基于物联网技术的智能共享车位管理系统设计与开发
这是一篇关于物联网,共享停车,智能终端,TCP,HTTP的论文, 主要内容为随着我国经济的飞速增长,我国居民生活水平持续提高,人们对私家车的需求量与日俱增,同时对停车设施的需求量也越来越大,停车难的问题日益凸显。基于共享经济热潮以及社会对错峰停车的刚性需求,本文设计了智能共享车位管理系统,以智能终端为核心,利用物联网及互联网技术,通过移动端APP/微信小程序以及后台数据管理中心,有效整合私家车位、公共道路停车位以及大型停车场三种车位信息并实现共享。本系统以停车位为核心,以多角色为主体,利用空闲车位缓解停车难问题,通过紧缺资源的共享实现了社会效益的最大化,真正做到了让车位流动起来。本文主要通过以下三个方面来解决停车难的问题。(1)私家车位共享和预约使用;(2)公共道路停车位即时使用;(3)大型停车场剩余车位显示。本系统以物联网为核心,通过合理的断线重连机制和通信自适应机制保证智能地锁在复杂网络环境下的有效通信,结合移动端设备和后台数据中心,实现各角色数据交互,使得闲置车位资源得到有效管理和利用。智能地锁通过TCP长连接的方式注册到转发服务器上,移动终端通过HTTP协议与数据应用服务器进行数据交互,数据应用服务器将移动终端的数据固化到数据库中,移动终端与地锁间的数据交互通过转发服务器实现。如此,本系统便可充分利用空闲车位,实现机器换人,减少人力资本投入的目的。本系统包括六大模块:智能地锁、安卓APP端、微信小程序端、后台管理平台、服务器端、数据库,本文主要通过分析停车位共享平台的业务需求,确定了平台中各角色用户以及他们之间的交互模型,建立了以停车位为核心的系统软件模型与功能框架,制作了一代和二代智能地锁,并设计了配套软硬件,之后采用JavaWeb和Android技术开发面向各用户的移动端应用软件,基于微信平台开发了小程序,成功搭建起各方之间沟通的桥梁,最终实现安装人员安装智能地锁,车位主发布车位共享信息,普通车主预约使用共享车位,即时使用公共道路停车位,查看大型停车场车位信息,维修人员维修故障地锁等流程的智能化和网络化。
基于微服务网关Zuul的TCP功能扩展和限流研究
这是一篇关于微服务,Zuul,Mina,TCP,令牌桶算法的论文, 主要内容为随着物联网技术和微服务架构的快速发展,越来越多的基于Mina框架的现场终端设备需要通过TCP通信机制与基于HTTP通信的Spring Cloud微服务系统进行数据交互。而网关Zuul作为外部设备访问微服务系统的唯一入口,并不具备对Mina客户端传送过来的TCP请求进行路由转发的功能,因此本文对服务网关Zuul进行了TCP通信功能扩展。为了保障服务网关Zuul在高并发下的稳定性,结合令牌桶算法实现了限流策略,但该策略无法确保核心服务在高并发情况下的高可用性,并且限流开关无法动态更新,为此本文提出了相应的改进方法并进行了实验分析。主要研究工作内容如下:(1)针对服务网关Zuul不支持TCP通信机制的问题,本文对网关Zuul进行了TCP功能扩展,其主要工作内容分为三个方面:1)由于网关Zuul并没有与Mina客户端建立连接的功能,本文设计了Mina服务器的通信框架,并通过接口实现的方式构建了Zuul-Mina服务器,成功与Mina客户端建立了通信连接;2)为了解决Mina客户端与微服务实例之间存在通信协议不同的问题,本文设计了Mina客户端与微服务实例之间的通信流程,并通过自定义通信协议及编解码器实现了协议转换;3)对于协议转换后的请求,Zuul-Mina服务器并不具备将其转发到具体的服务实例上的消息代理功能。因此本文通过构建请求转发类,对解析之后的请求进行了重构,并将重构后的请求通过负载均衡转发到了具体的服务实例上。(2)针对网关Zuul使用令牌桶算法进行限流操作时,存在着无法保障核心服务在高并发情况下的可用性的缺陷,提出了基于URI配置文件的拦截策略,该策略能够对核心URI与非核心URI进行不同的过滤处理,并通过自定义网关过滤器将该拦截策略应用到传统令牌桶算法中,实现了令牌桶算法能够针对不同请求采取不同限流操作的改进,保障了核心服务在高并发下的可用性。该限流策略存在的另一个缺陷在于限流功能的开启与关闭之间的切换,只能通过修改配置文件并重启网关服务来实现,无法做到动态的更新。因此本文在改进的限流策略基础上,通过在自定义的限流过滤器中设置不同的时间段来开启和关闭过滤器,实现了限流开关的动态更新。(3)对服务网关Zuul的TCP功能扩展进行了功能性测试,通过测试结果分析扩展的TCP通信功能能够正常工作。对改进的限流算法进行功能测试和性能测试,并与传统的令牌桶算法进行实验对比,分析了改进的令牌桶算法在核心服务的请求响应时间上具有明显的性能优势。对限流开关的动态更新进行功能测试,验证了其有效性。
面向IoT终端的海量TCP连接管理集群系统的设计与实现
这是一篇关于响应时间,吞吐量,物联网,集群,TCP的论文, 主要内容为随着物联网市场规模日益增大,物联网终端得到迅猛发展,数量成指数倍增长。通过单服务器对海量终端TCP(Transmission Control Protocol)网络接入进行连接管理已经难以进行,多服务节点成为海量TCP连接管理与数据传输服务的必然选择。然而在多服务节点架构和海量TCP连接的情况下,如何维护海量终端在不同服务节点上连接信息的一致性,以及保障上下行数据传输的可靠性,是一个亟待解决的问题。针对此问题,本文设计与实现了集群协调机制和上下行消息处理机制。同时,基于以上机制设计了一种新型的TCP连接管理集群系统,该系统可以满足海量终端通信高并发、高负载和实时数据传输的需求。本文首先结合系统业务需求,对关键问题、性能提升策略进行研究,对系统总体设计方案、功能模块划分进行设计。其次,对系统集群协调机制、上行消息处理机制、下行消息处理机制和异步网络连接管理中的模块进行详细设计与实现。基于Zookeeper的简单数据模型和多样化节点类型,设计系统元数据存储模型,实现集群节点角色选举、启动离线监控功能,保证集群节点间数据的一致性。基于分布式发布-订阅消息中间件Kafka实现系统对外提供统一集群上行消息业务服务接口,业务层调用该接口获取业务处理数据。基于分布式调用中间件GRPC(Google Remote Procedure Call)和集群协调机制的高可用,实现不同终端在不同服务节点间的数据快速下发,提高下行数据传输效率。实现系统Session共享管理机制,高效管理终端连接和定时检测超时连接,使系统资源得到最大化利用。使用合理的自定义通信协议,解决数据传输过程中出现粘包、拆包问题,完成数据编解码、加解密,保证数据收发的正确性和安全性。最后,对系统进行功能和性能测试,系统各个功能模块正常工作,并发数大于6000的性能测试结果表明,采用本文系统设计方案平均响应时间较Java NIO方案缩短了60%,吞吐量提高了53%,且单台服务器可处理20000个终端高并发连接请求,达到了系统预定的目标。
基于TCP/IP的轧机远程监控系统的研究
这是一篇关于轧机,刚度,监控系统,TCP,工业互联网的论文, 主要内容为钢厂原材料的产能主要依赖轧机设备,其产品精度可通过轧机轧制过程中的辊缝进行调节。由于轧制力的作用,在轧机设备中会产生一定的弹性形变,使产品精度需求与辊缝设定值存在偏差,影响产品精度甚至造成废品,降低成材率。因此,需借助轧机刚度进行偏差计算进而对轧辊辊缝进行修正。目前,钢厂内辊缝调节流程为人工采集刚度相关参数并依据压靠法、轧板法等方法手动合成压力曲线计算刚度值,随后通过自动化控制系统更改轧机刚度实现辊缝调节。而轧机轧制过程中设备状态变化如轧辊损耗等因素造成设备刚度值与理论值存在偏差,需在轧制过程中进行刚度值动态计算,频繁的刚度计算无疑增加了工人劳动强度,而刚度参数的动态获取使得工人束缚于参数数据所在环境,对工人的劳动环境具有一定的限制性。因此,本文将对轧机设备远程化监控进行研究,实现轧机参数,尤其是刚度相关参数的实时掌控,建立一套完整的轧机远程监控系统。本文首先结合钢厂生产环境,对轧机远程监控系统整体结构进行分析,并依据软件开发体系将系统拆分成C/S体系与B/S体系。针对各体系,对开发中的关键技术进行研究并制定应用方案。其次,在C/S体系中对数据通讯过程进行研究,分析数据包传输下产生粘包、拆包现象的原因,提出一种基于Nagle算法下TCP通讯的自处理机制解决方案并在PyQt环境下完成钢厂至数据服务器的界面化数据传输系统搭建。在数据存储系统中,对现有存储方式进行研究,确立系统存储方案,提出一种基于WScript的Windows文件并发读写方法。在B/S体系中对Web客户端系统进行需求分析,以Bootstrap、Vue-Cli、Node、Webpack、Git为前端技术链,Apache、PHP、Mysql为后端技术链进行B/S搭建,并对Web数据绘制功能进行研究,指出现有Web图形模块对于实时数据绘制的不足,建立一种基于Web的实时数据图形显示模块。最后,对整体系统安全性进行研究,并对可能存在的安全隐患进行预防方案制定与攻击实验验证,结果证明该系统具有较好的安全性。本文设计的轧机远程监控系统有效解放工人劳动环境局限性,具有工程实际意义与工业互联网的借鉴意义。
基于微服务网关Zuul的TCP功能扩展和限流研究
这是一篇关于微服务,Zuul,Mina,TCP,令牌桶算法的论文, 主要内容为随着物联网技术和微服务架构的快速发展,越来越多的基于Mina框架的现场终端设备需要通过TCP通信机制与基于HTTP通信的Spring Cloud微服务系统进行数据交互。而网关Zuul作为外部设备访问微服务系统的唯一入口,并不具备对Mina客户端传送过来的TCP请求进行路由转发的功能,因此本文对服务网关Zuul进行了TCP通信功能扩展。为了保障服务网关Zuul在高并发下的稳定性,结合令牌桶算法实现了限流策略,但该策略无法确保核心服务在高并发情况下的高可用性,并且限流开关无法动态更新,为此本文提出了相应的改进方法并进行了实验分析。主要研究工作内容如下:(1)针对服务网关Zuul不支持TCP通信机制的问题,本文对网关Zuul进行了TCP功能扩展,其主要工作内容分为三个方面:1)由于网关Zuul并没有与Mina客户端建立连接的功能,本文设计了Mina服务器的通信框架,并通过接口实现的方式构建了Zuul-Mina服务器,成功与Mina客户端建立了通信连接;2)为了解决Mina客户端与微服务实例之间存在通信协议不同的问题,本文设计了Mina客户端与微服务实例之间的通信流程,并通过自定义通信协议及编解码器实现了协议转换;3)对于协议转换后的请求,Zuul-Mina服务器并不具备将其转发到具体的服务实例上的消息代理功能。因此本文通过构建请求转发类,对解析之后的请求进行了重构,并将重构后的请求通过负载均衡转发到了具体的服务实例上。(2)针对网关Zuul使用令牌桶算法进行限流操作时,存在着无法保障核心服务在高并发情况下的可用性的缺陷,提出了基于URI配置文件的拦截策略,该策略能够对核心URI与非核心URI进行不同的过滤处理,并通过自定义网关过滤器将该拦截策略应用到传统令牌桶算法中,实现了令牌桶算法能够针对不同请求采取不同限流操作的改进,保障了核心服务在高并发下的可用性。该限流策略存在的另一个缺陷在于限流功能的开启与关闭之间的切换,只能通过修改配置文件并重启网关服务来实现,无法做到动态的更新。因此本文在改进的限流策略基础上,通过在自定义的限流过滤器中设置不同的时间段来开启和关闭过滤器,实现了限流开关的动态更新。(3)对服务网关Zuul的TCP功能扩展进行了功能性测试,通过测试结果分析扩展的TCP通信功能能够正常工作。对改进的限流算法进行功能测试和性能测试,并与传统的令牌桶算法进行实验对比,分析了改进的令牌桶算法在核心服务的请求响应时间上具有明显的性能优势。对限流开关的动态更新进行功能测试,验证了其有效性。
航天大数据平台数据订阅系统设计与实现
这是一篇关于SSO,任务调度,Hadoop,Redis,TCP的论文, 主要内容为当前信息领域迎来跨越式发展,各种新技术和创新不断的提升着人们的生活质量,信息化使得各行业产生大量的数据,人们引入互联网、大数据相关技术解决这些数据处理问题。航天领域作为关系国家命脉重点领域近年来更加信息化智能化,各类数据呈现爆发式增长,传统存储模式和计算模式已经不能很好的满足海量航天数据的存储、分析、可视化需求,从互联网、大数据相关应用得到启发并将其引入航天领域解决数据分析处理的问题。航天领域数据类型多样,每种数据的处理方式不同,通过构建航天大数据平台完成数据高效安全存储管理和快速的数据分析。不同航天科研机构之间数据平台相互独立,数据之间不能完成有效共享,如何安全可靠的在不同大数据平台之间完成数据共享成为一个问题。本文研究通过数据订阅系统来解决航天大数据平台之间的数据共享问题,提升航天科技工作者协同进行数据分析处理的能力。在研究数据订阅系统过程深入调研数据共享的业务需求和航天数据的特点,着力解决了不同航天大数据平台之间的统一认证和授权问题,使得不同平台形成统一网络,实现了满足Cron Expression解析的任务调度系统满足大量元信息同步、数据文件同步、身份信息同步等周期性任务调度问题,通过对分布式文件系统HDFS以及相应数据元信息系统改造设计实现了大并发数据同步中心,满足航天大数据平台之间的可靠数据传输。数据共享系统满足安全、快速、高效的需求。在系统实现过程中,针对数据订阅系统面临的问题逐一提出解决方案,通过引入SSO单点登录技术对身份认证和用户授权分离,实现统一身份认证中心,既解决了不同大数据平台之间相互访问问题又保证平台独立安全。根据航天数据存储特点设计了元信息实时同步、文件数据基于策略同步的分离模式,保证客户端使用体验,同时通过订阅系统用户能够直接请求到被订阅平台后台数据,数据同步中心基于TCP socket协议使用C/S模型完成并发度自适应、加密安全、容错的数据同步系统,对于订阅数据类型为二进制使用MapReduce分布式计算解析处理结果的数据直接同步原始二进制文件在订阅端解析处理来减少网络通讯量。针对文件同步、元信息实时同步、平台各种定时调度任务的统一特性,引入Cron Exression定时任务语法设计实现统一任务调度系统,同时能够满足基于平台状态的MapReduce任务调度。系统由客户端和大数据平台组成,以RESTful服务方式发布订阅系统的各种控制API。本文通过有效测试验证了研究过程系统架构设计的合理性,任务调度中心满足大并发任务的均衡调度,元信息和数据文件能够按照策略同步,数据订阅系统能够解决航天大数据平台之间的数据共享问题。当前数据订阅系统已经成功上线服务于多个航天科研机构。
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