基于物联网的倍捻机监控系统

目前我国纺织设备行业仍存在着大量粗放型离线管理,传统机械自动化设备未能适应市场的各种变化和发展,耗费大量的人工成本.针对目前纺织工业设备行业存在的这些问题,以新型工业化为目标,利用物联网、云计算等技术,设计并实现了基于物联网的倍捻机监控系统,提出以MQTT服务器和云下智能模块为核心的远程数据采集和传输方案,利用数据库和Web服务器技术,实现用户对倍捻机等纺织设备数据的数据存储和远程监控及控制功能.云下智能模块采用即插即用和自学习站号方式提高传感器组网的便捷性,节省大量布线困难.实践结果测试:该系统能实现目标功能,降低约2.1%的原材料成本,提高了工人25%的工作效率,提升了纺织企业车间的信息化,做到降本增效.     

基于MQTT协议扩展的IoT设备完整性监控

随着物联网飞速发展, 设备数量呈指数级增长, 随之而来的IoT安全问题也受到了越来越多的关注. 通常IoT设备完整性认证采用软件证明方法实现设备完整性校验, 以便及时检测出设备中恶意软件执行所导致的系统完整性篡改. 但现有IoT软件证明存在海量设备同步证明性能低、通用IoT通信协议难以扩展等问题. 针对这些问题, 本文提供一种轻量级的异步完整性监控方案, 在通用MQTT协议上扩展软件证明安全认证消息, 异步推送设备完整性信息, 在保障IoT系统高安全性的同时, 提高了设备完整性证明验证效率. 我们的方案实现了以下3方面安全功能: 以内核模块方式实现设备完整性度量功能, 基于MQTT的设备身份和完整性轻量级认证扩展, 基于MQTT扩展协议的异步完整性监控. 本方案能够抵抗常见的软件证明和MQTT协议攻击, 具有轻量级异步软件证明、通用MQTT安全扩展等特点. 最后在基于MQTT的IoT认证原型系统的实验结果表明, IoT节点的完整性度量、MQTT协议连接认证、PUBLISH报文消息认证性能较高, 都能满足海量IoT设备完整性监控的应用需求.     

MQTT-SE数据加密传输算法

随着日新月异的高新技术不断发展, 物联网、大数据、人工智能交叉融合, 深度关联. 物联网全面融入了我们的生活、工作、社会发展等方方面面. 而物联网目前最广泛、最主流的协议当属MQTT协议, 低开销低带宽的先天优势促成了海量物联网设备接入网络. 但在万物互联时代大背景下, “自由可控, 安全可信”是行业发展的理念和标准. 目前很多研究者提出了从MQTT出发设计安全算法的方案, 但发现“基于MQTT的数据加密传输算法”该论文的核心算法存在密钥泄露的风险, 为此指出了其核心算法的缺陷并提出3种新的MQTT-SE算法. 分别是基于对称加密的MQTT-SE算法、基于公钥的MQTT-SE算法、基于公钥证书的双向认证MQTT-SE算法. 从而达到MQTT传输在低效能环境下的基础上达到高性能安全加密传输的目的.     

实时大规模远程实验通信方案研究

针对开放式远程实验平台的高并发、实时性、可靠性和安全性需求,设计并实现了一种高并发访问的远程实验通信方案。该方案能够实时连接大规模传感器网络,具有实验仪器与用户并发访问、实时可靠消息传输、网络安全控制和仪器安全保障功能,能有效提高远程实验的通信性能。在模拟大规模用户实时并发访问的情况下进行性能测试,测试结果表明该方案不仅能满足实验通信的并发需求,还能有效确保消息的实时可靠传输和安全控制,具有较高的应用价值。     

一种基于MQTT协议的数据采集控制系统

MQTT是一个轻量级基于代理发布/订阅的消息传输协议,具有低功耗、节省流量和扩展性强的特点。Home Assistant一款基于Python语言的开源家庭自动化平台。文章分析了MQTT消息的发布订阅模式,设计一种基于MQTT协议通过Home Assistant平台实现对ESP8266传感器节点的数据采集以及控制系统,完成了在Home Assistant客户端的数据可视化。     

基于代理重加密的消息队列遥测传输协议端到端安全解决方案

针对消息队列遥测传输（MQTT）协议缺乏保护物联网（IoT）设备间通信信息的内置安全机制,以及MQTT代理在新的零信任安全理念下的可信性受到质疑的问题,提出了一种基于代理重加密实现MQTT通信中发布者与订阅者间端到端数据安全传输的解决方案。首先,使用高级加密标准（AES）对传输数据进行对称加密,以确保数据在整个传输过程中的机密性;然后,采用将MQTT代理定义为半诚实参与方的代理重加密算法来加密传输AES对称加密使用的会话密钥,从而消除对MQTT代理的隐式信任;其次,将重加密密钥生成的计算工作从客户端转移到可信第三方,使得所提方案适用于资源受限的IoT设备;最后,使用Schnorr签名算法对消息进行数字签名,以提供数据来源的真实性、完整性和不可否认性。与现有MQTT安全方案相比,所提方案用和不提供端到端安全性的轻量级方案相当的计算和通信开销获取了MQTT通信的端到端安全特性。     

Mosquitto大文件传输方式的研究与改进

针对Mosquitto当前传输方式在消息推送时占用内存随消息订阅者个数的增加而上升的问题,设计并实现了一种适用于大文件类型消息传输并降低服务器内存消耗的传输方式。实验结果显示,当存在100个消息订阅者、消息长度为25 MB左右时,与Mosquitto的传输方式相比,新的传输方式的内存消耗仅为前者的6%左右。这表明该传输方式有效控制了消息订阅者增加对内存消耗造成的影响。     

基于深度学习的工业自动化包装缺陷检测方法

目的针对目前工业自动化生产中基于人工特征提取的包装缺陷检测方法复杂、专业知识要求高、通用性差、在多目标和复杂背景下难以应用等问题,研究基于深度学习的实时包装缺陷检测方法。方法在样本数据较少的情况下,提出一种基于深度学习的Inception-V3图像分类算法和YOLO-V3目标检测算法相结合的缺陷检测方法,并设计完整的基于计算机视觉的在线包装缺陷检测系统。结果实验结果显示,该方法的识别准确率为99.49%,方差为0.0000506,只使用Inception-V3算法的准确率为97.70%,方差为0.000251。结论相比一般基于人工特征提取的包装缺陷检测方法,避免了复杂的特征提取过程。相比只应用图像分类算法进行包装缺陷检测,该方法在包装缺陷区域占比较小的情况下能较明显地提高包装缺陷检测精度和稳定性,在复杂检测背景和多目标场景中体现优势。该缺陷检测系统和检测方法可以很容易地迁移到其他类似在线检测问题上。     

基于MQTT- SM4掩码辅助加密算法的配电物联网安全通信

随着“坚强智能电网”、“泛在电力物联网”等战略的部署和发展建设，大量的电力采集设备、机器人、监控摄像头应用在配网作业场景中。因此，针对配网终端数量多和配网作业环境复杂多样化等因素，如何设计合适的通信架构对于保证配网数据的安全稳定传输尤为重要。首先，本文基于当前流行的物联网平台通信协议MQTT、CoAP和HTTP，从多个方面进行对比分析，并设计了一种新颖的配电物联网通信架构。进一步，针对安全性要求，我们基于国密SM4提出MQTT- SM4掩码辅助加密算法对配电物联网信息进行加密传输，通过会话密钥协商获取所需的掩码密钥和消息密钥，并协同计算出轮密钥用于加密。通过对MQTT- SM4掩码辅助加密算法进行加密测试和安全分析，仿真结果表明，本文设计方案能够有效提高配电物联网通信安全性和稳定性。