工业物联网标准及技术综述

本文介绍工业物联网技术及其优势,重点介绍了工业无线标准化情况,并对各自技术特征进行了对比,进一步讨论了工业物联网技术的三种典型应用及工业无线融合标准的进展情况。     

基于工业物联网的智能矿山基础信息采集关键技术与平台

针对智能矿山的数据获取基于泛在感知、离不开工业物联网和大数据的基础技术支撑的情况,分析了煤矿自动化与监测监控数据采集技术及平台现状,即感知节点缺乏身份标志、数据无法共享、系统维护困难、系统软件烟窗式建设、数据融合困难等。提出了一种基于工业物联网的智能矿山基础信息采集流程与关键技术,涉及低功耗泛在感知技术、感知节点身份标志与数据共享技术、长时间免维护技术、数据分级交互与融合技术等;在此基础上提出了基于私有云部署的智能矿山基础信息平台结构和设计理念,只需1套基于微服务技术的分布式软件平台即可解决全矿井各类自动化数据的采集、分类存储、交互、融合分析,并实现与控制执行装置的联动控制。通过建立统一的技术和服务体系,包括统一的技术架构、技术栈,统一的主数据,统一的数据存储机制,统一的数据模型,统一的权限和用户界面模式,保障在同一软件平台下实现多种业务的有机融合;通过建立统一的基于物联网的数据采集模式,即加载适配不同的协议驱动,实现不同厂家专业系统的数据采集;通过建立统一的数据处理与存储机制、数据融合与发布机制,最终为智能矿山提供一致性数据源。     

工业以太网与物联网互联模型的研究

以TCP/IP模型为基础,建立了统一的物联网与工业以太网通信模型,实现了物联网与工业网络的互联;基于以太网技术,两种不同功能的网络可通过统一的模型进行集成;物联网和工业以太网的标准数据部分是基于标准TCP/IP模型的,而工业以太网协议的实时数据部分是基于扩展TCP/IP模型的;物联网以电子标签和数据库为基础,实现零部件和产品信息的实时共享和互通;互联网络既可以各自实现工控和物联的基本功能,还可以实现各种综合的交互功能;应用实例证明了网络互联模型的可行性和正确性。     

工业物联网网关的研究与实现

工业物联网是工业领域的物联网技术,是新一代信息技术的重要组成部分。在工业物联网体系架构中,感知层网络和工业互联网之间需要一个网关设备,实现工业互联网与传感层网络的互联互通。工业物联网网关旨在解决当前感知层网络设备的横向不关联,无法联动控制和统一管理的问题。网关以工业互联网为载体进行信息交换,把分散在各种工业现场的感知网络设备信息进行采集、存储、分析、管理。本文研究了一种i工业物联网网关设计及实现方案。该方案设计基于ARM9平台,采用Lnux操作系统,集成多种通用工控通讯协议、物联网通讯协议及互联网通讯协议,实现物联网感知层与工业互联网应用层之间的无缝对接。     

物联网发展与关键技术研究综述

物联网技术的广泛应用将是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息革命。随着物联网技术的推广应用,被越来越多人所关注。在介绍了物联网的概念及其关键技术RFID技术的基础上,着重介绍了基于RFID技术的物联网的组成及其工作原理,分析了物联网未来发展方向以及发展过程中亟待解决的问题。     

基于物联网技术的工业生产监控平台研究与设计

传统的工业生产现场,信息记录和数据采集都由人工负责,效率低下且错漏频出。而传感器技术和网络技术在工业生产中的应用,使得工业生产现场的实时监控和数据自动采集成为可能。借助物联网技术,工业领域的智能制造发展迅速,其中远程监控技术是智能制造发展的关键技术。文章针对工业生产中淤泥处理过程的远程监控需求,设计了一种污泥处理工业现场监控平台,包含物联网终端模块和物联网云平台的设计,以期为未来工业现场设备的远程监控提供参考。     

IPv6工业物联网在流量仪表中的应用

随着互联网、信息通信等技术的发展,物理世界与信息世界的互联互通得以实现。工业物联网技术把物品与互联网连接起来,进行信息共享与通信,实现物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理,在传统工业中不断发挥优势。但是既有的IPv4网络环境制约了工业物联网的进一步发展,IPv4地址资源已无法满足大规模工业物联网环境下的使用。利用具有海量地址空间的IPv6工业物联网,打破底层设备技术多样性带来的互通信与互操作障碍,提升寻址能力、服务质量和安全性能,在流量仪表的应用场景中形成应用方案,完成"设备端-网络端-服务端"的结构设计。最后,对基于IPv6工业物联网在流量仪表中的应用方案进行验证,实现计量数据的采集与传输,生产现场的监控与管理,达到降低运维成本,提高生产效率和产品质量的目的。     

云计算平台下物联网助力IPv6寻址策略研究

当前在云计算的虚拟存储计算平台下,物联网作为一种新兴的网络通信技术已经迅速从概念走向了应用,其象征着信息技术产业领域又一次革命的到来。而此时云计算平台下物联网的快速发展,助力加快了IPv4向IPv6的过渡。在新一代互联网网络环境下致力于IPv6寻址策略的研究,提出了静态绑定、SSLAC、DHCPv6、SSLAC与DHCPv6混合等4种IPv6寻址策略方法及所获源地址合法性的验证方式,基于这4种方法能够以微小的网络开销实现各节点之间通信时IP地址的真实可靠,突显了其在物联网网络开销、安全性、可靠性、能耗等问题上的性能优势。     

面向工业物联网的5G机器学习研究综述

随着计算机技术不断应用于工业物联网,工业系统中的数据传输愈加需要支持高实时、高可靠、高带宽以及海量连接的特性。传统的网络已经无法满足这些需求,5G网络因其高速率、低时延、支持海量连接以及良好的移动性等优越性能已成为当前工业物联网领域的研究热点。本文对面向工业网络的5G机器学习方法进行了综述,首先分析了5G网络通信技术领域的大规模天线、终端直连、移动边缘计算以及异构超密集组网等关键技术,其次介绍了人工智能技术以及作为其重要组成部分的机器学习技术,同时总结了将机器学习技术引入5G网络以解决具体问题的方法并对之进行了总结与展望,最后提出了5G通信技术的未来研究趋势。     

低功耗有损网络安全路由协议研究综述

随着物联网不断飞速发展,低功耗有损网络（LLN）的研究与应用成为一种发展趋势。首先,介绍了6LoWPAN与低功耗有损网络路由协议（RPL）的基本原理和结构;其次,总结了LLN中RPL所面对的主要安全威胁以及应对方法,根据协议所采用的不同策略进行归纳、分类和比较;然后,对国内外已有安全RPL研究情况进行了介绍和分析,同时对现有安全威胁和解决方案进行了总结;最后,提出了在大规模、移动性、自组织、低功耗的RPL中需要进一步研究的安全问题和发展趋势。     

物联网发展关键技术研究

物联网发展的关键在于解决核心技术中存在的难点。重点研究了RFID、无线传感器网络和语义网格等物联网关键技术,采用融合多种关键技术解决了物联网应用难的问题。语义网格融合了语义Web机器可阅读和网格技术强大的计算能力;语义P2P技术解决了信息过载通信瓶颈问题,大大方便了传感器节点的部署以及传感器网络的扩展;采用本体技术实现了物联网中的信息语义的交互和共享,为物联网中信息的及时、无歧义理解提供了便利。     

基于改进6LoWPAN的移动物联网性能研究*

主要研究如何解决在无线移动物联网中使用IPv6所引起的传输效率以及移动切换中数据连续传输问题。为传输效率问题,提出了IPv6报头的复合压缩方法,使用了地址分配器、比较编码、Lempel-Ziv-Welch编码器等算法对报头作压缩处理。为实现移动切换时的数据连续传输,提出了改进的移动切换协议E-FHMIPv6方法。仿真结果证明,该算法和方法提高了传输效率,在移动切换时降低了丢包率。因此,提出的解决方案对移动互联网的性能有明显的提高。     

物联网中可信控制技术研究

在物物通信和物联网技术的基础上综述了国内外物联网的发展现状,提出了物联网中无线传感器网络(WSN)与lnternet的互联融合模型.结合此模型,研究了其可信控制关键技术,包括可信路由技术、信任控制技术,以促进物联网在中国的安全发展.     

基于电信企业的物联网产业布局对策建议

随着我国物联网产业的高速发展,电信企业的物联网业务发展得热火朝天,电信企业需要对物联网布局问题给予高度关注。合理布局是物联网产业整体协调发展的基础,适应物联网的布局,扬长避短,是电信企业发展物联网的必然条件。本文结合目前电信企业物联网发展的实际状况,根据物联网本身的发展特点,针对物联网布局中存在的问题,提出了若干电信企业物联网产业布局的对策建议,对我国电信企业进行物联网产业布局有一定的参考价值。     

物联网架构和智能信息处理理论与关键技术

物联网(Internet of Things, IoT)是一种通过各种接入技术将海量电子设备与互联网进行互联的大规模虚拟网络,包括RFID、传感器以及执行器的电子设备通过互联网互联互通,将异构信息汇聚后共同完成某项特定的任务。为了解决物联网规模化运用中的关键技术,首先探讨了物联网与这些网络的区别,给出了物联网的定义、特征以及参考架构。同时,创新性地提出了区域服务器的概念,并通过本体论知识表达等方法的运用解决了物联网中的“信息孤岛”难题。智能信息处理是物联网的核心内容之一,而物联网的知识表达与情景感知等相关技术是物联网智能信息处理的核心内容。据此,着重分析研究了智能信息处理的信息空间定义、信息量化方法以及信息处理各阶段的主要问题及相应的解决办法。     

IPv6物联网接入网关的设计实践

在智能农业大棚物联网系统中,传感器节点采集的数据需通过互联网上传到远程服务器,Contiki节点间使用6LoWPAN,与传统的IPv4不能直连,需配置一个物联网网关. 通过移植OpenWRT系统至HG255D无线路由器,使得该路由器成为一个小巧、实用的嵌入式Linux系统,能够运行开源或自行开发的程序. 本文将介绍如何在HG255D路由器上实现IPv6物联网接入网关设计的过程. 主要涉及OpenWRT固件的编译、路由器配置修改、网关程序的移植,以及效果演示.     

一种基于IPv6和低功耗蓝牙的物联网体系结构

无线传感器网络是一种有效的感知和研究物理世界的媒介,如何把无线传感器网络与因特网更好地融合是当前研究的热点。提出了一种低功耗蓝牙节点和因特网互联的体系结构,它完全基于IPv6架构,能为无线传感器网络和因特网的节点提供端到端的IPv6连接。介绍了如何在能量和处理能力受限制的低功耗蓝牙节点上实现轻量级的IPv6协议栈,并且根据低功耗蓝牙传感节点的特性,设计和实现了IPv6报头压缩、数据包的分段与重组等功能;同时在应用层 实现 了CoAP协议。实际测量结果表明,本系统传输延迟时间小,低功耗蓝牙节点具有较低的存储和能量消耗,可以满足长时间运行的需求。     

物联网访问控制安全性综述

近年来物联网安全事件频发,物联网访问控制作为重要的安全机制发挥着举足轻重的作用.但物联网与互联网存在诸多差异,无法直接应用互联网访问控制.现有的物联网访问控制方案并未重视其中的安全性问题,物联网访问控制一旦被打破,将造成隐私数据泄露、权限滥用等严重后果,亟需对物联网访问控制的安全性问题与解决方案进行综合研究.根据物联网架构复杂、设备多样且存储与计算性能较低的特性,梳理了物联网访问控制中的保护面和信任关系,形成信任链,并论述了信任链中的风险传递规律.围绕保护面和信任链,从感知层、网络层、应用层分别综述了现有的访问控制攻击面,分析了存在的安全风险.针对安全风险提出了应有的访问控制安全性要求,包括机制完善、应对攻击面、多级认证与授权、结合具体场景,基于这4个要求总结了现有的安全性解决方案和针对性的访问控制框架.最后讨论了物联网访问控制设计中所面临的挑战,指出了深入研究物联网云平台访问控制、物联网云对接标准化、引入零信任理念3个未来的研究方向.     

Cyber Security and Privacy Issues in Industrial Internet of Things

The emergence of industry 4.0 stems from research that has received a great deal of attention in the last few decades. Consequently, there has been a huge paradigm shift in the manufacturing and production sectors. However, this poses a challenge for cybersecurity and highlights the need to address the possible threats targeting (various pillars of) industry 4.0. However, before providing a concrete solution certain aspect need to be researched, for instance, cybersecurity threats and privacy issues in the industry. To fill this gap, this paper discusses potential solutions to cybersecurity targeting this industry and highlights the consequences of possible attacks and countermeasures (in detail). In particular, the focus of the paper is on investigating the possible cyber-attacks targeting 4 layers of IIoT that is one of the key pillars of Industry 4.0. Based on a detailed review of existing literature, in this study, we have identified possible cyber threats, their consequences, and countermeasures. Further, we have provided a comprehensive framework based on an analysis of cybersecurity and privacy challenges. The suggested framework provides for a deeper understanding of the current state of cybersecurity and sets out directions for future research and applications.