工业远程监控系统的云服务器软件设计

摘要

随着工业智能化的发展，工业远程监控技术已成为工业领域远程掌握工业现场设备运行状况和收集工业设备运行数据的重要手段。目前工业远程监控系统采用在工业设备端收集数据，通过网络将数据上传到服务器，由服务器处理相关数据的模式。服务器作为工业远程监控系统的数据处理中心，承担着转发和存储数据的重要任务。面对日益增多的工业设备，目前工业服务器存在并发能力不足、稳定性低、可扩展性小并且维护困难等问题，不能满足高并发模式下稳定传输数据的要求。由于大多数工业设备为嵌入式设备，其计算资源有限，因此工业远程监控系统要求通信模块易于集成到设备端并占用少量的设备计算资源。
　　工业设备数据具有发送次数多、单次发送数据小的特点，因此服务器软件的通信协议选择非常重要。MQTT协议是轻量级、低带宽的双向通讯协议，并且支持多平台，易于集成到其他终端中。由于MQTT协议数据包小，占用设备资源较少，不会明显增加工业设备的负担。本设计选用MQTT协议作为工业设备与服务器以及终端设备的通讯协议。
　　本文首先根据MQTT协议的订阅/发布特点，设计云服务器软件的架构，然后对服务器软件进行详细设计。服务器软件基于MQTT的消息中间件Mosquttio而设计，其主要模块包括工业设备登录验证、业务处理、消息持久化、数据加密、负载均衡、服务器状态监控等模块。本设计采用Linux系统作为运行平台，使用Redis数据库实现数据存储，利用C语言实现服务器软件各项功能。将云服务器软件、Redis数据库和负载均衡模块部署到阿里云服务器中，该方式可满足工业远程监控系统的服务器软件的可扩展性、并发性和稳定性的需求。最后，服务器软件进行系统功能测试和性能测试。测试结果表明，该服务器软件在功能和性能上满足工业远程监控系统的各项需求。

目录

1 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容与论文结构

2 相关技术介绍

2.1 MQTT协议

2.2 LINUX下的I/O复用技术

2.3 REDIS数据库

2.4 负载均衡技术

2.5 本章小节

3 云服务器软件需求分析与架构设计

3.1 工业远程监控系统简介

3.2 云服务器软件需求分析

3.3 云服务器软件架构设计

3.4 REDIS数据库设计

3.5 本章小节

4 云服务器软件详细设计

4.1 总体设计

4.2 用户登录认证模块

4.3 业务处理模块

4.4 消息持久化模块

4.5 访问控制模块

4.6 数据加密模块

4.7 负载均衡模块

4.8服务器状态监控模块

4.9 本章小节

5 系统测试

5.1测试部署

5.2测试方案与结果

5.3 本章小节

总结

参考文献

致谢

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