本文關(guān)鍵詞：面向農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的SCADA系統(tǒng)性能優(yōu)化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展并在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。隨著農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大和網(wǎng)絡(luò)通信量的增加,農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層SCADA系統(tǒng)會遇到感知識別采集終端高并發(fā)的數(shù)據(jù)訪問、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)異構(gòu)導(dǎo)致通信協(xié)議消息格式在通用性、結(jié)構(gòu)化和效率上難以實現(xiàn)平衡以及針對數(shù)據(jù)流快速響應(yīng)和實時處理等問題。本文將農(nóng)業(yè)SCADA系統(tǒng)抽象為一般功能模型,并根據(jù)數(shù)據(jù)流動過程分別研究數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)相關(guān)設(shè)計和優(yōu)化技術(shù),旨在提高系統(tǒng)通信并發(fā)性能的同時優(yōu)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力。本文主要完成了以下幾項工作：1、針對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層SCADA系統(tǒng)的通用性,將系統(tǒng)抽象為功能模型,分別從基于windows的網(wǎng)絡(luò)通信模型、基于應(yīng)用層協(xié)議和數(shù)據(jù)流處理算法的數(shù)據(jù)處理過程、基于連接池和查詢優(yōu)化的數(shù)據(jù)存儲過程,探討了提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力的技術(shù)。2、針對完成端口機制中的信息定位、資源管理、內(nèi)存頁鎖定和數(shù)據(jù)包處理等問題進(jìn)行分析,優(yōu)化了基于線程私有鏈表的對象池,提出了基于無鎖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、CAS機制和任務(wù)竊取的線程私有鏈表對象池優(yōu)化策略,解決了線程池對共享資源的并行訪問效率低的問題。3、針對數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不一致引起的通信協(xié)議消息格式混亂問題,提出了基于JSON和TLV的數(shù)據(jù)格式,解決了傳感數(shù)據(jù)傳輸及解析低效問題,使數(shù)據(jù)傳輸和解析過程在占用帶寬／內(nèi)存和響應(yīng)時間之間取得更好平衡；同時,針對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流的特點和處理需求,提出了適用于農(nóng)業(yè)SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流實時處理算法。4、設(shè)計并搭建了一種面向農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的農(nóng)業(yè)SCADA系統(tǒng),實現(xiàn)了農(nóng)場的遠(yuǎn)程管理。系統(tǒng)驗證了SCADA模型的通用性,解決了SCADA系統(tǒng)在面對大規(guī)模數(shù)據(jù)并發(fā)訪問和處理時的性能問題。經(jīng)過實際應(yīng)用表明,在面對高速率數(shù)據(jù)訪問請求時,對網(wǎng)絡(luò)通信優(yōu)化提高了系統(tǒng)并發(fā)連接網(wǎng)關(guān)的數(shù)量和通信效率,而協(xié)議格式優(yōu)化提高了數(shù)據(jù)傳輸效率和數(shù)據(jù)包封裝／解析效率,通過數(shù)據(jù)流處理算法降低系統(tǒng)的內(nèi)存使用率同時提高輸出結(jié)果的實時更新效率。
【關(guān)鍵詞】：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng) SCADA系統(tǒng) IOCP 無鎖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) JSON TLV 數(shù)據(jù)流處理
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S126;TN929.5;TP391.44
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 1 緒論11-17
• 1.1 選題的背景和意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 論文的研究內(nèi)容15
• 1.4 論文的結(jié)構(gòu)安排15-17
• 2 基于Windows平臺的通用SCADA系統(tǒng)模型研究17-43
• 2.1 問題的提出17
• 2.2 通用SCADA系統(tǒng)模型分析17-18
• 2.3 網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)的研究18-31
• 2.3.1 網(wǎng)絡(luò)通信相關(guān)技術(shù)19-21
• 2.3.2 網(wǎng)絡(luò)IO模型分析21-31
• 2.4 數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)研究31-36
• 2.4.1 應(yīng)用層通信協(xié)議31-32
• 2.4.2 數(shù)據(jù)流處理32-36
• 2.5 數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)研究36-42
• 2.5.1 數(shù)據(jù)存儲相關(guān)技術(shù)36-38
• 2.5.2 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計38-40
• 2.5.3 數(shù)據(jù)庫訪問的研究40-42
• 2.6 本章小結(jié)42-43
• 3 基于IOCP的網(wǎng)絡(luò)通信性能優(yōu)化43-65
• 3.1 問題的提出43-44
• 3.2 完成端口模型的關(guān)鍵問題分析44-50
• 3.3 基于線程私有鏈表的對象池優(yōu)化50-64
• 3.3.1 對象池50-53
• 3.3.2 并發(fā)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)53-54
• 3.3.3 無鎖對象池的設(shè)計54-55
• 3.3.4 無鎖對象池的實現(xiàn)55-59
• 3.3.5 算法的驗證分析59-64
• 3.4 本章小結(jié)64-65
• 4 數(shù)據(jù)處理相關(guān)的研究與優(yōu)化65-87
• 4.1 問題的提出65-66
• 4.2 通信協(xié)議中的數(shù)據(jù)格式研究與優(yōu)化66-81
• 4.2.1 基于二進(jìn)制格式的消息格式研究66-69
• 4.2.2 基于文本格式的消息格式研究69-77
• 4.2.3 基于JSON和TLV的消息格式優(yōu)化77-81
• 4.3 基于滑動窗口的數(shù)據(jù)流處理算法設(shè)計81-86
• 4.3.1 數(shù)據(jù)流處理需求81-82
• 4.3.2 數(shù)據(jù)流處理模型82-83
• 4.3.3 數(shù)據(jù)流處理算法83-86
• 4.4 本章小結(jié)86-87
• 5 面向農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的SCADA系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)87-116
• 5.1 系統(tǒng)設(shè)計87-91
• 5.1.1 需求分析87-88
• 5.1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)88-90
• 5.1.3 開發(fā)平臺概述90-91
• 5.2 系統(tǒng)實現(xiàn)91-115
• 5.2.1 系統(tǒng)主要模塊的實現(xiàn)類圖91-93
• 5.2.2 面向網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)通信模塊93-98
• 5.2.3 面向遠(yuǎn)程訪問的網(wǎng)絡(luò)通信模塊98-101
• 5.2.4 數(shù)據(jù)存儲模塊101-108
• 5.2.5 數(shù)據(jù)處理模塊108-110
• 5.2.6 消息隊列110-111
• 5.2.7 可視化界面111-115
• 5.3 本章小結(jié)115-116
• 6 總結(jié)與展望116-118
• 6.1 總結(jié)116-117
• 6.2 展望117-118
• 參考文獻(xiàn)118-123
• 研究生期間完成工作123

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4 蔡玉高　劉巍巍;我國科研機構(gòu)加緊研發(fā)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)[N];人民郵電;2009年

5 記者 付秋實;物聯(lián)網(wǎng),危機催生的新技術(shù)[N];金融時報;2009年

6 朱小兵;物聯(lián)網(wǎng)不可一陣風(fēng)[N];計算機世界;2009年

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9 工業(yè)和信息化部 通信科技委委員 侯自強;物聯(lián)網(wǎng)僅僅才開始[N];計算機世界;2009年

10 本報記者 余建斌　整理 劉先云;物聯(lián)網(wǎng),智能改變生活[N];人民日報;2009年

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  本文關(guān)鍵詞：面向農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的SCADA系統(tǒng)性能優(yōu)化研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：336272