基于边缘计算的智能物联网网关关键技术及应用

作为物联网解决方案中的重要设备,边缘计算网关能够在实现数据通信功能的基础上,在设备侧实施本地数据存储和边缘计算,改善了云计算模式的实时性差和资源浪费问题。为此,提出一种基于EdgeX Foundry框架的智能物联网网关设计方案,分析了EdgeX Foundry各微服务功能模块及其关键技术。该方案从整体上提高了物联网设备数据的实时性和传输效率,适用于对数据实时性和智能化处理有更高要求的物联网应用场景。

基于工业物联网网关状态预测的有监督机器学习模型设计

传统方法工业物联网状态预测准确率低、预测时间长,为此,提出有监督机器学习模型的设计。利用有监督机器学习方法采集过滤数据样本,通过信息增益算法对分类数据进行特征评估,经相关性判断公式删除穴余数据,提高数据参数精准度。利用多元线性回归分析构建有监督机器学习预测模型,模拟训练得到数据运行规律,有效提高状态预测的精准度。实验分析得出:有监督机器学习模型预测误差值在0.1MB左右,误差率最小可达2%,迭代50次的单位预测速度为0.3min,准确率和预测速率明显优于传统方法,具有良好的可行性与有效性。

基于BagR-CNN检测模型的物联网网关安全加固方法

物联网(IoT)网关作为多种网络间异构数据传输与交换的关键节点近年来长期遭受大规模攻击,可靠性差,大规模流量处理延时大、抗攻击能力差等问题显著。而现有对物联网网关的可靠性研究主要集中在加密技术和可信认证机制方面,没有解决大规模攻击环境下物联网的可靠性及安全性问题。因此,本文提出了基于BagR-CNN检测模型的物联网网关安全加固方法,设计了可低功耗集成在物联网网关上并能够快速检测出大规模多步骤攻击的模型。首先,不同于传统的单一流量分类,本方法将相关流量聚合到一个包中,并利用基于信息熵相关性的特征增强算法提高检测准确率。其次,区别于传统的特征提取与约简方法,本文提出基于包内相似度的特征扩展方法,挖掘出隐藏的关联信息并能保证包内数据在噪声扰动下的不变性。最后,本文提出基于高斯混合模型(GMM)的特征压缩算法,将聚合包映射为一维向量并由此训练简单的卷积神经网络,以提高检测效率。实验结果表明,基于BagR-CNN检测模型在准确率、召回率和F1值等方面均优于目前对于大规模多步骤攻击的检测方法。同时,在模拟网关上运行时平均CPU利用率(不使用GPU)低于20%,证明该方法适合集成到网关而不影响网关正常的数据传输工作。

电力泛在物联网网关安全接入节点辨识模型构建

在电力泛在物联网网关安全接入节点辨识过程中,由于节点信任度计算结果不准确,导致整体查准率下降,因此构建了一种电力泛在物联网网关安全接入节点辨识模型。利用感知技术采集物联网网关安全接入节点信息,根据采集到的信息对节点信任度进行计算,并汇总成评价列表,结合节点安全等级构建虚拟安全域。在此基础上构建网关接入节点控制模型,将接入节点进行二次扫描与控制,结合节点信任度计算结果完成电力泛在物联网网关安全接入节点辨识。仿真实验结果表明,与传统模型相比,在同样参数条件、节点规模增大、恶意节点规模增大的情况下,文章设计模型的安全接入节点查准率均较高,验证了该模型的优越性。

基于时间自动机的物联网网关安全系统的建模及验证

物联网是一个多网异构融合网络,其感知层常面临各类安全威胁。物联网网关作为感知层和网络层的桥梁,应当具备安全管理功能,防止安全问题向上层扩散。针对物联网网关目前安全方面的不足,以物联网网关中间件技术为平台,设计一个通用的物联网网关安全系统。该系统可以嵌入不同的安全协议或算法,然后进行建模与分析,能够辅助安全网关的设计和具体实现。利用时间自动机对系统进行形式化建模与验证,验证结果表明物联网网关安全系统满足机密性、可用性、真实性、顽健性、完整性和新鲜性6项安全需求。

一种“一主多从”的物联网网关系统设计与实现

针对物联网发展所面临的采集节点分散、数量多、数据集中难的问题,提出一种"一主多从"的物联网网关系统。采用动态划分时间片的方法,触发连接与通信功能转换,以避免从机出错导致系统瘫痪的问题。通过多次实验测试,系统具有抗故障的稳定性、动态可扩展性。本系统应用到网格化区域管理服务中,能较好地保证数据采集与集中并具有应用可扩展性。

基于MQTT的多协议物联网网关设计与实现

针对现阶段的现场总线和通信协议的共存与竞争,以及物联网环境海量数据和带宽资源紧张的不足,设计并实现了一种基于MQTT(message queuing telemetry transport)协议通信的物联网网关(GW)。通过对多种现场总线协议结构的分析构建了多协议转换模型,并且应用层基于MQTT事件发布/订阅的消息传输模型,搭建了由感知层节点设备、物联网关到服务器的完整通信链路,实现了网关、服务器和感知层设备的双向通信。利用OpenWrt系统为边缘应用程序提供运行环境,通过网关网络层的网络资源实现云服务器到边缘网关设备的计算或服务的迁移,从而设计并搭建了边缘计算平台。实验测试结果表明:网关的在不同现场总线的工作条件下通信功能良好,基于MQTT协议通信使网络流量带宽下降75.8%,边缘计算平台的数据处理功能正常且程序运行情况正常。所设计网关提高了通用性和数据处理能力、降低了带宽,缓解了网络拥塞和服务器压力。

物联网网关实时双向通信模块化设计

针对物联网系统数据的传输问题,以Node.js为运行平台、采用Socket.IO通信机制和Redis数据库缓存技术实现网关与云平台之间的实时数据传输的双向通信系统。对网关进行功能模块划分,实现网关与平台之间关于底层设备认证、设备数据传输以及设备心跳的交互过程。对于系统进行功能及性能测试,实验结果表明,采用Socket.IO双向通信技术可以实现物联网网关物理模型与物联网云平台虚拟模型的同步更新,有效提高系统的数据传输效率。

基于OPC与MQTT的工业物联网网关的设计与实现

在工业物联网中,远程的设备控制与维护是工厂智能制造系统的重要组成。OPC技术被用于解决工业设备和应用程序之间的接口标准化问题,通过组态软件实现本地的过程控制。分析工业网络传统模式的问题,结合OPC与MQTT的相关技术,设计出工业物联网网关模型,并利用C#语言实现网关程序,实现工业设备的远程控制和数据采集。

基于ZigBee与MQTT的物联网网关通信框架的设计与实现

提出了一种基于ZigBee与MQTT的物联网网关协议转换的通信框架的设计方法,主要目的是解决多协议、多消息格式的兼容与扩展的问题。用C#语言定义了符合框架的传感器设备类和数据类,并利用"观察者模式"和"简单工厂模式"的设计思想,解决了多协议扩展和通信效率的问题。

基于TD-SCDMA的物联网网关的研究

物联网网关网络接入技术对网关性能高低具有很大的影响,针对传统网关系统的缺陷,提出了一种基于TD-SCDMA技术的物联网网关设计方法,给出了网关的硬件设计方案和主要软件设计思路,完成不同网络之间的协议转换。实验表明,系统能够实现无线传感器网络和Internet网络的互联并且有效地提高了网关速率和稳定性。

物联网网关的设计与实现

物联网网关把分散在不同地域、不同应用的感知网络的信息孤岛通过电信网络连接在一起,实现了异构网络间的信息交换和通信,是推动物联网规模应用,实现"可运营、可管理"的物联网的关键网元设备。分析了物联网网关的基本功能要求,提出了物联网网关的基本组成结构,同时也对我们开发的物联网网关样机进行了详细介绍。对规范物联网网关的研制和生产具有一定的参考和指导意义。

嵌入式智能家居物联网网关系统设计

物联网网关在智能家居系统中具有十分重要的意义。文中设计了一种嵌入式家庭物联网网关系统,该系统在嵌入式Linux操作系统、IPv4和IPv6网络协议的基础上,采用ARM微处理器S3C2410、EM310射频模块和DM9000A模块实现了家庭内部网络信息处理平台。该平台利用现有的网络设施、射频模块以及网络接口模块,通过无线或有线链路实现家庭内部感知网络的互联互通。所设计的系统不仅具有体积小、成本低、功耗小的优点,还具有实时性好和安全性高的特点,适合应用于家庭物联网中。

基于ARM9的物联网网关设计与实现

本项目以ARM9为平台,采用Linux2.6操作系统,结合ZigBee协议栈进行API接口函数的开发编码,实现ZigBee、WiFi网络之间的协议转换及数据通讯,并通过QT界面编程进行演示程序测试试验。

基于嵌入式Linux的农业物联网网关软件的研究与设计

为实现农业精细化种植,在基于温室大棚农业生产方式的基础上,研究并设计了一个基于嵌入式Linux的农业物联网网关软件。农业物联网网关可以接收无线传感器网络采集的环境数据,进行本地存储,同时通过网络向数据中心发送采集的环境数据;可以转发数据中心的设备控制命令,还具有远程数据查询、远程设备控制等功能,具有较高的实用性。

基于MATLAB的物联网网关Web发布系统设计

构建一种基于MATLAB的物联网网关Web发布系统结构,并设计系统软件模型。阐述基于MATLAB并结合jQuery和AJAX技术进行系统实现的具体方法。应用实例证明,这种新型网关Web发布技术,具备较强数据分析和图形处理能力,可提高代码的可重用性和扩展性。

基于Socket的物联网网关网络通信编程与实现

介绍了物联网网关的作用及对网络通信的技术要求,分析了socket套接字的工作原理和过程,采用C++编写了基于TCP协议的socket客户端和服务器端程序。以具有linux操作系统的Contex A8嵌入式为服务器,linux虚拟机为客户端,实现了两机间不同进程的socket网络通信。

基于机顶盒的智能家庭物联网网关开发

针对当前存在的家庭网关种类过多、且功能单一的问题,开发基于机顶盒智能家庭物联网网关,它不但具有原来机顶盒的功能,而且还具有电信猫、无线路由器和智能家居网关的功能,解决了难以统一高效管理家庭中的娱乐网络、通信网络、安全网络及生活网络的难题,可产生较好的经济效益和社会效益。

物联网网关中轻量化规则引擎的设计与实现

针对物联网网关不适用于多个应用场景的问题,提出了在网关上实现规则引擎的方法。该方法通过＂关联事实＂属性和＂议程推理＂机制,解决了传统规则引擎如JRules等无法应用于轻量级网关设备并且运行时间和响应时间较长的问题。添加＂关联事实＂属性能减小匹配规则集的大小,＂议程推理＂机制能避免匹配过程中不必要的等待时间。基于上述方法,在物联网网关上设计并实现了一种快速轻量化规则引擎（FLRE）,并用规模不等的数据集测试。实验结果表明,添加＂关联事实＂属性能将规则引擎的运行速度提高8%~30%,＂议程推理＂机制能将规则引擎的响应速度提高7%~35%,使规则引擎能够高效地应用于物联网网关上。

基于Matlab物联网网关的Modbus协议实现

实现了一种基于Matlab的物联网网关原型开发平台,以应用层协议——Modbus协议作为公共协议来解决多种传感网络协议不统一问题,实现了Modbus ZigBee网络、Modbus TCP/IP网络、Modbus串行链路的数据采集、传输和存储,以及对传感网的设备控制,最终通过Matlab中的Web服务发布技术将数据发布到Internet,以方便客户查询和控制。