基于 Rust 和土木工程、设备故障诊断、混凝土养护、GPS追踪、供应链物流跟踪系统、地下水监测等领域的实例 - 详解
基于 Rust 和 RabbitMQ 在土木工程领域的实例
以下是基于 Rust 和 RabbitMQ 在土木工程领域的实用案例，涵盖数据采集、监控、任务调度等场景。案例结合 lapin（Rust 的 RabbitMQ 客户端库）和实际工程需求设计。
传感器数据实时采集
使用 RabbitMQ 传输施工现场的传感器数据（如温度、湿度、振动）。Rust 消费者将数据写入时序数据库。
use lapin::{Connection, ConnectionProperties, options::*, types::FieldTable};
async fn consume_sensor_data() -> Result> {
let conn = Connection::connect("amqp://localhost:5672", ConnectionProperties::default()).await?;
let channel = conn.create_channel().await?;
let _queue = channel.queue_declare("sensor_data", QueueDeclareOptions::default(), FieldTable::default()).await?;
let consumer = channel.basic_consume("sensor_data", "rust_consumer", BasicConsumeOptions::default(), FieldTable::default()).await?;
for delivery in consumer {
if let Ok(delivery) = delivery {
println!("Received: {:?}", String::from_utf8_lossy(&delivery.data));
channel.basic_ack(delivery.delivery_tag, BasicAckOptions::default()).await?;
}
}
Ok(())
}结构健康监测告警
通过 RabbitMQ 发布桥梁或建筑物的异常振动数据，Rust 服务分析后触发告警。
// 发布告警消息示例
async fn publish_alert(message: &str) -> Result {
let conn = Connection::connect("amqp://localhost:5672", ConnectionProperties::default()).await?;
let channel = conn.create_channel().await?;
channel.basic_publish("", "alerts", BasicPublishOptions::default(), message.as_bytes(), BasicProperties::default()).await?;
Ok(())
}分布式任务调度
协调多个施工机器人协同作业，RabbitMQ 分配任务（如混凝土浇筑区域），Rust 实现任务分配逻辑。
// 任务分配生产者
async fn assign_task(robot_id: &str, task: &str) -> Result {
let queue_name = format!("robot_{}_tasks", robot_id);
let conn = Connection::connect("amqp://localhost:5672", ConnectionProperties::default()).await?;
let channel = conn.create_channel().await?;
channel.queue_declare(queue_name.as_str(), QueueDeclareOptions::default(), FieldTable::default()).await?;
channel.basic_publish("", queue_name.as_str(), BasicPublishOptions::default(), task.as_bytes(), BasicProperties::default()).await?;
Ok(())
}基于Rust Web 多个仓库通过 RabbitMQ 同步钢筋、水泥库存实例
实例 1：基础库存同步架构
仓库系统A发布库存变更消息到RabbitMQ的inventory_updates队列，消息格式为JSON：
// 发布端代码示例（使用lapin库）
let payload = json!({
"material_type": "steel",
"warehouse_id": "A",
"quantity": -50,
"timestamp": Utc::now().to_rfc3339()
}).to_string();
channel.basic_publish(
"",
"inventory_updates",
BasicPublishOptions::default(),
payload.as_bytes(),
BasicProperties::default()
).await?;仓库系统B通过消费者处理消息：
// 消费端代码示例
consumer.set_delegate(move |delivery| async move {
if let Ok(delivery) = delivery {
let data: Value = serde_json::from_slice(&delivery.data)?;
update_local_inventory(
data["material_type"].as_str(),
data["quantity"].as_i64()
);
delivery.ack(BasicAckOptions::default()).await?;
}
});实例 2：多仓库分布式事务
使用RabbitMQ的事务机制确保跨仓库操作原子性：
// 事务处理示例
channel.tx_select().await?;
match (warehouse_A.lock_stock(), warehouse_B.reserve_stock()) {
(Ok(_), Ok(_)) => {
channel.tx_commit().await?;
publish_inventory_sync();
}
_ => {
channel.tx_rollback().await?;
publish_compensation_message();
}
}消息头包含事务ID实现最终一致性：
BasicProperties::default()
.with_headers(FieldTable::from([
("x-transaction-id".into(), AMQPValue::LongString(tx_id.into()))
]))实例 3：物料分类路由
通过RabbitMQ的Direct Exchange实现分类同步：
// 钢筋和水泥使用不同路由键
channel.basic_publish(
"inventory_exchange",
match material_type {
"steel" => "steel.update",
"cement" => "cement.update",
_ => "other.update"
},
BasicPublishOptions::default(),
payload,
BasicProperties::default()
).await?;消费者按需绑定队列：
channel.queue_bind(
"warehouse_B_queue",
"inventory_exchange",
"steel.update",
FieldTable::default()
).await?;实例 4：批量处理优化
使用消息批处理减少网络开销：
// 每10秒或累积100条消息时批量发送
let mut batch = Vec::new();
batch.push(InventoryUpdate { /* ... */ });
if batch.len() >= 100 || last_flush.elapsed() > Duration::from_secs(10) {
channel.basic_publish(
"",
"batch_updates",
BasicPublishOptions::default(),
serde_json::to_vec(&batch)?,
BasicProperties::default()
).await?;
batch.clear();
}消费者侧使用预取限制控制处理速度：
channel.basic_qos(100, BasicQosOptions::default()).await?;实例 5：跨数据中心同步
通过Federation插件实现跨地域同步：
// 本地数据中心发布到联邦交换器
channel.basic_publish(
"fed.inventory",
"",
BasicPublishOptions::default(),
payload,
BasicProperties::default()
.with_headers(FieldTable::from([
("x-datacenter".into(), AMQPValue::LongString("east-1".into()))
]))
).await?;消息包含位置标记避免循环同步：
if !delivery.properties.headers()?.contains_key("x-datacenter") {
process_message();
forward_to_other_datacenters();
}每个实例都需配合错误处理、重试机制和监控系统实现生产级可靠性。建议使用Serde进行消息序列化，通过Prometheus监控队列积压情况，并在消费者实现幂等处理逻辑。
基于Rust实现的设备故障诊断与维修调度系统
以下是基于Rust实现的设备故障诊断与维修调度系统的实例代码片段，涵盖故障码解析、网络通信、数据库交互等关键环节。所有示例均遵循Rust生态的现代实践（如tokio异步、actix-web框架等），可直接用于工程机械领域的Web系统开发。
故障码解析与结构定义
// 示例1：定义故障码枚举
#[derive(Debug, Serialize, Deserialize)]
pub enum FaultCode {
EngineOverheat(u32),
HydraulicPressureLow(f32),
SensorFailure { id: String, threshold: f64 },
}
// 示例2：带时间戳的故障数据结构
#[derive(Serialize, Deserialize)]
pub struct FaultReport {
machine_id: String,
code: FaultCode,
timestamp: DateTime,
gps_coords: Option
}HTTP接口实现（Actix-Web）
// 示例3：接收故障码的POST接口
#[post("/api/faults")]
async fn report_fault(
report: web::Json,
db: web::Data
) -> impl Responder {
let _ = sqlx::query!("INSERT INTO faults...").execute(&db).await;
HttpResponse::Ok().json(json!({"status": "received"}))
}
// 示例4：实时故障码SSE推送
#[get("/api/faults/stream")]
async fn fault_stream(
broadcaster: web::Data
) -> impl Responder {
broadcaster.new_client().await
}数据库交互（SQLx）
// 示例5：故障记录存储
pub async fn log_fault(
pool: &PgPool,
report: &FaultReport
) -> Result {
sqlx::query!(
r#"INSERT INTO faults (machine_id, code, location)
VALUES ($1, $2::jsonb, $3)"#,
report.machine_id,
serde_json::to_value(&report.code)?,
report.gps_coords
).execute(pool).await?;
Ok(())
}
// 示例6：按设备ID查询历史故障
pub async fn get_machine_history(
pool: &PgPool,
machine_id: &str
) -> Vec {
sqlx::query_as!(FaultReport,
"SELECT * FROM faults WHERE machine_id = $1 ORDER BY timestamp DESC",
machine_id
).fetch_all(pool).await.unwrap_or_default()
}WebSocket实时通信
// 示例7：维修工单状态更新通道
#[derive(Message)]
#[rtype(result = "()")]
pub struct RepairUpdate {
pub ticket_id: Uuid,
pub status: RepairStatus,
}
// 示例8：WebSocket消息处理
async fn ws_repair_feed(
ws: Websocket,
addr: Addr
) {
let mut rx = addr.subscribe().unwrap();
while let Ok(msg) = rx.recv().await {
ws.send(Text(serde_json::to_string(&msg).unwrap())).await?;
}
}后台任务处理
// 示例9：故障优先级计算
pub fn calculate_priority(
fault: &FaultCode,
machine_type: MachineType
) -> u8 {
match (fault, machine_type) {
(FaultCode::EngineOverheat(_), _) => 10,
(FaultCode::HydraulicPressureLow(p), MachineType::Crane) if *p 8,
_ => 3
}
}
// 示例10：自动分配维修工单
pub async fn dispatch_repair(
pool: &PgPool,
report: FaultReport
) -> Result {
let tech_id = find_available_technician(pool, report.gps_coords).await?;
let ticket_id = Uuid