开题报告_成都理工大学

类号密级

UDC编号

成都理工大学硕士学位论文

开题报告

题目和副题目:基于树莓派的SDN智能接入网控制系统设计开题报告人:李天敏

指导教师姓名及职称:陈金鹰教授

申请学位级别:工学硕士专业名称:电子与通信工程

研究方向:嵌入式系统设计

开题报告提交日期:2016年6月14日

目录

1选题科学依据 (1)

1.1课题研究背景与现状 (1)

1.2课题研究目的与意义 (2)

1.3课题研究内容 (2)

1.4预期成果 (4)

2课题关键技术及理论研究 (4)

2.1PM2.5传感技术的分析 (4)

2.2GPS定位技术的研究 (5)

2.3气压传感技术的研究 (8)

2.4SD卡存储技术的研究 (8)

2.5液晶屏显示技术的研究 (9)

2.6开发工具的选取 (10)

3空气质量监测方案设计 (10)

3.1空气质量监测器的需求分析 (10)

3.2空气质量监测器的整体设计 (11)

3.3空气质量监测器的具体模块设计 (12)

3.3空气质量监测器的完成情况 (14)

4工作计划 (14)

5开题条件 (16)

6参考文献 (17)

1选题科学依据

1.1课题研究背景与现状

SDN诞生于2006年（中国教育网络编辑组，2013）。2006年，在Martin Casado

带领下，他的团队开始了一个名为Ehtane的关于网络安全与管理的项目的研究，该项目可以看作是SDN网络的前身。Nick McKeown等在Martin Casado领导的Ehtane项目研究的基础上继续研究，时隔一年，文章OpenFlow:Enabling Innovation in Campus Networks（McKeown et al.，2008）首次提出了SDN框架的

实例OpenFlow技术。2011年3月，致力于SDN的发展和标准化的开放网络基金会(Open Network Foundation，ONF)成立。2012年7月VMware以12.6亿美元收购软件定义网络的领军公司Nicira，在业界造成了很大的轰动。

SDN框架的提出，引起了国内外广泛的关注，随着SDN影响力的不断扩大，

国内外研究机构、厂商、高校都在关注这个革新性的技术。目前全球许多互联网公司、网络运营商、交换机厂商都致力于SDN网络的设计，Google公司设计研发的数据中心网络Google B4是目前最知名且影响最广泛的SDN商用案例，它的网络架构充分利用了SDN的核心思想，引入OpenFlow交换机，采用分布式的Controller架构，而且应用在流量密集、环境复杂的数据中心，最终将链路利用率提高到了90%以上。

推动SDN发展的机构主要是ONF机构，它是一个用户主导的组织，成立于2011年，也是最早的SDN组织，其中的组织成员多为互联网公司。ONF旨在推动SDN的标准化，制定并发布OpenFlow技术标准（左青云等，2013）。2015年，ONF与EANTC合作，EANTC是全球最大、最著名的承载网设备技术互通中心，其技术力量雄厚，具有很强的权威性与号召力，每年参加其互通测试的业界知名通信厂商厂家多达数十个。这是一次国际认可并且对于推动SDN技术发展非常有帮助的一次合作。成立于2013年的ODL公司，其成员主要为网络设备厂商，其研发的OpenDayLight项目具有非常重要的意义，ODL主要为了打造一个开源的SDN平台框架。另外还有ONRC、IETF、NFV、OCP等组织都在致力于SDN的研究，建立各自的标准，国外的SDN已经逐步商业化和产业化。

在国内，2012年成立的中国SDN与开放网络专业委员会标志着我国也正式跨入SDN架构的研究，加入SDN发展的潮流。国内的各大商家也加入了SDN 相关的组织，目前的863项目《未来网络体系结构创新环境》、973项目《软件定义的云数据中心网络基础理论与关键技术》都体现了我国对于SDN也给予的高度重视。

对于OpenFlow技术的实现有很多方式，目前国内外很多文献都对OpenFlow 的实现进行了研究，Ibá?ez G et al.（2010）对OpenFlow在Linux平台的实现以及FPGA平台的实现进行了对比，Naous et al.（2008）对FPGA平台的OpenFlow 网络承载性进行了研究，Dieg et al.（2010）对嵌入式Linux平台的OpenFlow实现进行了研究。通过对比文献中在不同平台的OpenFlow技术的实现，以及Liu （2014）对不同性能FPGA芯片实现OpenFlow的数据速率和可编程性进行了统计研究，从可编程性和效率的综合考虑，在本设计中采用FPGA平台用以实现OpenFlow技术中的数据转发功能，PC上位机中完成控制器功能。SDN框架的

目标之一就是为网络开发通用的硬件，而设计中基于FPGA实现的OpenFlow技术具有可编程接口，从而完成在多运营商之间建立标准硬件。

1.2课题研究目的与意义

伴随着云计算及其相关业务的发展，服务器的应用需求产生了爆炸性的增长（饶少阳等，2014）；随着社交网络、移动互联网、物联网等业务领域的快速发展，大数据正日益成为焦点，这需要网络能够处理海量的数据，这些发展导致传统网络支撑的结构变得日渐繁杂、运行越来越缓慢，传统的网络难以满足云计算、大数据，以及相关业务提出的灵活的资源需求（Feamster et al.，2014），在这一背景下新的网络工作架构软件定义网络（Software Defined Networks，SDN）产生了。

传统网络框架是静止和不可编程的，并且控制层和转发层的耦合度高（张卫峰，2014），数据流控制策略直接编程到硬件设备中，一旦定义了数据的流控制策略，那么改变流控制策略的唯一方式只有重新配置硬件，这给网络操作员带来更多的困扰，增加了企业管理网络的成本。另外传统网络架构的带宽无法按需进行分配，无法对全网、全部链路做出实时流控（雷葆华等，2013）9。通过对SDN架构的研究，结合赵慧玲（2012），王茜(2013），Sezer（2013），戴彬（2014）的文章总结出SDN从两个方面去解决了传统网络架构的缺陷：首先SDN架构将传统网络的控制层面和物理转发层面剥离开来，分成了两个独立的部分，由此SDN网络就能摆脱传统交换机、路由器造成的限制，用户能够方便地修改SDN 网络的架构。同时SDN网络能够与传统网络兼容，底层设备若为传统的交换机、路由器，数据转发方式亦可按照传统网络中的方式进行转发，这样能够降低网络改造的成本；其次SDN将传统网络中的各个网络层次、各种网络设备虚拟为可统一管理的资源，任何应用、设备都必须经由这个控制器才能使用这些资源，这样SDN就将应用和网络资源紧密地联系在了一起。在SDN中，用户在控制器上输入流表，下发转发规则至SDN交换机，经过SDN交换机的数据包就根据这些流表规则转发（邓书华等，2014）。这种新的网络架构通过开放接口进行通信，给予软件所有控制权，并让硬件尽可能地高性能。

SDN网络架构的让网络相关业务的更新换代变得更加迅速，因此SDN硬件解决方案的上市时间比以往更加重要。硬件系统平台是系统设计、板级设计。机械设计与SoC选择或设计的组合体，需要采取专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、网络处理器（network process units，NPU）或现场可编程门阵列（Field－Programmable Gate Array，FPGA）途径得以实现。使用定制的ASIC大约需要三年的时间才能完成网络硬件的设计、构架和实现。NPU是一种专门为网络应用而设计可编程商用芯片，但是它们需要专有的编程模型使得技术人员难以对其进行更改，并且它带宽有限。FPGA平台具有高灵活性、高性能，并且在FPGA平台上能够及时修改寄存器转换级电路（Register Transfer Level，RTL），能够在进行设计的同时方便地针对性能和规模进行优化。此外，FPGA拥有丰富的知识产权核（Intellectual Property Core，IP核），优化的存储

器和卓越的输入/输出端口（input/output，I/O）模块等性能，使得FPGA更适合

运用于SDN网络。Corsa公司采用赛灵思Virtex-x器件，用六个月时间开发了一种解决方案，以满足SDN上市时间的需求（Kumar，2015）。

本课题在Ubuntu操作系统中，利用Mininet和Floodlight从软件角度搭建并模拟了SDN通信网络，测试SDN网络的组网功能、性能及工作流程，为硬件平台搭建基础SDN网络系统提供参考。此外，通过研究FPGA硬件架构以及FPGA 编程语言超高速集成电路硬件描述语言（Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language，VHDL）的工作原理等，结合SDN可编程性和灵活性的目标，利用FPGA的丰富的IP核、存储器、I/O和可重复编程性，提出了基于FPGA的SDN转发器系统的设计，包括上位机控制器软件、主机通信软件、FPGA转发器的设计，该系统利用了FPGA的可编程特性，完成SDN框架的通用可编程接口目标；利用FPGA优化的存储器，完成数据包的交换。

1.3课题研究内容

本课题针对目前提出的SDN网络构架，分析研究了其网络构架及核心技术。在Ubuntu操作系统中，利用Mininet和Floodlight从软件角度搭建并模拟了SDN通信网络，测试SDN网络功能；提出使用PC机作为SDN控制器，FPGA 作为SDN硬体层面转发器，设计具有基本SDN转发功能的SDN转发器，实现ping通信。另外，上位机控制软件控制转发器的流表项，从而更改转发路径。流表项格式采用OpenFlow流表格式存储，实现各协议的数据均能与流表项中的项进行对比，从而实现控制器与转发器相分离的数据转发功能。主要研究工作体现在如下几方面：

（1）SDN网络相关理论知识的分析

研究SDN网络的基本架构，研究传统交换机的核心技术，分析OpenFlow 交换机的基本原理、工作核心、关键技术。

（2）基于Mininet和Floodlight的SDN网络的设计及搭建

分析对比目前常用的SDN组网软件及SDN控制器，在软件环境下搭建SDN 网络，测试其组网功能、性能以及工作流程，分析网络拓扑，操作SDN通信系统。

（3）控制软件的设计

PC机中的控制软件具备更改转发其流表项功能，控制软件将新的转发路径经由串行数据线传送至转发器，从而更改转发路径。此外，控制器软件还能够实时监听网络拓扑中的消息。

（4）用户通信软件的设计

用户电脑中的通信软件具备与其他用户通信的功能，能够测试与指定IP用户的连通性，并能够收发来自其他设备的消息。

（5）FPGA转发器编程

研究FPGA工作原理以及芯片的内部结构、芯片外围电路功能以及工作模式，通过分析系统需求，选择合适的FPGA芯片。分析课题的功能指标，使用ISE14.2软件设计OpenFlow交换机转发器，并进行仿真测试。

（6）板级调试与课题总结

将编译通过的程序下载到目标板上，整合所有功能模块进行统一功能调试，

确定系统中控制器能否准确地为转发器下发流表；主机1ping主机2时，主机2和控制器能否收到消息；ping通信和下发流表功能所能支持的单次发送数据的最大长度是否为25个字符；系统利用FIFO对数据进行缓冲，在两台主机相互ping 通信的情况下是否会出现混乱和丢包的情况；用户在快速下发流表窗口中通过点击控制器、转发器、主机的方式能否快速的为系统下发流表。

1.4预期成果

(1)通过对大数据、云计算等技术的系统研究与分析以及大数据涉及的数据处理

的几大平台分析后有针对性地完成平台搭建以及技术选择。

(2)在开发过程中通对前端语言学习完成前端开发，熟练运用前端框架搭建前端

门户。

(3)在交通监控平台实现数据的实时显示，以及对近期某地区的交通数据以年、

月、日为度量以表格进行显示。

(4)在监控平台中通过不同种类的用户登陆，有不同门户展示，在门户后台管理

界面有着权限设置，获取权限是通过企业常用的审批制度。

(5)后台数据安全性保障的完善，以及平台开发完成后测试与调试平台，达到前

期需求规划。

2课题关键技术及理论研究

基于大数据的交通监控服务平台设计主要分为前台与后台两大部分组成，前台主要完成各项数据的展示，以及实时监控交通情况等功能，后台完成数据的处理、存储以及安全保障等功能。本章主要分析了大数据、云计算、Web前端开发技术的分析与研究、开发工具的选取以及服务平台开发技术框架的分析。

2.1PM2.5传感技术的分析

目前对大数据的定义还没有一个公认的说法，麦肯锡给出的定义是指无法用传统数据处理软件在短时间内对其进行有效的收集、保存、管理和数据剖析的海量数据；维基百科对它的定义是指用现有的软件工具无法满足数据的高增长率带来的海量数据，在较短的时间内能够采集、管理、处理和整理成能够对企业有帮

助所需要的决策信息；Gartner对大数据是这样描述的，须在打破传统的处理数据模式的基础上，并且是有很强的决策的能力、对数据的发掘能力和对数据处理流程进行优化的能力等特点的大规模、多变和增长幅度很大的信息。所以，大数据是大量数据处理技术汇聚而成的技术[7-8]。

2.2GPS定位技术的研究

GPS（Global Position System,全球定位系统），全称为NAVSTAR GPS （NAVigation Satellite Timing And Ranging Global Position System，导航星测时与测距全球定位系统）。GPS是一个由美国国防部开发的空基全天侯导航系统，它用以满足军方在地面或近地空间内获取在一个通用参照系中的位置、速度和时间信息的要求。1.GPS发展历程

1957年10月第一颗人造地球卫星SputnikⅠ发射成功，空基导航定位由此开始；

1958年开始设计NNSS-TRANSIT,即子午卫星系统；1964年该系统正式运行；

1967年该系统解密以供民用。

1973年，美国国防部批准研制GPS;1991年海湾战争中，GPS首次大规模用于实战；1994年，GPS全部建成投入使用；

2000年，克林顿宣布，GPS取消实施SA(对民用GPS精度的一种人为限制策略)。

2.美国政府的的GPS策略

两种GPS服务：

SPS--标准定位服务，民用，精度约为100M；

PPS--精密定位服务，军用和得到特许的民间用户使用，精度高达10M.

两种限制民用定位精度的措施(保障国家利益不受侵害)：

SA--选择可用性，认为降低普通用户的测量精度，限制水平定位精度100M，垂直157M(已于2005年5月1日取消);AS--反电子欺骗。

3.其他卫星导航系统

GLONASS（全球轨道导航卫星系统），前苏联

Galileo-ENSS（欧洲导航卫星系统，即伽利略计划），欧盟北斗导航系统，中国[11]。

GPS定位是目前最为精确、应用最为广泛的定位导航技术，以后将会成为每一个移动设备的标配之一。现在的中高端只能手机，有相当一部分已经配备了GPS硬件。那么针对GPS定位的开发技术也将成为一项主流常规技术。本文目的在于让准备进行GPS定位开发的编程人员对于GPS有一个大致的了解，这对于编程可能没有什么直接的帮助，但是我想了解一下GPS 的大致工作原理，在编程过程中就能够对GPS设备的工作特性有一个感性的认识，这对于开发还是有很大间接好处的。

一、目前国内GPS定位器趋势

08年，是中国GPS定位产业增长的爆发之年，08年之后，随着社会经济的发展，GPS定位产业迅速爆发，竞争日益激烈，产业规模也极速增长，产业链趋于完善，国产品牌逐步占据市场主导地位，但另一方面，国内公司在技术水平上与国际知名企业依然有比较大的差距，由于恶性竞争的加剧，服务质量也参差不齐。

中国国内的GPS定位应用行业起步于本世纪初，在技术上，融合了国内上世纪八十年代以来的技术积累，也大量吸收了国外的先进技术经验。GPS应用对象包括专业市场和消费市场两种，车载GPS定位服务，即属于消费市场。市场应用前期，面向特殊用户（国防、精密施工、测绘等）的产业增长发展较快，后期，消费市场逐步成为了产业主流。2001-2008年，我国的GPS应用市场年均增长超过60%，足见发展状态。

二、GPS定位行业发展环境

社会经济环境

随着中国经济的进一步发展，国民生活水平的进一步提升，尤其是汽车产业的高速膨胀，物流行业的迅猛发展，人们科技需求的逐步加大，车辆安全保障和企业科学管理的呼声水涨船高，国内GPS定位行业将迎来新的发展春天，标越科技所主要从事的车载定位系统研发与服务行业，更将以火箭般的速度迈上新的发展台阶。

国家政策环境

我国北斗卫星导航定位系统亚太地区覆盖任务已经全面完成，覆盖全球的导航定位网络建成也指日可待。我国自主的卫星定位系统市场化应用也已经上升到国家重点关注行业的层面。未来几年内，北斗卫星定位系统的商业化推广，将进一步带动国内卫星导航定位产业的高速发展。标越科技有限公司，在本地区同行业中率先研发北斗定位系列兼容设备，其实用价值和可靠性已经得到市场验证，将做进一步产品开发和推广。

GPS可提供连续、高精度、实时的时间基准、三维位置、三维速度、整周模糊度等数据，具有性能好、精度高的特点，因而广泛应用于GPS载波相位测姿、精确制导、SINS／GPS 组合导航、嵌入式车辆导航监控等军事与民用领域。而嵌入式系统以其低功耗、小体积、高稳定性和便携等优势，在GPS的应用中占据重要的位置。本文研究基于arm920T内核的嵌入式微处理器S3C2440和WindowsCE5．0(简称WindowsCE)的某型军车GPS定位信息的采集与处理。

GPS的输出数据遵循NMEA-0183协议标准，即美海军的电子设备标准。根据NMEA-0183协议，获取GPS定位信息，必须将串行口的波特率设置为9600b／s，数据位设置为8bit，停止位设置为1bit，校验为设置为无。该协议定义了GPS接收机输出的标准信息，最常用、兼容性最广的语句格式包括：$GPRMC、$GPGGA、$GPGSV、$GPGSA、$GPGLL等。应用到的GPS数据格式包括$GPRMC、$GPGGA、$GPGSV三种。其中，用$GPRMC语句获取时间、经纬度、速度、年月日信息，用$GPGSV语句获取海拔高度信息，用$GPGSV语句获取可见卫星数信息及卫星的方位角和仰角信息，用以获取卫星的视图。各语句的数据段的含义，参考NMEA-0183协议标准。

GPS与arm之间用RS232串口方式进行通信，串口对象负责接收数据，并把接收到的数据放置到串口缓冲区。GPS对象按照协议结构负责处理串口对象接收到的数据。图3为GPS 数据处理之间的状态转换示意图。GPS数据处理状态共包括4个状态：开始状态、数据帧头状态、GPS数据正文状态和校验状态。

开始状态是一个数据帧的起始状态，它处理和判断数据帧的起始字符$。若起始符号不是其中的$，则一直停留在开始状态，直到$到来位置，数据帧头状态用于判断数据帧的格式是否与我们目前需要的目标数据帧相匹配。如果相匹配，那么将退转到下一个状态：GPS 数据正文状态，开始进行数据处理。如果不匹配，则转移到开始状态。

数据处理中用到了缓冲区的概念，它一边累积计算接收的数据的异或和，一边把相应的数据域送入缓冲区。这样既降低了数据提取校验的复杂度，也提高了数据处理的延续性和正确性。当GPS数据正文状态完成，进入“*”字符的时候，将进入数据校验状态，它用于判断数据接收和处理的有效与否。若校验成功，则接收有效，收到CR，LF字符后又重新跳转到开始状态。若校验失败，则放弃处理的数据，直接跳转至开始状态。

了解了GPS数据处理的四个状态之间的相互转换，下面论述一个完整的GPS数据帧的提取和处理，它是获取车辆GPS定位数据的关键。一个完整的GPS数据帧的提取流程如图4所示。

图4中，m_strRecDisp为一个CString变量，用于表示接收数据的字符串，该程序流程中，用到两个最重要的函数即：字符(串)查找函数和字符串截取函数。

1)字符(串)查找函数该函数CString∷Find()用于从一个已有的字符串当中查找与目标字符(串)相匹配的首次出现的一个单字符或一个子字符串。一个重要的函数原型为：int Find(TCHAR ch，int nStart)const：其中，ch为要查找的目标字符，nStart为开始查找位置。

2)字符串截取函数该函数CString∷Mid()用于截取一个字符，也可从一个具体位置开始截取一个子字符串，返回值即为字符或字符串常量。函数原型为：Mid(int nFirst，intnCount)const；其中nFirst为字符串开始截取的位置，nCount为截取字符数目。

3．3GPS数据帧的处理

截取出一个完整的数据帧后，将数据帧赋值给CString变量data，data再将其字符内容渊源不断的送给缓冲pBuffer，解压缩数据帧后，进入到如图5所示的GPS数据帧处理流程。在处理GPS时间数据时，因为北京位于东八区，UTC时间与北京时间相差8h，得到UTC 时间后，如果要得到标准的北京时间，应在此时间的基础上，加上8h。

2.3气压传感技术的研究

国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。气压传感器是由一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动化检测和控制的首要环节。[15]。

2.4SD卡存储技术的研究

在基于大数据的交通监控服务平台开发中主要使用的开发工具有JDK、Eclipse、MySql数据库以及第三方的开源js组件等工具。具体版本如表2.4-1

所示。

名称

版本描述JDK

1.6Java 开发、运行环境Eclipse JEE(WTP) 4.2+Java 代码开发、项目代码的构建；需要安装

m2e-wtp、subclipse 插件

echarts

2.1.8数据可视化图表呈现，第三方开源js 组件百度地图API

V2.0数据在地图上实时显示，第三方开源js 组件Mysql 5支持mysql 更高版本的数据库

2.5液晶屏显示技术的研究

成熟的软件开发离不开软件模式，在Spring [20]中离不开MVC 模型。MVC 模型又名为Model-View-Controller 是常用的开发模式。

视图（View）,是人机交互的界面。可以作为展示信息和接受输入的界面，不负责处理任何具体的事物。如果用户需要了解相关信息，视图可以为用户展示。视图展示的并不是全静态的信息，也能接收来自后台的信息推送，对视图信息进行更新。

模型：作为系统应用开发的主体，可以表现业务和信息。视图和模型一般是多对一的关系，即多个视图对应一个模型。

控制器：当用户不满足于当前视图，并发送了请求时，控制器负责处理请求，并通过对视图和模型的处理来满足请求。

MVC [19]的特点很多，其中，可重用性使得视图和模型多对一的关系实现，只要一个模型就能在多个视图中显示，不需要为每个视图开发专有的模型，对于

表2.4-1

开发环境规范封装应用程序状态相应状态查询应用程序功能

通知View 改变

解释Model

Model 更新请求

发送用户输入给Controller

允许Controller 选择View Model View 状态查询通知查询用户请求

状态改变

MVC来讲，视图负责显示和收集信息，模型负责向视图反馈信息，对于可重用性有了极大的提高，配置起来非常灵活。MVC模型的关系图如图2.4-1所示。

2.6开发工具的选取

在一般的数据管理中

3空气质量监测方案设计

基于大数据的交通监控服务平台以开源框架Hadoop平台处理来自交通道路的信息，以B/S开发模式为主，前台显示部分基于Web开发完成各项数据的展示，以及实时监控交通情况等功能。

3.1空气质量监测器的需求分析

服务平台的使用对象包括了游客、平台使用者、平台开发者以及平台运维者。下面以不同的对象来分别对应的不同的需求做出简单的规划，角色流程图如图3.1-1所示。

图3.1-1不同对象平台示意图

游客，表示浏览该平台但未注册的用户，在前端门户的需求主要有：服务平台的介绍，主要包括了广告图、指标标准管理、主数据标准化管理等；监控平台中的数据产品的介绍，包括了产品列表以及产品的详细信息；服务平台的主要服务的介绍。

平台使用者是游客通过注册并登陆后的门户界面。主要包括了我的服务、服务使用、数据共享、服务评论、服务推荐以及个人信息管理等功能。

开发者门户主要包括了服务目录查看，其中包括了目录查看、数据服务的申请以及私有数据、对应地区数据查看权限申请、上传私有数据以及数据管理等。

平台运维者门户，主要包括了平台账号管理，即服务平台账号管理、平台使用者账号管理、开发者账号管理等，此外还包括了安全管理、对应服务管理、运行管理等。

3.2空气质量监测器的整体设计

基于大数据的交通监控平台的整体设计如图3.2-2所示。从图中可以看到分为前端门户与后台的数据存储，前端设计中mySql或者Oracle存储基本的数据结构，利于本地开发，App汇总的数据与数据开发共享数据来自于Pass平台存储的数据，同时大量的数据处理在后台的Hadoop平台上操作。前端中分为2层，第一层是用户应用、第二层是数据的存储。在第一层中主要涉及到了针对不同对象的对应门户开发以及针对具体应用进一步开发；在第二层中完成与后台数据处

理中心的数据交互。后台部分完成对数据的处理与安全处理。

在交通监控平台中，大量交通信息的存储于Pass 平台，在Hadoop 中完成数据的批处理，处理后的数据可以在门户界面得到显示，在前台中的数据库设置不同权限查看不同地区的交通分布情况。在系统中使用线下审批的方式完成权限的分配。

3.3空气质量监测器的具体模块设计

基于大数据的交通监控服务平台具体模块主要分为首页模块、注册申请模块、实时监控模块、交通数据产品模块、交通数据报告模块、运维管理和平台运行环境模块。其具体平台模块框图如图3.3-3所示。

首页是各个门户的第一步，首页需要展现的内容为banner 栏目、轮播组件、

后台Pass 开发平台数据上传数据加工数据同步数据申请数据

共享数据存储

App 汇总数

据数据开发共享数据私有数据私有数据

OpenApi 数据工厂（多租户平台）

数据上传数据申请

APP 前端图3.2-2服务平台开发架构图

首页注册/登陆

实时监控数据产品数据报告运维管理平

台

运

行

环

境

图3.3-3具体模块交互图

服务平台简介、平台内容介绍以及平台的优势介绍。在banner栏目里需要列出注册、登陆以及对应几个模块的链接。在登陆后展示个人中心，同时个人中心的菜单需要根据登陆后的角色和权限显示不同的菜单。轮播组件主要的功能是动态显示几张图片，展示基于大数据监控服务平台的价值、优势、宣传及活动等。服务平台功能简介、平台内容介绍以及平台的优势介绍中对齐具体内容显示。这里需要设计一张表来保存平台的基本信息。

注册申请模块，当游客浏览监控服务平台后，想要进一步体验地区交通情况以及分析的数据等数据产品时，则需要先进行注册登录。注册后通过Email方式验证激活。这里需要在数据库中建一张表来完成对用户信息的存储。游客只能注册为使用着类型。若使用者申请了开发，则需要修改字段type完成修改。用户激活后可以登录进服务平台的使用者门户，登录后判定用的角色调至不同的门户界面。

实时监控模块，调用百度地图API，根据后台查询出的数据显示在对应地区，这里是根据地区定位后才能显示出来。显示的地区范围与登陆着对应的权限有关，这里用户主要针对用是不同站点的交通局。

交通数据产品模块，包括了对数据产品的功能介绍，数据产品搜索，根据数据产品名称以及数据产品地区进行模糊查询，并根据该用户的角色和权限展示可以看到的数据产品，在输入框中输入名称时可相关联的名称提示，点击后可展示对应的数据产品介绍。在这个模块中，还有详细介绍数据产品，即名称、简述、使用描述以及价格描述等信息。当用户是应用使用者，可以查看和购买数据，在购买后，系统记录用户的购买情况，用户线下支付，确认用户已经支付后，系统开放该用户的使用权限,同时更新订单的状态和生失效时间。购买之后用户查看订单的状态，权限开放后状态为已支付状态，数据产品的使用期限为权限开放时间到数据产品使用时长结束。这里也应该建一个表，专门描述产品订购。当使用了数据产品后可以对该产品进行打分和评价，同时可以提出意见与建议和产品的优缺点以便开发者做后期改进。针对运维者新增数据产品，使用在线编辑器编辑产品，同时运维者还可以按照购买时间、支付情况、数据产品名称等条件进行查询产品的购买情况，此外运维者可以通过访问日志查看产品使用的使用情况。

交通数据报告模块，这个模块也有查询功能，购买流程与数据产品相同。只

是内容形式不同，以报表的形式展示，以年、月、日的方式根据地区展示不同的交通数据。

运维管理模块，主要包括了账户注册、授权管理、订单处理、产品审批、使用授权、系统日志审计等方面的内容。授权管理主要是分配权限给系统的运维者，便于运维者管理和维护平台；订单处理，在用户付款后修改订单状态为以付款，发放权限给对饮用户，并计算出产品的失效日期；产品审批，在开发者提交发布申请后，运维者需要后台相应审批后，才能让用户查看与购买产品；使用授权，前台使用者购买之后，在订单列表中进行支付确认，确认后开通使用权限；系统日志审计是对用户所有的涉及数据操作的详细日志记录和审计。

3.3空气质量监测器的完成情况

基于大数据的交通监控服务平台目前整体的规划以及技术详情已经初步完成了，对智能交通做了较为全面的研究语法分析，对国内外的智能交通系统做了细致的分析，完成了对大数据、大数据数据处理平台Hadoop、云计算以及Web 开发技术做了深入了探讨和分析，进而完成适合课题的开发环境选取。在选取的开发环境下，简单说明服务平台开发的框架，对MVC框架做了简单的分析。目前，前端开发也完成了70%左右，整个前台的展示已基本完成，在调用第三方的JS 组件百度API数据展示还有部分未完成，整体前台的根据不同角色对应不同的门户界面已基本完成。在后台部分Hadoop环境搭建以及开发的技术方面还有待进一步落实与研究。

4工作计划

通过课题的可行性分析与研究，现制定工作计划如表4-1所示：

表4-1工作计划表

时间工作内容

2014.07~2014.10收集资料，了解熟悉交换相关的理论知识。

2014.10~2015.02熟悉J2EE开发环境，大数据平台搭建，前端/后端技术的学习

2015.02~2015.07项目框架搭建，编写代码，调试。2015.07~2015.12论文总体架构设计，论文初稿2015.12~2016.02完成论文初稿。

2016.02~2016.05论文定稿、送审、准备答辩。

5开题条件

经过长时间的努力，现已完成了课题的前期准备工作，如下所示：

(1)完成了课题相关资料的搜集、可行性分析、需求分析和功能设计。

(2)能熟练使用C、Java、SQL、html、CSS、JavaScript等相关开发语言，

熟悉Eclipse系统架构,了解嵌入式程序的设计流程。

(3)完成课题所需软硬件设备的准备，明确系统开发难点和突破方向，并对

此提出了相关解决方案。

(4)完成基于GPS的无线空气质量监测系统的总体框架搭建。

(5)具备嵌入式系统设计开发经验，对系统的整体技术有较为深入理解，有

对空气质量传感器、温湿度传感器等方面的开发经验。

同时，本人学分已修满，符合开题条件，现申请开题，敬请各位老师审查。

6参考文献

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