A survey on fog computing for the Internet of Things

Fog computing has emerged to support the requirements of IoT applications that could not be met by today’s solutions. Different initiatives have been presented to drive the development of fog, and much work has been done to improve certain aspects. However, an in-depth analysis of the different solutions, detailing how they can be integrated and applied to meet specific requirements, is still required. In this work, we present a unified architectural model and a new taxonomy, by comparing a large number of solutions. Finally, we draw some conclusions and guidelines for the development of IoT applications based on fog.     

Smart firefighting construction in China: Status,problems, and reflections

“Smart firefighting” construction as a part of the “smart city” has been a concern of the public security and fire agencies at all levels. In this study, the status, problems, and reflections of “smart firefighting” construction in China are discussed. A recent survey indicates that China has launched its smart firefighting construction and initially created a new perspective on its regional smart firefighting work based on three main aspects: intelligent disaster perception by Internet of Things (IoT) construction, intelligent disaster prevention by big data construction, and intelligent disaster disposal by emergency rescue platform construction. However, the current smart firefighting construction in China still has some prominent problems such as the data interconnectivity and normalized management of various platforms, the extensibility of smart firefighting platforms, and the intelligent level of smart firefighting researches, which need to be solved urgently. Therefore, we argue that smart firefighting construction in China should establish data interconnectivity, industrial normalized management, 2D/3D geographic information interaction and extension, high-integration fire protection theory, and many other aspects in the near future and truly realize firefighting visualization and efficient data applications for 4D time space. This study could provide valuable reference for smart firefighting and smart city construction.     

物联网技术与应用分析

物联网是当前的研究热点,已受到了我国政府的重视。文章介绍了物联网的定义、物联网的体系结构,以及物联网的核心技术——感知识别技术、信号处理技术和架构技术,最后介绍了物联网在不停车收费系统、智能家居安防系统和手机支付等方面的应用。     

基于改进无证书公钥密码的轻量级DTLS协议设计

物联网在快速发展的同时,其数据交互容易遭受各种攻击.为了保证物联网传输层协议UDP传输数据的安全,在TLS协议架构基础上扩展形成了支持UDP数据报安全传输的DTLS（DatagramTLS）协议.现行的DTLS协议基于公钥证书密码体制,证书管理复杂、网络通信开销大,难以满足物联网等资源受限型网络的安全通信需求.本文提出一种基于离散对数的改进无证书公钥密码方案,设计了适应资源受限网络的轻量级DTLS协议,并基于嵌入式SSL库wolfSSL进行了协议实现.从通信开销和握手连接时间两方面,将本文提出的基于改进无证书公钥密码的DTLS协议分别与基于传统公钥证书的DTLS协议及基于身份标识的DTLS协议进行了对比实验.实验结果表明,在保证安全性的前提下,基于无证书的DTLS协议在通信开销和握手连接时间方面均优于基于公钥证书的DTLS协议和基于身份标识的DTLS协议.     

基于物联网的航空物流查询平台

针对国内航空物流信息化建设方面的问题,提出并设计了一套基于物联网的航空物流查询系统。该系统通过RFID技术完成数据采集,并通过RS232串口将数据传输到ZigBee终端节点,然后利用ZigBee无线网络进行短距离传输到路由节点,最后经过 ZigBee 网关将信息传输出去。实验结果表明该平台可以对航空货物进行智能化、可视化、信息化管理。该设计为航空物流管理提供了新的思路,有良好的应用前景。     

物联网数据接入最优分流算法设计与仿真

采用传统方法对物联网数据接入进行分流时,易导致网络拥塞和节点瘫痪,存在网络拥塞率较高、最大上传带宽较低和网络平稳运行时间较短的问题。为解决上述问题,设计了物联网数据接入最优分流算法。通过"流"的局部性定义,确定数据接入分流的约束条件,并构建分流过程中的能量消耗模型。运用该模型和空间重构方法对物联网数据做特征提取,获取物联网数据在分流系统中的信息模型,取得非线性数据的高维映射向量。在此基础上,将数据特性划分为不同类型,并做迭代处理构成新的集合,结合分流误差方差的计算结果,实现数据接入最优分流算法的设计。仿真结果证明,所提算法能够减少网络拥塞出现的概率,有效提高了最大上传带宽,延长了网络平稳运行时间,具有较好的实践意义。     

基于微服务架构的智慧照明管理平台

随着国内城市路灯数量的逐年增加,路灯耗电费用在政府财政支出中所占比例也急速上涨,而传统的路灯系统由于缺乏稳定性与灵活性,并不能有效地降低能耗,节省开支.本文结合微服务技术组件,通过将具体功能抽离组成多个微服务的方式,设计并实现了一种基于微服务架构的智慧照明管理平台,目前系统已经完成开发与测试工作并已交付使用,实际使用效果表明,该平台能够有效地降低能源消耗,具有一定的社会推广价值.     

面向物联网应用的SoC安全检查架构设计

物联网（IoT）应用的快速发展和软硬件开源化趋势使得IoT设备所面临的硬件安全威胁日益严峻,尤其是利用运行时条件触发的系统级攻击,很难通过传统测试方法进行检测和防御,需要提供运行时安全检查机制。分析IoT系统芯片面临的安全威胁,结合数据加密传输路径中的攻击、任务流和检查内容,设计4条功能完整性安全检查策略,搭建SoC安全策略检查架构并植入运行时触发硬件木马。仿真结果显示,运行时策略检查状态机可以检查出加密核、内存和UART接口的功能完整性问题,并通过发送错误中断信号进行反馈,证明了所设计的系统级安全策略检查架构的正确性与有效性。     

区块链赋能的高效物联网数据激励共享方案

近年来,随着大量设备不断地加入物联网中,数据共享作为物联网市场的主要驱动因素成为了研究热点.然而,当前的物联网数据共享存在着出于安全顾虑和缺乏激励机制等原因导致用户不愿意参与共享数据的问题.在此背景下,区块链技术为解决用户的信任问题和提供安全的数据存储被引入到物联网数据共享中.然而在构建基于区块链的安全分布式数据共享系统的探索中,如何突破区块链固有的性能瓶颈仍然是一个关键挑战.为此,本文研究了基于区块链的高效物联网数据激励共享方案.该方案首先提出了一个高效的区块链物联网数据激励共享框架,称为ShareBC.ShareBC利用分片技术构建能够并行处理数据共享交易的异步共识区,并在云/边缘服务器上和分片异步共识区上部署高效的共识机制,从而提高数据共享交易的处理效率.然后,为激励物联网用户参与数据共享,提出了一种基于智能合约实现的层次数据拍卖模型的共享激励机制.该机制解决了物联网数据共享中涉及的多层数据分配有效性问题,能够最大限度地提高整体社会福利.最后,实验结果证明了该方案的经济效益、激励兼容性和实时性以及可扩展性,且具有较低的计算成本和良好的实用性.     

基于物联网的分拣机器人故障检测系统设计

目前研究的分拣机器人故障检测系统检测准确性较低,导致检测结果误差较大、实时性较差;为此,基于物联网设计一种新的分拣机器人故障检测系统;选用滑轮式机器人载体设定分拣机器人,硬件部分采用Zigbee压力传感器采集机器人故障信息,利用XBEE模块负责数据传输,协调分拣中控机接收各个传感器采集的信息,通过STMP3550芯片实现控制器设计;通过信息标定、信息采集、特征提取、故障识别实现软件工作流程,应用非极大值最大类间方差法来筛选出最优的高低阈值解,得到连续但含有假边缘的故障信息图像边缘;将提取到的图像特征向量映射到类型空间之中,确定故障原因,完成故障识别;实验结果表明,所设计分拣机器人故障检测系统在6次检验中都准确地检测出故障原因,故障检测耗时平均值为3.27 min,能够有效提高检测准确性,加强检测结果的实时性.