基于微服务的警务平台智慧执法系统的设计与实现

作     者：魏开昊 

作者单位：西安电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：蔺一帅;林德雄

授予年度：2023年

学科分类：12[管理学] 1204[管理学-公共管理] 03[法学] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 081202[工学-计算机软件与理论] 0306[法学-公安学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：智慧执法 执法记录 微服务架构 Spring Cloud WebRTC 

摘      要：城市综合执法是城市治安管理的主要方式。针对暴力抗法违法后拒不承认或执法部门执法不文明等情况,为保障人民的合法权益,执法记录仪逐渐在执法人员中普及。在执法过程中,将执法记录仪作为终端设备通过移动通信网络连接到警务平台,并将其中记录的音视频数据实时传输到警务平台上,从而组成一个信息化的智慧执法系统。在智慧执法系统中,一方面音视频的实时传输对网络延时有一定的要求;另一方面,随着执法仪的数量增多,当大量设备与执法系统进行交互时,要求系统能够对大量请求进行并发处理以保证系统的可靠性。同时,智慧执法系统的业务需求会随着环境变化而增加,要求系统易于扩展和迭代。 针对以上问题,本文设计并实现了一种智慧执法系统。该系统根据警务执法的使用需求,采用微服务架构,结合Web RTC传输协议和Web Socket协议,满足警务执法中对执法过程的音视频的实时传输、录像保存、消息对讲等功能的需求,并解决大量设备请求的并发处理问题。同时,采用多码率算法以节约播放视频的网络带宽,降低网络传输延时。 首先,本文分析了警务执法的实际需求,使用UML用例图建立了系统的功能模型,其中主要包括5个主要功能,分别是用户访问、实时视频、录像回放、消息通知、和语音对讲。 其次,本文对系统进行整体设计和实现,系统采用Spring Cloud框架实现微服务架构,并通过Nacos对微服务进行服务发现和配置,通过Nginx服务器和Spring Cloud Gateway网关实现系统访问的反向代理和微服务的反应式请求,从而实现了前端请求的负载均衡并保证了系统的可靠性。系统通过SRS流媒体服务器采用RTMP、Web RTC等流媒体传输协议实现了执法记录仪音视频数据的实时传输、存储、和转发。通过Web Socket协议在系统的终端之间建立星形的全双工通信网络,实现消息、通知、信令的存储和转发。在音视频数据传输时,通过多码率算法控制流媒体传输的网络带宽。 最后,本文中使用智能手机模拟执法记录仪,通过Web浏览器对系统的前端接口进行了功能测试。同时,使用Postman和接口文档模拟前端请求对系统后端接口进行了功能测试。并使用Apache JMeter模拟高并发访问对系统后端进行了性能测试。测试结果表明,在高并发请求的情况,系统使用的微服务架构可以及时响应请求,系统的可靠性和可扩展性上具有很好的支持。同时,使用Web RTC协议进行实时音视频传输时可有效降低音视频通信的网络延时。