一种垃圾车监控中心软件设计.doc

1、一种垃圾车监控中心软件设计目录1 绪论 .11.1 研究背景及意义 .11.2 国内外发展现状 .21.3 本文研究内容及章节安排 .32 软件相关知识概述 .42.1 MVC 软件架构介绍 .42.2 Javascript 的发展 .52.3 Node.js 介绍 .72.4 MongoDB 数据库 .82.5 Bootstrap 前端框架 .92.6 Express 服务器框架 .102.7 EJS 网页模版 .102.8 通信协议 .113 系统设计 .123.1 数据库设计及实现 .123.2 服务器的设计及实现 .153.3 系统的安装与配置 .174 系统展示 .194.1 用户登

2、录 .194.2 用户注册 .224.3 主页监控 .224.4 具体车辆监控信息 .234.5 具体司机信息 .254.6 添加监控车辆 .255 总结与展望 .27致谢 .28参考文献 .29杭州电子科技大学本科毕业设计11 绪论1.1 研究背景及意义现代经济和科技的飞速发展、城市和周边小城镇的扩张，居民人口锐增，生活水平持续上升，也因此，城市中的垃圾产量以惊人的速度逐年递增。根据不完全统计，在我国大部分城市中，每个人每天能够生产一千克多的垃圾。以杭州为例，2015 年末杭州常住人口数量超过 900 万，也就意味着杭州一天就能够生产出超过 900 万千克的垃圾。成千上万吨的垃圾已经对城市环

3、境产生了严重的威胁。所以，必须尽快提高我国的城市垃圾管理水平，优化对城市垃圾的处置方式。几十年来，我们国家大部分城市都通过自然坑填、露天堆放等原始方式进行垃圾处理。城市垃圾的随意堆放给病原微生物提供了繁殖场所，严重破坏了城市环境，并且影响了居民的身体健康。由于大量的城市垃圾无法妥当处理，城市社会经济发展也受到了严重的制约。由此可见，当务之急必须对城市垃圾的处理方式进行深入研究，对当前存在的问题以及管理政策进行整改。我国十分重视城市垃圾及废物污染防治工作，然而，虽然垃圾处理技术的不断的在提高，垃圾分类得宣传推广力度不断加大，但是垃圾运输环节却频频爆出问题，15 年 9 月，山东青岛就频频发生垃圾

4、乱倒的事件，在地理位置较为偏僻的地方，发生了有些垃圾车半夜丢下垃圾就跑，但由于地处偏僻也查不到监控，无法定位问题车辆，导致问题难以根治。而在其他新兴建设的城市中，这种现象更为严重，从工地出来的垃圾车、碴土车乱跑，为节省钱省时间，将各种装修垃圾倒在路边或者偏僻的角落，严重影响了环境，更有垃圾车主，偷垃圾车汽油卖给黑车车主，谋取私利。因此，如何确保垃圾能运输到垃圾站，如何避免垃圾车被偷油，如何实现垃圾产出、运输到处理的信息化管理，实时监控垃圾车的工作状态信息，是政府环卫管理工作需要重视的一个问题，对城市垃圾进行一体化的科学管理已经成为相关政府管理部门的一大挑战。为垃圾车研发一套有效的实时监控管理系

5、统是现实生产和管理的迫切需要。依照各个级别的环卫部门对于垃圾车在实时监控、位置查看、报警提醒等要求，通过新兴的物联网技，使能智能硬件设备把垃圾车连接到网络上，开发一套具有实时监控、位置查看、报警提醒等功能的系统，对垃圾车的监控与维护有重大的现实意义。杭州电子科技大学本科毕业设计21.2 国内外发展现状几年前 IBM 率先提出“智慧地球、物联网和云计算 ”，与此同时，我们国家也正在大力发展物联网技术和产业，同样也将目标定在推动我国的经济结构转型。与此同时，我国也志在占领现代科技发展的制高点。目前对于物联网的定义非常多，不同领域的专家从不同的角度给出了不同的定义，以下是我选择的集中具有代表性的物联

6、网概念供大家参考： (1)英语中“物联网 ”一词：InternetofThings ，可译成物的互联网。(2)2005 年 ITU 关于物联网概念：是一个具有可识别，可定位的传感网络。(3)物联网是一个概念：指的是将各种信息传感设备，与互联网结合起来 1。其目的是把所有物品连接在一起。(4)经过特定接口与无线网络，让物体与物体之间的、人与物体之间实现沟通与对话。(5)在广义的物联网定义中，物联网不仅仅包括了机器与机器之间的通信，还包括了人与机器、机器与人、人与人之间的信息交换。并且被包含在物联网中的机器，其实可以理解为网络上能够获取各类信息的终端，这些终端有可能是个人电脑、传感器、GPS、智能

7、手机、摄像头等等。此外也会有一些其他的人工智能的终端。总而言之，能够获取人类所需要的各类信息的终端，都将被连接到网络上。这里所描述的网络，近乎包括了现代所有的通信网络。不仅仅是互联网，而且还有广电网、无线移动网络、电信固网、各类专网等等。并且通过这些通信网络将各类终端整合起来，并与人类建立联系，为人类提供服务。因此，物联网的最终目标就是更好地给人类提供各种现代化服务。在物联网的发展中，我国紧跟国际潮流。在我国的中长期规划新一代宽带移动无线通信网中 2，传感器网被作为重点项目进行研究和开发，国内很多区域已经开始使用传感网来改善公共交通、治安处罚、水利电力、农业渔业等信息通信技术服务。从服务内容角

8、度来看，物联网是基于现代高新通信技术，属于现代服务业。从服务产业角度来看，物联网包含了纳米制造技术、信息通信网络工程、仪表仪器设备制造等，属于现代先进制造业。总而言之，物联网在我国现代服务业中起了非常重要的作用。杭州电子科技大学本科毕业设计31.3 本文研究内容及章节安排本文主要研究一种垃圾车监控中心软件设计，研究的重点会放在与监控设备通信、为 Web 监控界面提供数据的基于 Nodejs 技术开发的服务器设计上面。由于整个控制程序不但涉及服务器逻辑设计，还涉及前端页面设计、后端数据存储等方面，所以本次会对整个程序的技术栈的各个环节进行介绍。本文的章节作如下安排：第一章对城市垃圾问题、垃圾车缺

9、乏监管问题和物联网发展的现状简要概括。第二章介绍了一种垃圾车监控中心软件设计的相关知识概述，包括软件的框架的分类、Node.js 的介绍、Express Web 框架的介绍、MongoDB 数据库的介绍、前端 Bootstrap 框架等多块内容。第三章着重介绍了基于数据库模型的设计和服务器的设计，并介绍了服务器环境和工具的安装。第四章是监控中心软件界面和功能展示。第五章对本文的工作进行总结，并指出了其中的不足之处。杭州电子科技大学本科毕业设计42 软件相关知识概述2.1 MVC 软件架构 介绍随着软件规模和软件复杂程度的不断升级，软件的开发变得越来越复杂起来，于是，人们开始寻找一种通用的模式，

10、采用工程化、模式化的方法开发软件，即软件工程。在软件工程的实践中，随着软件系统规模和复杂性的不断增长，以及业务量的不断增加，绝大多数的软件架构在后期开发难度都大幅增加，难以扩展以适应需求，采用良好的软件结构对保证系统长期的稳定变得更加重要。如今，网络已经融入人们的生活，各种 web 应用系统也应运而生。为了满足用户的需求，以适应激烈的、不断的变化的市场竞争，各种 web 应用系统必须不断地改进其形式和内容。由于 web 应用系统多采用 B/S 模型的三层或多层框架结构，而且它的系统设计主要包括用户交互界面的设计、应用的逻辑或事务的逻辑设计、数据库模型的设计三个主要方面 3，针对这三个主要方面的

11、不同处理方式也有不同的软件设计模式，就 web 应用系统整体而言，多采用层次化的体系结构4。MVC 模式是 Model、 View、 Controller 三个单词的缩写，中文翻译为模式、视图、控制器 5。即把一个应用的输入、数据和逻辑处理、输出流程按照 Model-View-Controller 的方式进行分离，这样应用被分成三个层次模型层、视图层、控制层 6。MVC 应用程序总是由这三个层次组成。2.1.1 视图视图代表用户的交互界面，对于 Web 应用来说，主要为 HTML 网页界面。在 Express 框架中，视图的由模版渲染而成，通常采用的模版有 EJS 模版和 Jade模版。一个模

12、版由多个子模版组成；子模版可以是由模版语言和最简单 HTML 代码、服务器控件或 Javascript 代码嵌套构而成的，服务器通过将数据传入模版引擎生成网页，并且针对用户的不同，用户部件的显示内容进行过滤。使用由用户部件根据模板配置组成的组合页面，它增强了可重用性，并原型化了站点的布局7。 杭州电子科技大学本科毕业设计52.1.2 模型模型指的是定制业务规则以及处理业务流程。模型接受视图请求的数据，处理数据，并返回最终的处理结果 4。业务模型设计是 MVC 最主要的核心，主要的逻辑处理，都是在模型中完成。另一个重要的业务模型就是数据模型，即数据对象的存储实现 8。通过对控制机制的集中管理能够

13、更好地协调改善每个用户多个请求的处理，所以以此为目的，引入了控制器。由控制器提供一个接收、处理用户请求的集中接口，并且将接收到的请求传给具体的处理函数或者处理类，将结果封装好，再向用户呈现视图。控制器对请求进行处理后委托给分发者类，分发者类分发者负责视图的管理和导航，它管理将选择哪个视图提供给用户，并提供给分发资源控制 9。2.1.3 控制控制的概念是将从用户那里接收到的请求与模型、视图匹配在一起，协调处理用户的请求。通过划分控制层，可以更加有效地选择模型和视图，更加有利于完成用户请求。控制层并不处理任何数据。通过分离控制器、模型和视图，同一个模型能够拥有多个显示视图。当用户通过其中某一个视图

14、的控制器来修改模型的参数，那么所有与这些数据相关的视图也都会显现出这个变化。由此可见，任何时间的数据变化，都可以通过控制器在视图上面显现出来。这就是一种模型的变化传播机制。MVC 最重要的优点是具有多个视图对应一个模型的能力。随着用户请求的变化，可以通过多种形式来访问应用的需求。根据 MVC 的设计模式，一对多的方式能够大幅减少代码的复制，也就减少了代码的维护量，当模型发生改变时，也更加容易维护。其次，一个应用被划分之后，在部分情况下只需要修改其中一部分就能够再次满足用户要求。可见只需要修改 MVC 的模型层就能够修改该应用的业务规则和流程。最后，MVC 更有加利于软件的工程化管理。正是因为不

15、同层能够独自完成任务，并且每一层不同的应用也会具有一些类似的特征，使得工程化管理程序代码更加容易。2.2 Javascript 的发展随着互联网技术的突飞猛进，和“互联网+”思维的不断传播，各行各业开始杭州电子科技大学本科毕业设计6和互联网的或者与互联网相关的行业紧密联系起来。而实现这种状态的最流行的工具，那就是网站。通过 HTML 可制作所需的 Web 网页。但是单纯使用 HTML技术还不足以实现功能丰富的网站，单纯的 HTML 页面只能提供一种静态的信息展示，无法提供动态的效果。这里所说的动态效果分为两种：一种是客户端终端的动态效果，比如我们看到的 Web 页面是活动的，具有响应能力，可以

16、处理各种事件，例如鼠标移动时图片会有翻转效果等，另一种动态效果指客户端与服务器端的交互产生的动态效果。要实现客户端的动态效果，JavaScript 可以说是最合适的开发语言，目前JavaScript 也是所有浏览器都支持的语言。JavaScript 的出现，打破了信息和用户之间单纯的显示和浏览的关系，实现了一种实时、动态、可交换式的表现能力 10。JavaScript 使基于 CGI 静态的 HTML 页面能够可提供动态的实时信息，并取代了客户操作进行反应的 Web 页面。JavaScript 脚本的发明正是为了满足这种需求。它深受广大开发人员的喜爱。JavaScript 主要有如下几个特点：

17、(1)是一种解释性脚本语言。(2)主要用来向 HTML 页面添加交互行为。(3)可以直接嵌入 HTML 页面，写成单独的 js 文件有利于结构和行为的分离。11(4)跨平台特性，依托浏览器使用，所以可以在多种平台下运行（如Windows、Mac、Linux、 Android、iOS 等）。(5)Javascript 脚本语言同其他语言一样，有它自身的基本数据类型，表达式、算术运算符及程序的基本程序框架。与 JS 相关的技术也在不断的发展，并产生了很多新颖、先进的框架，比如jQuery、AngularJS 等。此外还有一个很特别的东西：Nodejs。Nodejs 是运行在服务器端的 javasc

18、ript 命令解释器，是 JS 发展史上的重要里程碑。NodeJS 的出现极大的增强了 javascript 的伸缩性，使的原来只在浏览器里运行的 js 代码能够脱离浏览器运行，这极大的增加了业务系统部署的伸缩性，通过使用 NodeJS 技术，我们可以很容易的把大量的运算和业务迁移到后台去，极大的提升了应用程序的性能。杭州电子科技大学本科毕业设计72.3 Node.js 介绍在Node.js是基于Chrome JavaScript运行时建立的一个平台，实际上它是对Google Chrome V8引擎进行了封装，它主要用于创建快速的、可扩展的网络应用。在Nodejs被发明之前，我们见到的大都是运

19、行于浏览器的Javascript，每个浏览器自带解析Javascript 代码的能力，而Node.js则是在服务器端JS的代码解析器，将JS的代码解析从浏览器中脱离出来，由Node.js来解析和应用。Nodejs的解释器的核心是谷歌的V8，V8是Google一个开源JavaScript 引擎，它是为了高效地执行JavaScript 应用程序而设计的。V8 是一个特别的JavaScript引擎，开发它的团队充分借鉴了虚拟机的特性，使它能够在后台动态的对JS的对象进行解析。V8对JS的解析并不是基于反复循环加载源代码进行解释而是直接将JS代码编译成机器码运行，这有点像C/C+语言的作风。因此，V8

20、 引擎实际上可以看做是JavaScript的扩展和编译器 传统上类似于JS 的脚本语言是不需要编译器的。Nodejs并不仅仅是封装V8的API，Node.js在封装时一些特殊用例进行了优化，提供了替代的API，并增加了一些方便的特性，使得V8引擎在非浏览器的环境下运行得更好。例如，在服务器环境中，常常碰到需要处理二进制数据，但Javascript是为处理字符串数据设计的，对二进制处理的支持不足，因此，Node.js增加了Buffer类，能方便并高效地处理二进制数据。Node.js的主要特点如下：(1)异步非阻塞 I/O。这是 Node.js 的主要特性，是其处理高并发请求的关键特点。Node.

21、js 在底层构建了很多异步I/O的API，几乎所有I/O操作都采用用了异步处理，我们可以很方便很自然的调用这些API进行异步操作，由于异步的特点，每个API 调用之间无需等待 10，操作结束后通过调用时设置的回调函数进行数据处理 12。相对于同步 I/O，异步编程模型可以提升效率。(2)单线程。Node.js和浏览器端的JS都属于单线程。无需考虑多线程的状态同步问题，也不用考虑上下文切换问题，死锁问题，线程之间竞争问题，线程安全等各种方面的问题。(3)事件机制。事件的编程方式是前端JS的编程方式，其效率和能力也在前端应用中得到了肯定，前端开发人员对事件和异步的使用非常熟练，因此Node.js将

22、浏览器中成熟的事件机制引入后端，配合异步I/O操作，具有轻量级、松耦合、只关注事务点等优势 14。(4)跨平台。Node.js最开始只能在Linux 环境下运行，但是随着 Node.js的发展和壮大，得到了微软的重视，微软投入了一个团队帮助其实现了Windows平台的杭州电子科技大学本科毕业设计8兼容 14。通过在Node.js 在操作系统里增加一层库封装，将Linux和Windows的区别屏蔽掉，现在Node.js已经可以直接运行在Windows平台上。2.4 MongoDB 数据库长期以来，以SQL、MySQL为代表的关系型数据库一直占据着各大软件后天数据存储的角色，但是随着如今软件不断增

23、大，数据量、并发量不断增加，传统的非关系型数据库已经不再那么适合作为这些软件的数据库了。与此同时，另一种非关系型数据库应运而生，或者说，非关系型数据库就是为了当今一部分软件而发明的，非关系数据库的每条记录都是独立的文档，插入修改十分迅速，省去了关系型数据库读表的麻烦，并采用各种算法优化，负载能力高。在诸多非关系数据库中，最具代表性的就是MongoDB数据库。MongoDB是个强大、灵活、可扩展的非关系型数据库。它虽然是非关系型数据库，但依然支持二级索引和范围查询，还有排序。MongoDB是面向文档型的非关系型数据库，方便扩展,非常适合作为分布式开发。Mongo DB的优势在于：(1)扩展方便面向文档的数据模型使得它能够自动在多个服务器间拆分数据，在数据库集群间可以平衡数据负载，自动分发文档。这使得程序员可以专注于如何使用MongoDB数据库，而不用管如何去扩展它。当需要更大的数据处理能力的时候，只要想数据库集群中加入新的机器，数据库集群就会自动分发并处理数据。(2)多种功能索引：单索引，复索引，地理信息索引。存储JavaScript。开发者可以在服务器端存储、使用JavaSeript 函数和值。聚合：MongoDB支持Map Reduce以及其他聚合工具。(3)高性能MongoDB通过使用一些二进制协议与服务器沟通，提升了数据库的性能。