【摘要】：近幾年,各大高校相繼開設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè),特別注重對學生實踐能力的培養(yǎng),由此需要高效實用的物聯(lián)網(wǎng)實訓系統(tǒng)。基于學生人數(shù)急劇增加、師資力量不足、專用場地緊張的現(xiàn)實情況,集中式的傳統(tǒng)實驗培訓方式已經(jīng)不能滿足實際需求。本團隊設(shè)計了一套基于云平臺技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)實訓系統(tǒng).:學生使用的開發(fā)板、實驗箱可以隨時隨地連接到云平臺,實驗過程和結(jié)果能夠準確無誤地記錄到云端數(shù)據(jù)庫中;學生不必在固定的時間和場地進行實驗,解決了學校實驗場地緊缺的難題,激發(fā)了學生自主學習的能力;老師可以在線跟蹤學生的實驗進展,與學生進行互動指導,使有限的教師資源得到了充分利用;管理者可對設(shè)備數(shù)據(jù)、故障等進行在線分析,對學生實驗、教師指導進行準確考評,解決管理難題。本文設(shè)計了物聯(lián)網(wǎng)實訓系統(tǒng)中的云平臺,滿足了設(shè)備、學生、教師,管理者的應(yīng)用需求。提出了分層的云平臺系統(tǒng)架構(gòu),包括基礎(chǔ)存儲層、支撐服務(wù)層及應(yīng)用賦能層。同時又劃分出三大服務(wù)器集群:支撐前端網(wǎng)站功能實現(xiàn)的業(yè)務(wù)服務(wù)器集群,支撐各類開發(fā)板遠程接入的設(shè)備服務(wù)器集群以及存儲支撐服務(wù)器集群。本文對有狀態(tài)集群內(nèi)的數(shù)據(jù)同步方法進行了研究,設(shè)計了服務(wù)器節(jié)點緩存和集中式存儲集群相互配合的機制。采用了基于散列表和雙向鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的緩存淘汰算法思想,計算出了合適的散列種子和負載因子值,節(jié)點中緩存查找只需要2ms。分析了集中式存儲集群的數(shù)據(jù)最終一致性可能出現(xiàn)的問題,在其集群外增加了節(jié)點主動刪除緩存及主動從主存中拉取信息的機制。并且利用存儲集群的數(shù)據(jù)監(jiān)聽觸發(fā)功能,配合服務(wù)器節(jié)點的緩存處理,共同實現(xiàn)了設(shè)備服務(wù)器集群內(nèi)數(shù)據(jù)的一致性共享與同步。本文設(shè)計了多級流水線設(shè)備數(shù)據(jù)處理機制,在每個工作單元非阻塞執(zhí)行的基礎(chǔ)上,保證了全鏈路數(shù)據(jù)的非阻塞解析與寫入。最終設(shè)備服務(wù)器在10萬連接壓測下平均響應(yīng)時間只有9ms,單個數(shù)據(jù)任務(wù)執(zhí)行單元處理速度為7500條/s。并且加入數(shù)據(jù)寫入任務(wù)整形機制,防止數(shù)據(jù)庫被大量任務(wù)沖垮。本文還對業(yè)務(wù)服務(wù)器軟件進行了設(shè)計,為上層應(yīng)用提供了各類賦能接口。并且通過各個支撐服務(wù)和通用功能的設(shè)計,保證了業(yè)務(wù)軟件模塊的可擴展性與穩(wěn)定性。最后對整個系統(tǒng)進行了功能測試、性能測試及可靠性測試。各項測試結(jié)果均表明本文所設(shè)計的平臺達到了設(shè)計目標。
【學位授予單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP393.09;TN929.5;TP391.44
【圖文】：

２云平臺整體設(shè)計逡逑２．邋１系統(tǒng)整體功能逡逑本團隊設(shè)計的物聯(lián)網(wǎng)實訓系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)全景如圖２．１所示：逡逑ｅｈ？？邐］逡逑！邋！邋？邋＃邋！逡逑一——二：！＝二二二二二二二ｆ二二金二二二二」，逡逑ｍｍｍ邐＾％壚１邐］逡逑｜邐曑■容邐！逡逑！邐＾『邐ｉ逡逑ｉ邐ｍｍｍｉ邐ｆｉｉＭｉ榅邐｜逡逑１邐１逡逑邑■丨數(shù)據(jù)中心逡逑邐拿 邐逡逑ｍｍ邐］逡逑１邐（Ｚ＾）邐！逡逑丨邐——邐１逡逑■邋ｍｑｔｔ逡逑ｍｍ邐—贏—邐］逡逑！邐Ｗ邐樹丨逡逑＿邋ｒｎ－ＦＪ．邐ＧＰＲＳ邐邐邐ＮＢ－Ｒ）＾邋＾逡逑灥逡逑１逡逑ｒｍｍ邐；逡逑丨⑩邐S緬危戾穩(wěn)危厘�！辶x希體邋危垮危粒駑危輳礤吻紗絴 」逡逑圖２．１實訓系統(tǒng)整體層次結(jié)構(gòu)逡逑底層是各類傳感器接入，然后邊緣網(wǎng)絡(luò)中的內(nèi)網(wǎng)ＬｏＲａ節(jié)點可以去采集各個傳感器

Ｉ邐版栜現(xiàn)＿逡逑圖２．２用戶與產(chǎn)品關(guān)系逡逑本系統(tǒng)中，終端用戶與產(chǎn)品的關(guān)系如圖２．２所示。學生對接的是各類監(jiān)控測試系統(tǒng)，教師逡逑對接的是教師管理后臺，管理者對接的是運維管理后臺。逡逑２．邋２各模塊功能逡逑２．２．邋１應(yīng)用模塊逡逑應(yīng)用層中，學生對接的監(jiān)控測試系統(tǒng)分別是：微信控制監(jiān)控網(wǎng)頁、工業(yè)開發(fā)板監(jiān)控網(wǎng)站逡逑與基于ＬｏＲａＷＡＮ的管理網(wǎng)站。逡逑微信監(jiān)控網(wǎng)頁如圖２．３所示，主要功能是監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)與留言交互等。逡逑６逡逑

馬微信監(jiān)控網(wǎng)頁工業(yè)開發(fā)板監(jiān)控網(wǎng)站如圖2灘所示，主要是監(jiān)控數(shù)據(jù)、觸發(fā)報警、視頻監(jiān)控以及位置信

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本文編號：2806217