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基于微服務架構的智慧路燈管理平臺的設計與實現

編輯:揚州市朗旭照明科技有限公司時間:2019-07-08

摘要 : 隨著智慧城市建設的快速發展 , 一批以智慧、環保、節能為特征的物聯網應用迅速發展起來 , 智慧路燈是其中一種典型應用 , 其平臺的建設尤其重要 , 然而業務功能的繁多和系統規模的巨大給平臺建設帶來新的挑戰。本文通過結合最新的RESTful 接口技術、API 網關技術、Kafka 消息通信機制以及 ZooKeeper 配置中心等技術組件 , 提出了基于微服務架構的智慧路燈管理平臺總體設計方案 , 來達到增強平臺的可用性、擴展性和自動化配置運行的目的。最后 , 通過實際應用證明了該平臺的可行性和應用價值 , 并為其他智慧城市項目提供可參考的價值。

1 引言

目前“智慧城市”項目在每個大城市中如火如荼地進行 , 旨在通過網絡把無處不在的被植入城市各種建筑體內的智能化傳感器連接起來形成物聯網 , 實現對物理城市的全面感知[1] 。而城市的路燈系統作為在城市設施中擁有數量最多 , 其在“智慧城市”中的發展作用非常重大。傳統的路燈由于控制照明方式人工化 ,應用方面單一而急需改進 ,“智慧路燈”項目就在此基礎上孕育而生[2] 。本平臺的設計主要是滿足對路燈照明時間進行智能控制 , 以及對路燈監測數據的收集和顯示和其他子系統的應用

[3] 。由于平臺中業務功能的繁多和規模的巨大可能導致整體單一的架構難以應付統一技術棧,部署復雜,并發量不足等問題 , 平臺將應用最新的微服務架構來實現。通過收集和分析本次項目的實施經驗 , 進行本系統的架構設計上的驗證 , 以滿足未來其他“智慧城市”項目建設的需求 , 達到易用性、穩定性、高性能、易擴展等要求。微服務架構技術 , 是一種將業務功能合理分解成幾

個獨立的服務子系統的架構技術。微服務的基本思想是通過圍繞著業務領域組件來創建應用 , 每一個應用都可以獨立地進行管理、開發、和加速。在分散的組件中使用微服務云架構和平臺使系統的管理、部署和服務功能交付變得更加簡單

[4] 。

要使用微服務架構來實現整個系統 , 需按功能需求進行拆解 , 分解成獨立的服務子系統分別實現。分別從應用開發部署、技術選擇、部署難度、擴展性等方面進行考慮 :

首先 , 通過分解系統功能為多個微服務方法解決了復雜性問題。在系統功能保持不變的情況下 , 應用被拆分為多個可管理的服務或分支 , 每個服務都有一個用

API 定義清楚的邊界。微服務架構模式為分解后的功能提供了獨立的模塊化解決方案 , 因此 , 單個服務更容易開發、理解和維護。

第二 , 微服務架構使得每個單獨的服務都可以有專門開發者來開發 , 在開發過程中開發者可以自由選擇開發技術 , 提供 API 服務。當然 , 開發者可以在指定技術選擇范圍選擇現在的技術或高級的技術。

第三 , 這種架構模式是每個微服務獨立的部署。由于部署獨立化 , 開發者將不再在本服務部署的時候 , 需要考慮其它服務部署對其的影響。由此可以加快部署速度 , 使得持續化部署成為可能。最后 , 這種架構模式有利于每個服務獨立擴展。開發者可以根據每個服務的規模來部署滿足業務需求的規模 , 或者進行平行擴展部署。當然微服務架構也存在不足 , 最大的問題就是開發者需要明確了解各服務模塊之間的進程間通信機制 , 并選擇合適的通信方法。另外 , 基于微服務架構的應用測試任務相對復雜 , 單個微服務測試相對簡單 , 在按功能進行接口組合時 , 復雜性將呈幾何級上升 , 但對于這一點可以通過自動化測試和部署進行緩解[5] 。

3 系統設計

3.1 系統需求分析

智慧路燈通過在傳統路燈燈桿上擴充控制器和傳感設備 , 對現有城市路燈進行升級 , 就可以方便快捷地建立起覆蓋范圍足夠廣的信息感知網[6] 。具體的智慧路燈集成系統架構示意圖如圖 1 所示。

由圖 1 所示 , 智慧路燈主要是由傳感設備 , 路燈控制器 , 區域控制器以及管理平臺四部分組成 , 通過這四部分的相互作用 , 智慧路燈可以完成無線 WIFI、智慧照明、動環監控、LED 屏、實時監控、充電樁和一鍵報警等等功能。


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