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物联网技术与应用研究

解析物联网两层基本涵义的基础上，提出了包括底层网络分布、汇聚网关接人、互联网络融合、终端 用户应用四部分的物联网系统架构；设计了由网络通信协议、网络控制平台、应用终端平台组成的面向物联网的网络 协议体系，并从硬件和软件两个层面讨论了实现物联网的关键技术；在分析当前物联网标准、技术、安全以及应用方面 存在问题的基础上提出了未来物联网发展的六个重要理念．

  • 2021-06-25
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物联网监测拓扑可靠性设计与优化分析

物联网结合各种主干传输很适合远程实时监测,但随着监测范围的不断扩大与应用的不断普及,监测系 统中断所造成的代价和影响与日俱增.系统的拓扑可靠性是保障远程监测系统可靠的一个重要方面,以三江源大面 积物联网远程生态监测中需要设立监测区域的实际需求为背景,提出了一种基于均匀分簇的可扩展的模块化传感 器节点部署方法,对设置传感器的拓扑结构层数、监测面积和监测节点数等参数的相互关系给出了量化的计算公 式,针对不稳定的信息传输环境给出了保障监测区域和远程主干拓扑可靠性的有效机制及量化分析方法,在此基础 上,重点给出了关键传输节点（簇头节点和协调器）拓扑可靠性的动态优化策略.理论分析和仿真结果表明:该机制具 有数据融合均匀、有效节能和灵活可扩展等特点,对提高物联网远程监测的可靠性有显著效果；同时,所得出的相关 理论对诸如农业、牧业和林业等相关行业的偏远大面积物联网远程实时监测的拓扑可靠性保障具有重要的理论和 实际应用参考价值.

  • 2021-06-25
  • 阅读58
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物联网协同信息服务体系构建研究

目前，物联网作为国家“十二五”规划重点发展新兴产业，它代表了新一代 通信技术的变革，也是完成智慧城市建设的重要一环。同时，物联网与传统产业 的融合产生新的行业模式，而物联网信息服务业也是衍生的行业之一，由于物联 网行业本身处在高速发展阶段，而与之相配套物联网信息服务业的发展相对滞 后，如何加强物联网信息服务则成为亟待解决的问题。 当前，物联网信息服务的发展方向有以下几个方面：物联网相关信息的冗杂 性、信息需求的多样化、信息种类的精细化、信息服务的手段和方式的灵活化， 信息服务主体的多层次性等。物联网信息服务是一个系统工程，涉及到多个主体 部门。本文试根据“协同”理论分析物联网信息服务的体系构建，在这个新的体 系中将充分发挥每一个主体要素的作用，达到相互配合、紧密合作的协同状态。 协同的思想为物联网信息服务的开展提供了新的视角，物联网信息服务业需要这 样统筹协调的思想的注入，给整个物联网信息服务带来新的活力，解决物联网信 息服务中的困难和障碍。本文正是在阐述物联网信息服务内涵和需求的基础上， 分析物联网协同信息服务的主体要素、运行方式，构建物联网协同信息服务体系。 其主要研究内容如下： 第一部分，综述国内外协同理论、国内外信息服务理论和国内外物联网发展 研究现状。从协同的角度对物联网信息服务相关研究进行归纳和总结，并从中找 到切入点，提出本文研究的必要性。 第二部分，物联网协同信息服务相关内涵的界定。对“物联网协同信息服务” 这一命题展开叙述，分别对物联网协同信息服务的效应、目标、内涵和内容进行 深入地剖析，为物联网信息服务体系的构建奠定基础。 第三部分，基于物联网用户需求设计物联网用户信息服务和信息需求的调查 问卷，从物联网用户的“基本概况”、“信息需求和服务需求”、“信息行为” 和“信息服务评价”四个方面内容进行统计和描述，挖掘物联网用户的需求内容 和方式。 第四部分，物联网协同信息服务的主体及其协同方式。提出物联网协同信息 服务主体的概念，划分主体类型、阐述其协同功能、协同关系和协同方式。 第五部分，基于多主体物联网协同信息服务体系的构建。提出基于多主体的 物联网协同信息服务的设计理念，从构建和运行两个方面入手，提出构建原则、 构建目标、构建内容和总体架构，进而分析其运行方式、机制和保障措施。 第六部分，最后总结了论文的主要研究成果，并指出了下一步研究方向。

  • 2021-06-25
  • 阅读64
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物联网中适用于内容搜索的实体状态匹配预测方法

对实体匹配用户内容搜索的状态进行预测可显著提高物联网搜索的效率，降低搜索过程的通信开销。该文 提出等时距与周期内实体状态预测方法，估计实体在用户查询时刻的状态；设计了适用于内容搜索的有序验证方法， 依据实体匹配用户查询内容的概率对实体进行排序验证，以保证用户搜索结果的可靠性。结果表明，所提实体状态 预测方法具有较高的精度，结合所提预测方法与匹配验证方法的搜索机制具有较低的通信开销。

  • 2021-06-25
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相似度自适应估计的物联网实体高效搜索方法

针对现有相似实体搜索方法缺乏对于观测序列长度的自适应性，且搜索过程数据存储开销过大，搜索结 果准确性较低的问题，该文提出相似度自适应估计的物联网实体高效搜索方法（SAEES）。首先，设计了轻量级观 测序列分段表示方法，对传感器采集的实体原始观测序列进行轻量级分段压缩表示，以降低实体观测序列的存储 开销。然后，提出了观测序列相似度自适应估计方法，实现对不同观测序列长度的实体相似性的准确估计。最 后，设计了高效的相似实体搜索匹配方法，依据所估计的实体相似度进行实体的准确搜索匹配。仿真结果表明， 所提方法可大幅提高相似实体搜索的效率。

  • 2021-06-25
  • 阅读59
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一种基于IPv6的物联网分布式源地址验证方案

者在融合物联网的新一代互联网网络环境下，提出了基于IPv6的源地址验证整体架构．基于该架构， 考虑物联网节点资源受限特点，并结合物联网末梢网络的拓扑形态及其路由方式上的特征，设计了基于IPv6的物 联网末梢网络分布式源地址验证方案．分别讨论了静态指定、SLAAC（Stateless Address AutoConfiguration）、 DHCPv6（Dynamic Host Configuration Protocol Version 6）以及DHCPv6与SLAAC混合情况下的物联网节点IP地 址分配及其验证机制．模拟实验表明，该方案仅以微小的代价实现了物联网节点IP地址的分配，同时还保证了物联 网节点之间、物联网节点与互联网端系统之间端到端通信时双方IP地址的真实可靠性，从而整体上增强了物联网 的安全性．

  • 2021-06-25
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荧光光谱智能监测水中矿物油浓度的研究

为便于环保部门实时准确监测水体油污染情况，研制了一套基于紫外荧光和物联网技术在线监测 水中矿物油浓度的系统。该系统采用非对称 Ｃｚｅｍｙ-Ｔuｒｎｅｒ 光路的高精度单色器，提高了分辨率；光路增加 了一束参考光，用于修正光源波动对探测结果的影响；光路增添光纤传输激发光和荧光，减小系统因仪器振 动造成的光路偏差；探头采用特殊设计光纤束，大幅提高光纤耦合效率和信号输出；系统集成了控制模块和 无线通讯模块，实现系统的实时测量、数据处理和远程控制。该系统集成度高、探测精度高、稳定性好。利 用化学计量学方法中的平行因子算法和化学校正分析理论，降低矿物油不同成分差异带来的计算误差，精 确计算出未知样品的浓度。使用该系统测定了柴油、机油、原油三种样品溶液在 １０，２５，５０ 和 １００ ｍｇ·Ｌ－１ 的荧光光谱。用光栅光谱仪测得这三种油的最佳吸收波长分别为 ２５６，３６５ 和 ３９７ ｎｍ；用荧光分光光度计测 量了上述三种油的吸光度分别为 ０．０２８，０．０３６ 和 ０．０４１；它们的最佳发射波长分别为 ３５５，４１ ９ 和 ４５７ ｎｍ。 利用该装置测得柴油、机油和原油的检出限分别为 ０．０３，０．０４ 和 ０．０６ ｍｇ·Ｌ－１ ，相对误差分别为 ２．１％， １．０％和 ２．８％

  • 2021-06-25
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植物信息感知与自组织农业物联网系统研究

农业物联网技术作为现代农业最前沿的发展领域之一，是当今世界发展农业信息化， 实现农业可持续发展的关键和核心技术。农业物联网信息技术主要包括农业信息感知、传 输与信息应用三个层面。而传统农田信息获取面临几大技术瓶颈：一是传感器技术落后， 作物养分信息传感器比较鲜见，二是传统农田信息监测只是单点、静态的定时测定，无法 实现实时动态检测，难于实现无人值守的农业自动化作业要求。因此，研究植物养分感知 技术及关键传感器技术，研究针对大规模农田信息采集无线传输协议与深度路由机制；开 发农业物联网软硬件平台已经成为现代农业亟待解决的关键问题。本研究以农业物联网的 三个核心层面为研究对象，研究基于可见／近红外光谱植物养分的快速无损感知技术，研 究基于FFT算法及小波变换的光谱微弱信号处理方法，并开发了植物叶片养分测定和植物 冠层养分、生理信息测定的传感仪器。提出了主动诱导式大规模农业物联网的自组织网络 协议和农业物联网深度路由技术，研究了农业物联网故障情况下智能路由维护方法，开发 了农业物联网信息采集设备及控制系统，并成功应用到农业生产实践中。主要研究内容与 创新性成果有： （1）提出了以可见／近红外光谱技术为基础的植物养分测定方法，通过光谱数据预处 理．特征波长提取．线性和非线性建模预测的光谱分析技术路径，研究并提取了13个作物养 分检测特征波段和3个作物生理信息检测特征波段，开发了适用于农业物联网实时动态植 物养分与生理信息检测传感器，通过实验证明，传感器氮素含量检测R2=0．8237，叶绿素 检测R2"-0．9361，NDVI检测R2--0．9672，“，检测R2=O．7698。另外，研究了单点作物叶 片叶绿素含量、氮含量、水分含量同时检测的方法，开发了多参数叶片养分信息检测仪器， 并得到叶绿素检测R2=O．9148，氮素含量检测R2--0．9207，水分含量检测R2=O．8656。 （2）应用高灵敏度微信号输出的光电感应器作为植物养分检测的光谱信息探测器， 设计了信号处理电路，研究了传感的微弱信号处理方法，应用FFT算法及小波分析方法分 别对光谱信号进行滤波与微信号提取。经比较发现，小波变换处理后的信号更接近原始有 用信号；而FFT算法在高频段处理与小波分析基本相同，低频段信号噪声去除效果略差于 小波分析。实验结果表明，处理后信号中噪声振幅被降至0．5uv以下，信噪比提升为8db。 摘要 =1．13，X．SLR优化的QoS=0．14，S-SLR优化的跏s=O．23。经优化后的网络性能大幅提高。 在此基础上，提出了网络深度路由的信息调度与组网管理机制，使农业物联网路由深度可 达到12级，除了网络延时有所增大外，QoS-0．83，其它参数基本不变。说明网络性能良 好，完全达到农业生产的实际需求。 （4）研究了自组织网络故障发生后的智能化路由维护方法，提出了基于局部网络重 组与越级路由两种智能路由维护方式，通过实验表明局部网络重组路由维护对网络平均延 时为5秒以内，网络丢包率低于1．5％，跏s=0．15。越级路由维护的网络丢包率控制在3％ 以内，平均延时为8秒，QDS=O．26。说明两种路由维护完全满足农业物联网的网络性能 要求。 （5）在农业物联网信息实时获取基础上，研究了农业物联网系统与农业自动化控制 装备相结的农业智能化信息管理系统，对农业园区水泵恒压控制、自动肥水管理等方法进 行了研究，开发物联网信息与控制系统并在农业园区进行了应用示范。 上述研究成果为大规模田间多维信息实时动态获取、智能化低功耗远程传输及自动控 制奠定了理论基础，具有广阔的应用前景

  • 2021-06-25
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