《智能產(chǎn)品》 課件 第8章智能產(chǎn)品中的網(wǎng)絡(luò)通信與多數(shù)據(jù)處理

智能產(chǎn)品

第八章智能產(chǎn)品中的網(wǎng)絡(luò)通信與多數(shù)據(jù)處理

128.1網(wǎng)絡(luò)通信的基本概念和常見網(wǎng)絡(luò)協(xié)議8.2多數(shù)據(jù)處理的實(shí)現(xiàn)技術(shù)和調(diào)試方法8.3智能產(chǎn)品中網(wǎng)絡(luò)通信和多數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用案例8.1.1網(wǎng)絡(luò)通信基本概念網(wǎng)絡(luò)通信是當(dāng)今社會(huì)信息交流的基礎(chǔ)，它使得地球上的數(shù)十億臺(tái)設(shè)備能夠相互連接并交換信息。從簡(jiǎn)單的電子郵件到復(fù)雜的實(shí)時(shí)視頻會(huì)議，網(wǎng)絡(luò)通信貫穿了我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?。本?jié)將介紹網(wǎng)絡(luò)通信的核心概念，包括數(shù)據(jù)傳輸方式、傳輸模式、通信協(xié)議和傳輸過程等，為讀者提供深入了解網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)知識(shí)。網(wǎng)絡(luò)通信的基本框架如圖所示。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用場(chǎng)景的不斷擴(kuò)展，對(duì)于這些基本知識(shí)的理解將有助于我們更好地利用和開發(fā)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，推動(dòng)社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展。38.1.1網(wǎng)絡(luò)通信基本概念（1）數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?）有線傳輸48.1.1網(wǎng)絡(luò)通信基本概念2）無線傳輸58.1.1網(wǎng)絡(luò)通信基本概念（2）數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪Ｊ絾喂ねㄐ牛簡(jiǎn)喂ねㄐ攀侵笖?shù)據(jù)只能在一個(gè)方向上傳輸，接收方無法向發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)。例如，廣播電臺(tái)向收聽者發(fā)送廣播信號(hào)。半雙工通信：半雙工通信是指數(shù)據(jù)可以在兩個(gè)方向上傳輸，但不能同時(shí)進(jìn)行。例如，對(duì)講機(jī)的通信，同一時(shí)間只能有一方說話，另一方只能聽。全雙工通信：全雙工通信是指數(shù)據(jù)可以在兩個(gè)方向上同時(shí)傳輸，發(fā)送方和接收方可以同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。例如，電話的通信，雙方可以同時(shí)說話和聽對(duì)方說話。68.1.1網(wǎng)絡(luò)通信基本概念7TCP/IPTCP/IP協(xié)議是Internet通信的基礎(chǔ)協(xié)議，包括TCP（傳輸控制協(xié)議）和IP（網(wǎng)際協(xié)議）兩個(gè)子協(xié)議UDPUDP協(xié)議是用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議與TCP不同，UDP不保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。HTTPHTTP協(xié)議是超文本傳輸協(xié)議，用于在Web瀏覽器和Web服務(wù)器之間傳輸超文本文檔FTPFTP協(xié)議是文件傳輸協(xié)議，用于在客戶端和服務(wù)器之間傳輸文件SMTPSMTP協(xié)議是簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議，用于在郵件服務(wù)器之間傳輸電子郵件DNSDNS協(xié)議是域名系統(tǒng)，用于將域名轉(zhuǎn)換為IP地址，實(shí)現(xiàn)域名到IP地址的映射8.1.1網(wǎng)絡(luò)通信基本概念（4）數(shù)據(jù)傳輸過程

88.1.2常見網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是規(guī)定數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸和交換的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，它們定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?、通信過程和數(shù)據(jù)格式等重要內(nèi)容。在本節(jié)中，我們將重點(diǎn)介紹幾種常見的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，包括TCP/IP、HTTP/HTTPS、FTP、SMTP/POP3/IMAP和DNS等98.2.1多數(shù)據(jù)處理技術(shù)的概念多數(shù)據(jù)處理技術(shù)是為了提高數(shù)據(jù)處理效率而采用的一系列方法和技術(shù)。隨著數(shù)據(jù)量的不斷增加和復(fù)雜性的增加，傳統(tǒng)的串行處理方式已經(jīng)不能滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的需求，因此多數(shù)據(jù)處理技術(shù)成為了必不可少的工具。多數(shù)據(jù)處理技術(shù)可以分為并行計(jì)算和分布式計(jì)算兩個(gè)大類，其應(yīng)用框架圖如圖所示。108.2.2并行計(jì)算技術(shù)并行計(jì)算是一種通過同時(shí)使用多個(gè)處理器或計(jì)算節(jié)點(diǎn)來執(zhí)行任務(wù)的計(jì)算方式。在并行計(jì)算中，主要有以下幾種類型11工作原理算法特點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景單指令多數(shù)據(jù)（SIMD）并行計(jì)算在SIMD并行計(jì)算中，計(jì)算任務(wù)被分成多個(gè)數(shù)據(jù)單元，每個(gè)數(shù)據(jù)單元包含相同的指令序列需要對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行相同的操作，而SIMD并行計(jì)算能夠有效地提高處理速度。1）圖像處理2）視頻編解碼3）數(shù)字信號(hào)處理多指令多數(shù)據(jù)（MIMD）并行計(jì)算在MIMD并行計(jì)算中，每個(gè)處理單元擁有自己的指令序列，并且可以獨(dú)立地執(zhí)行不同的操作而MIMD并行計(jì)算可以提供靈活的計(jì)算模式和高效的處理能力。1）科學(xué)計(jì)算2）數(shù)據(jù)挖掘3）模擬仿真任務(wù)并行計(jì)算在任務(wù)并行計(jì)算中，大任務(wù)被分解成多個(gè)獨(dú)立的子任務(wù)，每個(gè)子任務(wù)可以在不同的處理器或計(jì)算節(jié)點(diǎn)上并行執(zhí)行。動(dòng)態(tài)地將子任務(wù)分配給不同的處理器或計(jì)算節(jié)點(diǎn)，并實(shí)時(shí)調(diào)整任務(wù)的執(zhí)行順序和優(yōu)先級(jí)1）分布式數(shù)據(jù)庫查詢2）機(jī)器學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練3）科學(xué)計(jì)算8.2.3分布式計(jì)算技術(shù)分布式計(jì)算是一種通過將計(jì)算任務(wù)分配給多臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行并行處理的計(jì)算模型，適用于處理大規(guī)模數(shù)據(jù)和復(fù)雜計(jì)算任務(wù)的場(chǎng)景。當(dāng)涉及分布式計(jì)算時(shí)，有幾種常見的方法和技術(shù)。12MapReduce將數(shù)據(jù)處理過程分為兩個(gè)階段：Map階段和Reduce階段。在Map階段，原始數(shù)據(jù)被分割成若干個(gè)小數(shù)據(jù)塊，并由多個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)并行處理。在Reduce階段，將Map階段產(chǎn)生的中間結(jié)果進(jìn)行合并和聚合，最終得到最終的計(jì)算結(jié)果。Spark將數(shù)據(jù)加載到內(nèi)存中進(jìn)行處理，通過RDD（彈性分布式數(shù)據(jù)集）實(shí)現(xiàn)了高效的數(shù)據(jù)并行處理。Spark提供了豐富的API，包括Map、Reduce、Filter等操作，支持復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理和分析任務(wù)。Hadoop是一個(gè)開源的分布式計(jì)算框架，由Apache軟件基金會(huì)開發(fā)和維護(hù)。它包括Hadoop分布式文件系統(tǒng)（HDFS）和HadoopMapReduce兩個(gè)核心組件。8.2.4調(diào)試方法和工具調(diào)試方法和工具在多數(shù)據(jù)處理過程中起著至關(guān)重要的作用，能夠幫助我們及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決各種問題，確保數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性和效率。以下是一些常用的調(diào)試方法和工具138.2.4調(diào)試方法和工具（1）日志記錄日志記錄是軟件開發(fā)和運(yùn)維中常用的技術(shù)手段之一，通過記錄程序運(yùn)行時(shí)的各種信息，可以幫助開發(fā)人員和運(yùn)維人員快速定位和解決問題，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。日志記錄工具包括：Log4j、Logback；Log4j和Logback是Java平臺(tái)上常用的日志記錄工具，可以方便地記錄程序的運(yùn)行日志，包括各種操作、錯(cuò)誤信息、警告信息等。通過配置文件設(shè)置日志級(jí)別和輸出格式等參數(shù)，可以靈活地控制日志的記錄和輸出方式。148.2.4調(diào)試方法和工具（2）斷點(diǎn)調(diào)試使用調(diào)試器在代碼中設(shè)置斷點(diǎn)，以便在程序執(zhí)行到特定位置時(shí)暫停并觀察程序的狀態(tài)?？梢栽跀帱c(diǎn)處查看變量的值、函數(shù)的調(diào)用堆棧等信息，幫助定位問題所在。158.2.4調(diào)試方法和工具（3）性能分析使用性能分析工具對(duì)程序進(jìn)行分析，找出性能瓶頸并進(jìn)行優(yōu)化。分析程序的CPU、內(nèi)存、磁盤和網(wǎng)絡(luò)使用情況，找出哪些部分耗時(shí)較長(zhǎng)或資源占用較多。。168.2.4調(diào)試方法和工具（4）代碼覆蓋代碼覆蓋工具用于評(píng)估測(cè)試用例對(duì)代碼的覆蓋程度，幫助開發(fā)人員確定測(cè)試的完整性和質(zhì)量，并發(fā)現(xiàn)潛在的代碼邏輯錯(cuò)誤。178.3.1速通門管理系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)概述針對(duì)智慧安防小區(qū)對(duì)出入口人員通道控制系統(tǒng)的管理需求，結(jié)合實(shí)際管理狀況，本案例設(shè)計(jì)所有進(jìn)出人員均需通過刷臉認(rèn)證方式通行，系統(tǒng)可以有效防止未授權(quán)人員隨意進(jìn)入社區(qū)內(nèi)部區(qū)域，確保社區(qū)內(nèi)部安全和實(shí)有人口有效管控。系統(tǒng)可有效控制人員通行秩序，使得出入口通行井然有序，方便人員出入管理。188.3.1速通門管理系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)198.3.2速通門系統(tǒng)產(chǎn)品部署網(wǎng)絡(luò)通信和多數(shù)據(jù)處理是智能產(chǎn)品開發(fā)中的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，它們通過提高數(shù)據(jù)的傳輸效率和處理能力，使得智能產(chǎn)品能夠在復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景中表現(xiàn)出色。下面將通過實(shí)際項(xiàng)目“速通門系統(tǒng)設(shè)計(jì)”來展示這兩項(xiàng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用及其效果。速通門系統(tǒng)由人臉?biāo)偻ㄩT通道機(jī)、后臺(tái)服務(wù)器和訪客機(jī)三部分組成，三者通過網(wǎng)絡(luò)相互連接如圖所示。208.3.2速通門系統(tǒng)產(chǎn)品部署人臉?biāo)偻ㄩT通道機(jī)支持聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行和單機(jī)運(yùn)行兩種模式，其流程如圖所示。聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，通道機(jī)與服務(wù)器保持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同步，通道機(jī)采集的圖片與刷卡信息進(jìn)行本地比對(duì)。比對(duì)成功后，在界面顯示識(shí)別成功的提示，同時(shí)，語音播報(bào)設(shè)定的歡迎詞，并驅(qū)動(dòng)通道機(jī)開門，將比對(duì)的結(jié)果實(shí)時(shí)上傳至服務(wù)器。在聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行條件下，對(duì)于新添加的用戶信息，支持實(shí)時(shí)同步，確保每一個(gè)人臉?biāo)偻ㄩT通道機(jī)信息更新一致，新添加的人員可以直接刷臉開門。單機(jī)離線運(yùn)行時(shí)，人臉?biāo)偻ㄩT通道機(jī)本地進(jìn)行信息采集和比對(duì)，識(shí)別成功后界面進(jìn)行提示，聯(lián)動(dòng)設(shè)定的語音提示，并觸發(fā)開門。離線運(yùn)行時(shí)，采集的圖片和比對(duì)記錄保存在本地，待網(wǎng)絡(luò)連通后進(jìn)行上傳。218.3.2速通門系統(tǒng)產(chǎn)品部署人臉?biāo)偻ㄩT通道機(jī)支持人臉識(shí)別、人證核驗(yàn)、刷卡比對(duì)開門三種模式，支持多種協(xié)議擴(kuò)展，支持各類IC卡、身份證、二維碼等讀卡方式，對(duì)于擴(kuò)展的讀取方式，支持定制化的開門邏輯，對(duì)于通過人員起到不同安全級(jí)別的控制通行作用。系統(tǒng)主要業(yè)務(wù)流程：1）人員錄入：支持PC端Web錄入、移動(dòng)端的APP錄入、訪客機(jī)錄入，同時(shí)，人員信息的批量導(dǎo)入。2）人臉考勤：支持不停留快速刷臉開門。3）人員出行記錄查詢、人員進(jìn)出權(quán)限管控、設(shè)備管理。22