基于嵌入式Linux的物联网网关研究与实现

随着物联网发展速度日益加快,作为连接感知网络和传统通信网络的物联 网网关正在其中扮演着重要角色。然而,目前针对物联网网关的统一标准尚未制 定,物联网网关的设备类型干差万别。人们往往针对某一具体应用场景来研发特 定物联网网关设备,~旦应用场景发生变化,从上层应用协议到下层接口模块都 需要重新开发,大大增加工程成本,严重阻碍物联网的发展。 本文基于上述问题,同时结合嵌入式系统技术,设计并实现了~种基于嵌入 式Linux的物联网网关系统。该系统既可实现不同感知设备的接入,又可实现与多 种通信网络的数据交互,另外还具有CoAP/HTTP协议转换、短信收发、本地动态 曲线显示等扩展功能,可在多种实际场景中得到应用。 首先,本文论述了物联网网关的研究背景及研究现状,分析目前物联网网关 存在的问题,并针对此问题提出一种基于分层思想的物联网网关架构。该架构分 为三个层次:感知接入层、数据处理层和传输应用层。感知接入层可接入三类设 备:基于IEEE802.11协议的ARM节点,该设备可运行BATMAN路由协议;基于 IEEE802.15.4协议的传感器节点,该设备可运行RPL路由协议;RFID射频设备。 数据处理层用于对数据包的截获、分析和处理,可实现CoAP/HTTP协议转换功能 和采集信息本地存储功能。传输应用层用于对数据包的远程传输和应用处理,一 方面可实现以太网络和3G网络两种传输模式,并能根据网络变化状况进行传输模 式的动态切换,另一方面可实现短信收发功能,当监测环境发生剧烈变化时网关 可发送短信提醒用户,用户也可向网关发送查询短信以获取某个节点的实时监测 信息,另外还可实现本地动态曲线显示功能,使得环境监测信息能够在网关本地 显示屏中以动态曲线的形式显示。 然后,本文在搭建的硬件平台基础上,设计并实现了物联网网关软件模块的 功能,并对系统软件平台、802.11模块、802.15.4模块、RFID模块、数据包处理 模块、数据存储模块、CoAP/HTTP协议转换模块、网络切换模块、短信消息处理 模块和本地动态曲线显示模块的设计思想和技术实现进行了详细分析。 最后,本文搭建测试环境分别对物联网网关的各项功能进行了测试。测试结 果表明,本文开发的基于嵌入式Linux的物联网网关系统能够满足设计要求。

  • 2021-06-24
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加氢装置CPS平台中的过程管控关键问题研究

以新一代信息通信技术改造提升传统产业和发展智能制造,已成为制造业重要的发展趋势。石化智能工厂以卓越运营为核心目标,按照“炼化生产一体化优化、炼化生产集成管控、全生命周期资产管理”三条主线(以下简称“三条主线”)建设信息物理系统(CPS),提升工厂运营管理水平。目前围绕三条主线的石化企业CPS基于国内外工业软件进行集成开发,但相关专业的工业软件存在国产化困难或计算不准确的问题。而且,在三条主线的初期工业应用过程中,一些无法解决的典型问题已显现出来,如在生产一体化优化方面,要实现精准预测计划排产业务并指导生产,核心是建立准确即时的装置投入产出模型,而非目前基于近似的机理模型或经验数据模型;在炼化生产集成管控方面,目前基于定期化验来控制二值型产品的指标,检测出产品质量偏差后不合格产品已经产生一段时间了,存在检测滞后影响产品质量问题,需要建立能够预测二值型产品质量指标的数学模型;在全生命周期资产管理方面,目前主要通过设备运行参数报警或定期检维修来保证设备的稳定运行,存在设备过度维修或因设备问题导致非计划停车等问题,合理建立模型及时对设备在线全面评估是保证设备稳定运行避免非计划停车的必经之路。加氢装置是炼化过程的重要组成部分,其智能化操作对石油化工产品结构升级、提质增效越来越重要。因此,对加氢装置进行智能化建设并搭建其优质CPS平台,并由此推广到炼化过程其他单元,将推动石化企业CPS的整体建设水平。

  • 2021-06-30
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物联网发展指数及其评价体系研究

随着互联网的广泛普及,通信设备制造、应用水平不断提高,物联网作为 一种新的技术、产业也应运而生。目前国内外针对物联网的研究主要为技术层面 和应用层面,对物联网发展水平评价研究较少。面对物联网的飞速发展,采用什 么标准和方式,对物联网发展水平做出准确定量的表示是十分重要的,这影响着 物联网的发展方向和侧重点。针对这个问题,本文对我国物联网发展水平进行了 系统的分析和评价,并定义了物联网发展指数(10T Development Index,ITDI)。 本文在对我国物联网的发展水平进行测度与评价研究过程中所做的工作包 括:首先,通过对我国物联网发展现状、物联网发展特点、制约物联网发展的影 响因素进行深入分析,从而构建我国物联网发展评价体系,完成对评价体系指标 的界定并予以解释。其次,本文选取了几种具有代表性的综合评价法对指标进行 赋权,包含主观赋权法(德尔菲法、层次分析法)及客观赋权法(熵值法),运用 这三种方法得到三组权重系数;再次,使用Kendall一致性系数检验三种评价方法 赋权结果的一致性,进而针对检验结果选择合适的方法确定组合评价模型的权重; 最后,使用组合权重对无量纲的原始数据进行加权计算,得到我国物联网发展指 数与四个分类指数(网络发展水平指数、装备水平指数、研发能力指数、发展效 果指数),并结合这几类指数针对我国物联网的发展情况做实证研究,论文本文研 究工作的正确性。

  • 2021-06-28
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