基于SpringCloud的绿植养护软件的设计与实现
这是一篇关于物联网,小程序,MQTT,微服务,分布式系统的论文, 主要内容为工业发展越来越迅速,随之而来的是工业废气的大量排放导致的空气污染问题。空气污染问题导致人们周围的空气质量变差,对身体健康产生严重影响,导致各类疾病。在许多的家庭中人们都会养一些绿色植物,不但具有观赏性,同时还具有净化空气的作用。信息时代到来,互联网与物联网技术也获得了高速的发展,智能家居类的产品开始走进大众的视野。利用物联网技术开发一款室内绿植养护系统不但能让人们享受科技发展给生活带来的便利,更能以一种便捷高效的方式达到净化室内空气的目的。本文首先对绿植养护软件系统的需求进行分析,为了承载更多的硬件设备连接,对系统架构进行设计,包括前后端的技术选型以及方案设计。接下来对使用到的技术分别进行介绍,包括:客户端所用到的微信小程序相关技术和框架、MQTT通信协议的特点以及适用场景、服务端采取的微服务思想和技术框架以及分布式系统的设计、SpringCloud框架中的各个组件的介绍、系统的高可用、后端代码架构设计采取领域驱动设计的思想在此系统中的应用。之后,根据绿植养护软件系统的具体需求,对相关功能进行技术方案的设计和具体实现。利用领域驱动设计思想对相关领域模型进行拆分、进行数据系统的设计、完成EMQ服务器的部署、使用后端相关框架进行开发工作。最后最系统进行一系列的测试,经过测试,系统可以实现预定的功能,也可以达到不错的性能。
养殖场智能饲喂管理系统的设计与实现
这是一篇关于智能饲喂管理系统,B/S架构,MySQL数据库,SSM,MQTT的论文, 主要内容为随着畜牧业不断发展,养殖场迎来了自动化技术时代,传统生猪养殖方式在互联网发展时代面临着巨大的压力。目前,畜牧企业对生猪养殖管理自动化程度不高,使用大量人力、物力对生猪进行饲养,造成大量的人员以及饲料资源浪费,同时企业很难第一时间掌控现场情况及猪的生长情况,致使养殖场整体效率低下。因此,企业需对旗下养殖场进行自动化智能饲喂管理来提高养殖效率。为解决企业旗下养殖场自动化管理问题,需设计一个养殖场智能饲喂管理系统来配合巡检车、饲喂器等硬件设备来实现旗下养殖场整体智能自动化管理目标。本系统基于B/S架构,利用java开发语言并基于SSM框架对系统进行实现,同时应用My SQL数据库进行信息的管理与存储,养殖场内员工可从软件系统上通过MQTT协议发送指令并控制现场设备运行。在研究过程中,首先在系统需求分析部分,通过对养殖场养殖现状进行研究,根据其所需解决问题得出系统所需的功能需求以及性能需求,并通过对系统进行功能需求分析、非功能需求分析和系统可行性分析来制定系统整体设计方案,最终确定系统主要包含人员管理、场站区域管理、场站运维管理、巡检车控制与管理、智能饲喂控制与管理等五个功能模块。在系统设计部分,首先对系统整体架构以及网络架构进行设计,其次分别对系统五个功能模块进行详细设计,其中包括功能组件设计以及内部代码逻辑结构设计,同时在系统数据支撑部分,设计了系统数据库数据实体关系概念结构及主要功能数据表。最后在系统设计基础上对整个系统进行部署实现,通过系统兼容性测试、功能测试以及系统并发性测试得出本次系统设计与实现满足智能饲喂管理需求,并达到了预期设计目标。经测试,本文设计的养殖场智能饲喂管理系统操作简便,满足养殖场内不同文化水平员工操作需求,配合巡检车以及饲喂器等硬件设备实现了养殖场整体智能化管理,大大减少了人力资源以及物料资源的浪费,提升了养殖场整体管理及生猪饲养效率。
基于Android的视频监控系统的设计与实现
这是一篇关于视频监控,Android,MQTT,帧缓冲区,FFmpeg的论文, 主要内容为当前社会逐渐步入了移动互联网时代,随着无线通信技术的高速发展和移动设备性能的不断提升,传统的PC端视频监控正在向移动端迁移。目前市场中的移动视频监控系统普遍功能比较单调,只具有视频播放相关功能,应用界面也不够友好,无法满足用户多元化的需求。针对这种局限性,本文在视频监控的基础上集成了地图服务、实时物联以及报警等功能,不仅给用户提供了更加丰富便捷的功能,而且对于紧急事件处理等情况也具有一定的优势。本文设计并实现了一套完整的移动视频监控系统,利用Spring MVC框架搭建了Web服务器,并通过MQTT协议将消息实时地推送给移动客户端。客户端基于Android平台开发,主要包括视频监控、报警消息、实时物联、电子地图、用户登录和个人设置等功能,核心模块如下:(1)视频监控模块中,用户可以进行摄像机的实时预览、录像回放以及云台控制。本文采用了一种多线程播放模型,通过环形帧缓冲区来缓解网络抖动对视频播放造成的不良影响。在视频解码方面,默认使用MediaCodec进行硬件解码,对于硬件解码异常的设备,则调用FFmpeg媒体库进行软件解码,兼顾了解码性能与适用范围。(2)报警消息模块用于查询和接收传感器产生的报警信息,实时物联模块展示了传感器的实时数据,这两个模块通过创建的服务组件与消息服务器进行实时通信,对于新的报警消息会产生一条通知栏信息,并由自定义广播接收器处理点击通知的事件。(3)电子地图是一个公共模块,用于将摄像机与传感器显示在地图中,使得用户能够快速辨别各个设备,同时提供了导航功能,能够辅助用户快速到达事件发生地点。在实现上述功能的基础上,本文从两个角度对客户端进行了优化。首先设计了摄像机缩略图片的二级缓存机制,将远程获取到的图片分别缓存到内存与外部存储中,通过测试验证了二级缓存能够明显提升缩略图的加载速度。其次针对部分Fragment的加载方式进行优化,达到按需加载的目的,能够提高客户端性能并减轻服务器端的压力。最终本文对客户端分别进行了功能测试、性能测试以及兼容性测试,测试结果表明系统各模块功能运行正常,并且具有一定的健壮性和兼容性,能够满足实际使用的要求。
基于物联网技术的工业现场监控平台的研究与设计
这是一篇关于远程监控,物联网,MQTT,Node.js,MongoDB的论文, 主要内容为在早期工业现场,设备的数据采集记录完全依靠人工完成,耗时耗力且检测范围有限。随着传感器技术的发展,各种传感器代替了人工完成对设备数据的采集工作,工业现场的本地监控技术开始出现。有线网络将工业现场设备的控制器PLC(可编辑逻辑控制器)与PC或HMI(人机界面)相连,通过上位机软件或者触摸屏显示设备的运行状态、传感器的数据等信息,也集成了设备操控和数据存储分析等功能。设备的数据信息在本地完成与人的交互。随着物联网技术的发展,网络开始被运用到工业现场的数据采集和传输过程中,延伸了数据的传输范围,使得工业现场远程监控成为新的研究方向。针对于传统本地工业现场设备监控系统耗费大量人力、物力、财力以及数据共享等问题,借助于物联网技术在工业领域的发展趋势,本文分析了工业现场设备控制器PLC的常见通信协议、物联网传输协议和物联网云平台架构。设计实现移植PLC的Modbus TCP和西门子S7通信协议以及物联网传输协议MQTT的物联网终端模块,兼容工业现场控制设备核心的多种型号PLC,完成对PLC的参数读写、数据采集、状态监控、错误诊断以及数据传输。本设计首先采用B/S客户端架构基于Node.js平台和Mongo DB数据库搭建的物联网云平台,完成对物联网终端模块数据的接收、可视化显示、存储和故障分析。其次,将物联网终端模块和物联网云平台共同组合形成基于物联网技术的工业现场监控平台,实现了对工业现场设备的远程监控。然后,对物联网终端模块和物联网云平台进行联合调试,分别测试了系统的各个模块和功能的运行情况,测试结果良好,满足工业现场监控平台的基本功能需求。最后对本系统所做的工作进行总结,为未来工业现场设备的远程监控提供了可参考的解决方案。
基于边缘计算的智能门禁系统的设计与实现
这是一篇关于MQTT,Docker,边缘计算,云边协同,人脸识别的论文, 主要内容为随着物联网的兴起与发展,基于人脸识别的智能门禁逐渐被越来越多的公司所应用。而目前大多数智能门禁系统只能对客户提供的内部员工进行识别,针对需要临时通行的外来访客则无法灵活做出响应。此外,很多门禁遵循着主流的物联网技术,将“计算”与“操作”分离,对传输通道与存储容量要求较高,响应速度也受到一定影响。为改进如上问题,作者所在公司成立了Smart Edge平台项目组来开发针对外来访客的智能门禁应用。边缘计算利用边缘设备自身的运算与处理能力,从而可以完成部分原本属于计算中心的运算任务。这样不仅提升了边缘应用的响应速度,也能降低延迟,提升用户体验,同时缓解了通信压力,保证了数据安全。系统基于边缘计算的思想,结合机器学习算法,将对外来访客的人脸识别过程与识别前的模型训练过程分离,分别部署在边缘测与云测,实现云端协同共同服务。此外以物联网的重要通信协议MQTT(Message Queuing Telemetry Transport,消息队列遥测传输)为核心,在边缘设备上部署智能边缘工具,通过管理平台与边缘工具的通信完成对边缘设备进行管理。作者在项目开发过程中参与了项目的需求分析,明确项目的业务需求。完成需求分析后,作者对项目功能模块进行划分,并根据功能模块对系统进行概要设计。之后作者对具体模块的架构、模块间的逻辑流程及用到的数据库表进行设计,并使用Flask网络框架、Docker容器化技术、ssm网络框架(Spring+Spring MVC+My Batis)、MQTT协议、MYSQL数据库、python的容器管理接口等技术,完成访客注册模块、模型训练模块、端侧识别模块与设备调度平台以及智能边缘工具的开发与实现工作。最后完成项目的部署工作。目前该系统已经在本公司内部开始试用,外来访客可以通过微信小程序提交来访申请,通过后可以在公司的门禁处直接刷脸进入公司。管理员也可以通过管理平台对门禁设备进行管理,对设备内应用进行更新。
基于MQTT协议的新风机维护系统的设计与实现
这是一篇关于新风设备,维护系统,MQTT,Spring Cloud的论文, 主要内容为随着人们的居住生活质量的提高,空气质量越来越被人们所重视,新风机逐渐走进了千家万户。在此背景下,新风机产品不断更新迭代,愈发的智能化。随着新风机型号的增加、功能的增多,用户难以解决智能新风机的操作和故障问题。为了满足客户的需求,本系统将对新风机上传的数据进行高效的处理,并使用记录存储的新风机相关数据解决用户问题。在此背景下,需要建设一个处理新风机数据、清洗问题数据、辅助用户操作的新风机维护系统。本文根据公司的业务需求,提出了一套适用于新风机设备的维护系统的解决方案。本文介绍了建设系统所使用的技术框架,本项目进行了前后端分离,前端使用了 React框架搭建管理页面,后端通过Spring Cloud搭建微服务。本项目通过MQTT协议与新风机进行通信,针对不同数据的业务场景,分别使用了 MySQL、Redis、MongoDB等数据库存储数据。对于在项目中使用最频繁的MySQL数据库,项目中使用了 MyBatis框架进行管理。本系统根据业务需求及功能特点,划分为六个模块,分别为:主题管理模块、消息安全校验模块、主题行为处理模块、问题数据清洗模块、设备数据统计模块、用户辅助操作模块。主题管理模块帮助管理员控制订阅的消息主题。消息安全校验模块负责筛除恶意攻击、不符合设备规范的消息。主题行为处理模块负责对主题中不同的行为进行分别的处理。问题数据清洗模块是系统在后台根据过滤规则,对新风机问题数据进行监控。设备数据统计模块用于业务人员查看和分析设备运行的状态及相关历史数据。用户辅助操作模块可以帮助业务人员处理客户暂不熟悉的设备操作。目前,本系统已经正式上线运行。系统投入使用后,以往客户咨询后业务人员难以定位新风机问题的情况大大得到了改善,业务人员可以便捷的查询新风机的状态数据、疑似问题数据、客户对新风机的历史操作等,并且可以辅助客户进行某些新风机设备的操作。与此同时,管理员可以更加便捷的管理设备主题、添加安全校验规则,避免服务器短暂停机重启的尴尬。通过本系统,管理员及业务人员的工作效率及企业的信息化水平显著提升。
温室大棚机器人监控系统设计
这是一篇关于温室大棚,监控系统,机器人,NB-IoT,MQTT,管理系统的论文, 主要内容为随着智慧农业、农业4.0等概念的发展,利用现代通信、计算机和机器人等新兴技术促进传统农业朝向设施农业领域迈进,即在可控的现场环境内,运用工程技术手段,以提升生产效率的现代化生产方式。农业生产环境可控是当前农业技术变革的基石,因此对农业现场各项环境变量、设施设备运行状态和生产过程加以监控是当下重要的研究方向之一。温室大棚作为设施农业核心领域之一,其传统人工监控费时费力且调节滞后,而新兴无线传感网络监控组网技术复杂且成本过高。针对上述问题并结合项目背景,课题开展基于机器人的温室大棚监控系统研究。课题所研究的温室大棚机器人监控系统采用搭载农业传感器及无线通信单元的移动机器人平台,完成温室大棚监控数据的采集与传输,并提供通过浏览器Web页面进行的远程监控。机器人平台基于改进A*+DWA算法得到的路径于温室大棚内完成数据采集,通过目前国内正在快速推广的NB-Io T技术完成中远距离数据传输,同时现场的近距离无线通信采用低功耗的BLE技术实现。监控数据采用物联网MQTT协议传输,该协议解析及用于监控的管理系统基于阿里云平台进行搭建,其一站式搭建、部署和运维的服务,极大的降低农业监控系统软件开发成本。课题主要研究内容如下:(1)对机器人平台、无线通信和后台管理系统的关键技术进行介绍。结合课题背景,最终选择轮式机器人平台,其路径规划通过改进A*+DWA算法实现;无线通信单元采用NB-Io T、MQTT和BLE技术;管理系统框架选用B/S、MVC和SSM,配合My SQL、Redis、Tomcat等中间件搭建于阿里云SAS服务器。(2)对课题需求、现场环境和路况进行分析,确定系统总体方案和各模块技术实现方案。机器人平台模块包括搭载传感器选型、行走机构运动学动力学分析、现场数据结构图构建和路径规划研究;无线通信单元包括主控、NB-Io T模块和BLE模块的芯片选型和相关电路设计;后台管理系统在完成SAS服务器及环境搭建基础上,对MQTT协议、系统架构和数据库进行设计与开发。(3)在完成系统所有设计开发后,对平台路径规划、无线通信单元、采样性能、MQTT协议、NB-Io T通信和服务器压力进行测试。在完成各部分性能测试后,在实验室搭建的温室大棚模型中,对温室大棚机器人监控系统方案进行试验分析,验证方案的可行性。
家居物联网平台系统的研究与实现
这是一篇关于物联网平台,MQTT,微服务,Netty,高并发的论文, 主要内容为目前,随着物联网技术的快速发展,物联网对人们生活的影响越来越大。各行各业开始构建物联网平台实现设备接入与管理,但是由于物联网平台之间的兼容性较低,而且国内仍然缺少高性能的物联网平台。因此物联网平台应该提高其在通用性、易开发性、高性能等方面的性能。针对现有的问题,本文对面向家居行业的物联网平台进行了设计与实现。首先分析了搭建家居物联网平台系统涉及的关键技术。然后对整个平台系统进行需求分析和架构设计,将平台系统划分为应用服务器和物联网数据接入服务器以及数据库服务器三部分。其中应用服务器主要实现业务管理功能,包括设备管理、设备接入、通知管理、权限管理、日志管理。结合Spring Cloud组件实现服务治理,保证微服务间的高可用。物联网数据接入服务器负责终端设备接入,基于Netty框架搭建高性能的MQTT服务器,引入Nginx实现负载均衡,结合消息中间件Rabbit MQ实现流量削峰,来提高系统的并发能力。设计并实现了设备消息定义和设备与平台之间的消息协议以及相关组件。数据库服务器是家居物联网平台的数据中心,给应用服务器和物联网数据接入服务器提供存储和检索服务。通过搭建双主多从架构,实现数据库服务的高可用。最后,搭建本地测试环境,结合Postman、MQTT.fx、JMeter、JConsole测试工具完成系统测试。测试结果表明,系统功能需求和性能指标符合预期,平台在高负载情况下有着良好的表现。与传统的物联网平台系统相比,本文实现的家居物联网平台系统可有效应对海量设备连接请求,为家居物联网平台提供了技术方案的探索。
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