LiteDB;
using static System.Runtime.InteropServices.JavaScript.JSType;

namespace App06
{
    /// <summary>
    /// 工业设备参数实体类
    /// </summary>
    public class DeviceParameter
    {
        [BsonId]
        public ObjectId Id { get; set; }

        /// <summary>
        /// 设备唯一标识符
        /// </summary>
        public string DeviceId { get; set; }

        /// <summary>
        /// 设备名称
        /// </summary>
        public string DeviceName { get; set; }

        /// <summary>
        /// 设备类型
        /// </summary>
        public string DeviceType { get; set; }

        /// <summary>
        /// 配置参数集合
        /// </summary>
        public Dictionary<string, object> ConfigParameters { get; set; }

        /// <summary>
        /// 运行状态参数
        /// </summary>
        public DeviceStatus Status { get; set; }

        /// <summary>
        /// 最后更新时间
        /// </summary>
        public DateTime LastUpdateTime { get; set; }
    }
}

LiteDB 存储实现

数据库操作服务

C#
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using LiteDB;

namespace App06
{
    /// <summary>
    /// 工业设备参数存储服务
    /// </summary>
    public class DeviceParameterService : IDisposable
    {
        private readonly LiteDatabase _database;
        private readonly ILiteCollection<DeviceParameter> _collection;

        /// <summary>
        /// 构造函数
        /// </summary>
        /// <param name="databasePath">数据库文件路径</param>
        public DeviceParameterService(string databasePath)
        {
            _database = new LiteDatabase(databasePath);
            _collection = _database.GetCollection<DeviceParameter>("device_parameters");

            // 创建索引以提高查询性能
            _collection.EnsureIndex(x => x.DeviceId);
            _collection.EnsureIndex(x => x.DeviceName);
        }

        /// <summary>
        /// 添加或更新设备参数
        /// </summary>
        /// <param name="deviceParameter">设备参数实体</param>
        public void AddOrUpdateDevice(DeviceParameter deviceParameter)
        {
            deviceParameter.LastUpdateTime = DateTime.Now;
            _collection.Upsert(deviceParameter);
        }

        /// <summary>
        /// 根据设备ID获取设备参数
        /// </summary>
        /// <param name="deviceId">设备ID</param>
        /// <returns>设备参数实体</returns>
        public DeviceParameter GetDeviceById(string deviceId)
        {
            return _collection.FindOne(x => x.DeviceId == deviceId);
        }

        /// <summary>
        /// 获取特定类型的所有设备
        /// </summary>
        /// <param name="deviceType">设备类型</param>
        /// <returns>设备参数列表</returns>
        public List<DeviceParameter> GetDevicesByType(string deviceType)
        {
            return _collection.Find(x => x.DeviceType == deviceType).ToList();
        }

        /// <summary>
        /// 删除设备参数
        /// </summary>
        /// <param name="deviceId">设备ID</param>
        public void DeleteDevice(string deviceId)
        {
            _collection.DeleteMany(x => x.DeviceId == deviceId);
        }

        /// <summary>
        /// 关闭数据库连接
        /// </summary>
        public void Dispose()
        {
            _database?.Dispose();
        }
    }
}

使用示例

典型使用场景

C#
namespace App06
{
    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 初始化数据库服务
            using var deviceService = new DeviceParameterService("industrial_devices.db");

            // 创建设备参数
            var plcDevice = new DeviceParameter
            {
                DeviceId = "PLC_001",
                DeviceName = "主生产线控制器",
                DeviceType = "PLC",
                ConfigParameters = new Dictionary<string, object>
                {
                    { "ScanCycle", 50 },
                    { "MemorySize", 256 },
                    { "CommunicationProtocol", "Modbus" }
                },
                Status = new DeviceStatus
                {
                    IsOnline = true,
                    Temperature = 45.5,
                    LoadPercentage = 65.3,
                    ErrorCode = null
                }
            };

            // 存储设备参数
            deviceService.AddOrUpdateDevice(plcDevice);

            // 查询设备
            var retrievedDevice = deviceService.GetDeviceById("PLC_001");
            Console.WriteLine($"设备名称: {retrievedDevice.DeviceName}");
            Console.WriteLine($"设备状态: {retrievedDevice.Status.IsOnline}");

            Console.ReadKey();
        }
    }
}

性能与优化建议

1. 使用索引提高查询性能
2. 定期备份数据库文件
3. 对于大规模数据，考虑分页和增量加载
4. 使用 ConfigParameters 的字典类型实现灵活的参数存储

结论

LiteDB 为工业设备参数存储提供了一个轻量、高效且灵活的解决方案。通过合理的数据模型设计和优化，可以轻松实现复杂工业设备参数的管理。