乳品可追溯系统的物联网中间件设计

摘要

近年来，我国的食品安全问题频发，尤其是乳品质量安全问题，更是社会各界关注的焦点。为加强乳品质量安全监管的力度，应用乳品可追溯系统对乳品生产过程中的环境信息和产品理化信息进行存储管理，完成了对产品历史生产数据的追根溯源，为保障乳品的质量安全提供了技术保障。由于物联网具有全面感知、互联互通的特点，将物联网技术应用到可追溯系统中，可以实现对各类型生产信息的采集、汇总和处理，完成感知设备与可追溯系统间的信息共享，为可追溯系统提供了数据基础。其中，物联网中间件则是物联网软件的关键组成部分，它屏蔽了感知设备的多样性差异，并且为上层应用提供统一的数据通信接口。
　　本文以OSGi规范为软件的基础框架，结合消息中间件技术设计开发了一种中间件软件，利用OSGi规范对组件化开发的支持，实现了软件功能模块的动态安装和卸载，完成了在不重启软件的情况下对中间件的功能进行动态更新，并利用消息中间件中的消息传输机制，实现设备与软件间的数据共享。对于物联网中的异构数据，为了实现它们之间的互联互通，需要将对不同通信协议解析的服务封装在各组件里，并将它们发布在OSGi框架内，通过实现组件间服务的相互调用，完成对异构数据的解析和格式的统一，并且提供公共的数据访问接口。最后，将格式统一的数据封装为消息，采用消息传输机制进行平台无关的数据交互和消息传输，完成对上层可追溯系统数据传输。同时，为了避免大量数据在中间件中为竞争资源而引起的性能问题和信息丢失，采用了基于HashTable数据结构的过滤算法，在将感知数据传送到可追溯系统之前，添加面向原始传感数据的数据过滤机制，完成对冗余数据的过滤，降低系统的数据处理压力和数据发送延迟。并通过对比实验表明，该方法在提高数据到达速率的情况下，依然具有较低的发送延迟。
　　在物联网中间件中，通过实现从感知数据的采集、数据过滤、消息对象生成到消息发送的数据处理流程，完成了将感知数据进行汇总处理和对杂乱无章数据的统一，通过在中间件添加数据过滤机制，降低了数据的转发延迟，提高了软件性能。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 研究现状

1．2．1 物联网技术在可追溯系统的应用

1．2．3 OSGi模块化开发

1．3 本文的主要工作

2 关键技术概述

2．1 OSGi规范

2．1．1 OSGi规范的概念

2．1．2 OSGi规范的特点

2．1．3 OSGi规范的原理

2．2 消息中间件

2．2．1 中间件的概念及分类

2．2．2 消息中间的核心技术

2．3 数据过滤

2．4 本章小结

3 物联网中间件总体设计

3．1 乳品生产特点

3．2 软件总体结构

3．2．1 接口服务层

3．2．2 数据处理层

3．2．3 数据通信层

3．3 本章小结

4 关键模块分析

4．1 协议解析

4．2 数据过滤

4．3 消息传输机制

4．4 本章小结

5 物联网中间件的实现

5．1 物联网中间件功能实现

5．1．1 OSGi服务的管理

5．1．2 数据处理

5．1．3 Java消息服务开发

5．2 软件性能分析

5．2．1 实验平台搭建

5．3．2 实验数据分析

5．3 本章小结

6 结论

7 展望

参考文献

9 攻读硕士学位期间发表论文及参加项目情况

致谢