论文部分内容阅读
随着物联网、信息通信等技术的不断发展,如何利用相关技术和标准,消除产品全生命周期各阶段间的信息壁垒,形成产品全生命周期信息流和知识流闭环管理,从而提升企业对产品的持续追踪水平,改进产品设计和制造能力,并提供创新性产品和服务,已成为亟待解决的问题。闭环全生命周期管理(Closed-loop Lifecycle Management,CL2M)为解决该问题提供了新的思路和方法。但是,目前CL2M系统还不完善,没有标准化的中间件规范,缺乏独立且通用的CL2M系统中间件,而这些是解决产品全生命周期基础数据服务问题的关键。本文在分析CL2M系统中间件特性的基础上,引入消息队列遥测传输(Message Queue Telemetry Transportation, MQTT)协议作为CL2M系统中间件标准,通过对CL2M系统中间件相关问题的研究,给出了中间件的具体构建方案,设计并实现了CL2M系统中间件。论文的主要工作内容如下：1、针对CL2M系统中间件标准,通过对PMI (PROMISE Message Interface)和QLM (Quantum Lifecycle Management)标准提议进行解析,找出了其中存在的问题,如缺乏错误处理机制、没有考虑安全和隐私以及不适合资源受限设备等。在此基础上,将MQTT协议与PMI和QLM标准提议进行了对比分析,并研究了MQTT协议扩展问题,如规范客户ID表达和消息负载格式,定义指定消息主题紧急因子功能。最后,提出引入MQTT协议作为CL2M系统中间件标准的设计思想。2、分析了CL2M系统中间件相关问题并提出了解决之策。定义了基于MQTT的中间件模型,并采用基于NIO模式的Netty框架设计,满足了中间件并发性指标。通过定义消息紧急因子来区分消息紧急性,实现中间件紧急消息优先路由。基于多维计数布隆滤波器进行了中间件无效消息过滤算法设计。最后,为了将CL2M代理功能从中间件中解耦,设计了CL2M代理并集成产品数据采集功能。3、在分析CL2M系统中间件相关问题、应用目标要求的基础上,设计了中间件系统框架、各功能模块及驱动机制。具体内容包括：各功能模块处理流程的设计：各功能模块的编程实现：无效消息过滤算法：基于多优先级队列的紧急消息优先路由策略：基于XML文件的消息负载内容格式校验算法等。4、为了测试CL2M系统中间件的性能,针对消息过滤有效性、并发性、消息处理时间、系统吞吐率和可用性等特性指标,搭建测试方案并进行了详细测试。测试结果表明,设计的CL2M系统中间件满足具体应用目标要求。