基于边缘计算的智慧路灯集中控制器设计与实现
发布时间：2021-04-02 22:07
随着智慧城市的发展,路灯作为城市重要基础设施接入了大量传感器,集成了道路照明和环境监测等功能,智慧路灯应运而生。智慧路灯在灯端产生了海量数据,应用于智慧路灯网络边缘侧的集中控制器分析和处理数据的需求日益强烈。如何有效提高集中控制器数据分析和处理能力,成为当前智慧路灯发展中亟需解决的问题。为此,设计一种基于边缘计算（Edge Computing,EC）的智慧路灯集中控制器,其具有边缘处理功能和边缘计算网络任务匹配功能,能够减少智慧路灯网络的数据传输量,提高网络边缘侧任务执行效率,从而缓解网络传输和云服务器处理海量数据的压力。本文主要内容如下:1.结合智慧路灯、集中控制器和边缘计算的国内外研究现状,设计智慧路灯集中控制器总体方案。2.针对海量数据传输至云端占用大量带宽和云服务器资源,网络传输延迟导致异常检测不及时和不能实时控制网络边缘设备的问题,设计智慧路灯集中控制器边缘处理功能,实现本地分析电力数据和环境参数以及图像处理。3.针对集中控制器资源受限,对于资源需求较大的任务执行效率较低甚至不能执行的问题,提出面向边缘计算网络基于烟花模型的任务与资源匹配（Firework-based Tas...
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 智慧路灯
1.2.2 智慧路灯集中控制器
1.2.3 边缘计算
1.3 论文的主要内容和目标
1.3.1 主要内容
1.3.2 研究目标
1.4 论文的结构安排
第2章 智慧路灯集中控制器的总体架构
2.1 智慧路灯集中控制器的需求分析
2.1.1 通信方式分析
2.1.2 功能需求分析
2.2 智慧路灯集中控制器的总体设计方案
2.3 关键技术
2.3.1 智慧路灯集中控制器边缘处理
2.3.2 边缘计算网络任务匹配
2.4 本章小结
第3章 智慧路灯集中控制器边缘处理功能
3.1 智慧路灯集中控制器边缘处理基本思想
3.1.1 边云协同
3.1.2 数据分析
3.1.3 图像处理
3.2 智慧路灯集中控制器基本功能
3.2.1 数据采集
3.2.2 路灯控制
3.2.3 通信功能
3.3 智慧路灯集中控制器边缘处理功能
3.3.1 电力数据分析
3.3.2 环境参数分析
3.3.3 车牌识别
3.4 本章小结
第4章 边缘计算网络任务匹配
4.1 边缘计算网络任务匹配基本思想
4.1.1 边缘计算网络任务与资源匹配
4.1.2 边缘计算编程模型
4.2 基于烟花模型的任务匹配机制
4.2.1 资源搜索
4.2.2 任务分包
4.2.3 计算匹配度
4.3 实验与分析
4.3.1 实验环境搭建
4.3.2 实验结果分析
4.4 本章小结
第5章 智慧路灯集中控制器的软硬件实现
5.1 智慧路灯集中控制器总体设计指标
5.1.1 功能指标
5.1.2 性能指标
5.2 智慧路灯集中控制器的硬件实现
5.2.1 电源电路设计
5.2.2 USB接口扩展电路设计
5.2.3 4G无线模块接口电路设计
5.2.4 串口转换电路设计
5.2.5 智慧路灯集中控制器电路板设计与实现
5.3 智慧路灯集中控制器的软件实现
5.3.1 基本功能软件实现
5.3.2 边缘处理功能软件实现
5.3.3 边缘任务匹配软件实现
5.4 测试与分析
5.5 本章小结
第6章 全文工作的总结与展望
6.1 全文工作总结
6.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向智慧路灯系统的线性边缘计算算法[J]. 姜玉稀,何孝亮,李闪. 照明工程学报. 2019(04)
[2]HDFS存储和优化技术研究综述[J]. 金国栋,卞昊穹,陈跃国,杜小勇. 软件学报. 2020(01)
[3]边缘计算下的多无人机野外协同作业机制研究[J]. 季鹏飞,徐曾春,胡平. 小型微型计算机系统. 2019(05)
[4]阶段感知的跨域数据分析作业保障机制[J]. 吴波,许道强,邹云峰,王甜甜,李鑫. 计算机工程与应用. 2019(23)
[5]基于边缘计算的视频监控框架[J]. 葛畅,白光伟,沈航,宋来将. 计算机工程与设计. 2019(01)
[6]边缘计算:现状与展望[J]. 施巍松,张星洲,王一帆,张庆阳. 计算机研究与发展. 2019(01)
[7]基于边缘计算的新型视频监控系统展望[J]. 施巍松,孙辉,陈彦明. 自动化博览. 2018(12)
[8]能耗和时延感知的虚拟化云无线接入网络资源分配机制[J]. 王汝言,徐宁宁,吴大鹏. 电子与信息学报. 2019(01)
[9]带有混合能量供电的TWDM-PON与C-RAN联合架构资源分配机制[J]. 王汝言,徐宁宁. 通信学报. 2018(09)
[10]基于Cortex-A9的路灯数据采集系统的设计与实现[J]. 王鹏举,苏秀芝. 电子测量技术. 2018(17)
硕士论文
[1]基于Netty的智慧路灯系统设计与实现[D]. 王雄兵.湖北大学 2017
[2]智能路灯控制器的设计与实现[D]. 张徐辉.电子科技大学 2017
[3]城市智能照明控制系统的研究与开发[D]. 颜继红.华北电力大学 2017
本文编号：3116046
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 智慧路灯
1.2.2 智慧路灯集中控制器
1.2.3 边缘计算
1.3 论文的主要内容和目标
1.3.1 主要内容
1.3.2 研究目标
1.4 论文的结构安排
第2章 智慧路灯集中控制器的总体架构
2.1 智慧路灯集中控制器的需求分析
2.1.1 通信方式分析
2.1.2 功能需求分析
2.2 智慧路灯集中控制器的总体设计方案
2.3 关键技术
2.3.1 智慧路灯集中控制器边缘处理
2.3.2 边缘计算网络任务匹配
2.4 本章小结
第3章 智慧路灯集中控制器边缘处理功能
3.1 智慧路灯集中控制器边缘处理基本思想
3.1.1 边云协同
3.1.2 数据分析
3.1.3 图像处理
3.2 智慧路灯集中控制器基本功能
3.2.1 数据采集
3.2.2 路灯控制
3.2.3 通信功能
3.3 智慧路灯集中控制器边缘处理功能
3.3.1 电力数据分析
3.3.2 环境参数分析
3.3.3 车牌识别
3.4 本章小结
第4章 边缘计算网络任务匹配
4.1 边缘计算网络任务匹配基本思想
4.1.1 边缘计算网络任务与资源匹配
4.1.2 边缘计算编程模型
4.2 基于烟花模型的任务匹配机制
4.2.1 资源搜索
4.2.2 任务分包
4.2.3 计算匹配度
4.3 实验与分析
4.3.1 实验环境搭建
4.3.2 实验结果分析
4.4 本章小结
第5章 智慧路灯集中控制器的软硬件实现
5.1 智慧路灯集中控制器总体设计指标
5.1.1 功能指标
5.1.2 性能指标
5.2 智慧路灯集中控制器的硬件实现
5.2.1 电源电路设计
5.2.2 USB接口扩展电路设计
5.2.3 4G无线模块接口电路设计
5.2.4 串口转换电路设计
5.2.5 智慧路灯集中控制器电路板设计与实现
5.3 智慧路灯集中控制器的软件实现
5.3.1 基本功能软件实现
5.3.2 边缘处理功能软件实现
5.3.3 边缘任务匹配软件实现
5.4 测试与分析
5.5 本章小结
第6章 全文工作的总结与展望
6.1 全文工作总结
6.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向智慧路灯系统的线性边缘计算算法[J]. 姜玉稀,何孝亮,李闪. 照明工程学报. 2019(04)
[2]HDFS存储和优化技术研究综述[J]. 金国栋,卞昊穹,陈跃国,杜小勇. 软件学报. 2020(01)
[3]边缘计算下的多无人机野外协同作业机制研究[J]. 季鹏飞,徐曾春,胡平. 小型微型计算机系统. 2019(05)
[4]阶段感知的跨域数据分析作业保障机制[J]. 吴波,许道强,邹云峰,王甜甜,李鑫. 计算机工程与应用. 2019(23)
[5]基于边缘计算的视频监控框架[J]. 葛畅,白光伟,沈航,宋来将. 计算机工程与设计. 2019(01)
[6]边缘计算:现状与展望[J]. 施巍松,张星洲,王一帆,张庆阳. 计算机研究与发展. 2019(01)
[7]基于边缘计算的新型视频监控系统展望[J]. 施巍松,孙辉,陈彦明. 自动化博览. 2018(12)
[8]能耗和时延感知的虚拟化云无线接入网络资源分配机制[J]. 王汝言,徐宁宁,吴大鹏. 电子与信息学报. 2019(01)
[9]带有混合能量供电的TWDM-PON与C-RAN联合架构资源分配机制[J]. 王汝言,徐宁宁. 通信学报. 2018(09)
[10]基于Cortex-A9的路灯数据采集系统的设计与实现[J]. 王鹏举,苏秀芝. 电子测量技术. 2018(17)
硕士论文
[1]基于Netty的智慧路灯系统设计与实现[D]. 王雄兵.湖北大学 2017
[2]智能路灯控制器的设计与实现[D]. 张徐辉.电子科技大学 2017
[3]城市智能照明控制系统的研究与开发[D]. 颜继红.华北电力大学 2017
本文编号：3116046
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/sousuoyinqinglunwen/3116046.html
