基于微服务的温室种植测控系统的设计与实现

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我国是一个瓜果蔬菜的消费大国,拥有广袤的国土面积,但是可耕种土地较少,且大部分的耕种土地用来生长粮食,瓜果蔬菜的种植面积不足,传统的种植方式无法满足人们对于瓜果蔬菜的庞大需求,温室大棚的出现为瓜果蔬菜提供了适宜的生长环境,克服了植物对季节气候的需求,一年可种植多季瓜果蔬菜。本文将微服务与物联网技术相结合,研究设计了一个基于SpringCloud的微服务架构搭建的温室种植测控系统,构建高内聚、低耦合的分布式后台应用系统架构,实现对温室的智能化管理。温室大棚的管理者通过微信公众号客户端可以对多个温室大棚进行管理,能够远程调节和监测温室大棚的环境。系统管理员通过浏览器对系统进行统一管理。论文的主要内容如下:(1)针对温室种植测控系统的基础设施需求,设计了温室种植测控系统的信息采集平台,使用RS485通信协议去采集温室大棚的空气温度、空气湿度、光照强度、CO2溶度、土壤湿度和蓄水箱水位等参数,采用WIFI无线通信技术连接上互联网,使用TCP协议与远程服务器的应用程序通信。(2)使用MySQL数据库保存数据,并使用MySQL的主主复制管理器(Multi-Master Replication Manager for MySQL,MMM)监控MySQL的主主复制,实现主数据库的故障切换。(3)随着温室种植测控系统功能更迭,单体后台应用日趋复杂庞大,为降低后台应用系统的耦合度,首次将SpringCloud应用到温室种植测控领域,使用SpringCloud对系统后台应用进行服务拆分,按照服务拆分原则把后台应用拆分成数据管理应用、即时通讯应用、微信公众号应用和异步消息应用。(4)为保证数据传输的安全,使用SHA1算法对即时通讯应用的网络信息数据加密,并引入随机数,改进SHA1算法。(5)针对温室大棚的用户的访问需求,使用微信公众号作为客户端。微信公众号客户端提供了良好的人机交互界面,实现数据的实时查询、历史数据查询、远程控制等功能。为系统管理员提供Web网站,提供用户和设备账号的管理等功能。最后经过测试表明,本系统安装在某温室大棚里的硬件部分,能够长时间稳定运行。运行于容器管理平台Rancher的各个微服务(服务注册中心等基础应用和相关业务应用)应用运行正常,整体启动时间不超过120秒。服务熔断、远程调用和数据库故障转移等功能正常,软件系统具有高可用、可伸缩和鲁棒性等特性。温室种植测控系统实现了远程控制设备、历史数据查询、异步消息通知、即时通讯等功能。用户并发量在每秒钟50左右,平均请求时间在60毫秒到70毫秒之间,能够满足温室种植测控系统的需求。
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