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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于多網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)的安全智能控制平臺(tái)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 信息技術(shù)
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 作品依托高性能、低功耗的STM32嵌入式硬件平臺(tái)，創(chuàng)新地制定面向多網(wǎng)融合的子網(wǎng)通信協(xié)議和面向抽象設(shè)備的接入點(diǎn)控制規(guī)范，提升子網(wǎng)融合的靈活性和智能設(shè)備接入的兼容性。同時(shí)，作品應(yīng)用指紋權(quán)限機(jī)制，防止跨網(wǎng)越權(quán)限操作及外來(lái)惡意入侵操作，保障網(wǎng)絡(luò)信息安全。本作品已成功應(yīng)用于智能家居領(lǐng)域，研究成果能擴(kuò)展應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)自動(dòng)化控制和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)信息化技術(shù)改造與升級(jí)等領(lǐng)域，具有廣闊的適應(yīng)范圍和推廣前景。
- 詳細(xì)介紹：
- 本作品設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于多網(wǎng)絡(luò)融合的安全智能控制平臺(tái)解決方案，包括子網(wǎng)設(shè)備接入模塊、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)傳輸模塊、指紋權(quán)限認(rèn)證模塊和PDA移動(dòng)控制模塊四個(gè)部分。作品依托低成本、高性能的硬件平臺(tái)，自主創(chuàng)新地制定面向多網(wǎng)融合的子網(wǎng)通信協(xié)議和面向抽象設(shè)備的接入點(diǎn)控制規(guī)范，提升子網(wǎng)融合的靈活性和智能設(shè)備接入的兼容性。同時(shí)，作品應(yīng)用指紋權(quán)限機(jī)制，防止跨網(wǎng)越權(quán)限操作及外來(lái)惡意入侵操作，保障網(wǎng)絡(luò)信息安全。本作品已成功應(yīng)用于智能家居領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)PDA對(duì)傳統(tǒng)家電和智能家電的無(wú)線控制和統(tǒng)一管理、指紋權(quán)限管理及短信遠(yuǎn)程家電狀態(tài)查詢等功能，研究成果能應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)自動(dòng)化控制和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)信息化技術(shù)改造與升級(jí)等領(lǐng)域。 本作品將主要精力放在系統(tǒng)整體架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)的完整性及可靠性，并考慮了系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)展和開(kāi)發(fā)的可能。完成對(duì)控制平臺(tái)的測(cè)試后，成功地將該平臺(tái)嵌入到智能家居系統(tǒng)中，完成了家居系統(tǒng)中RS-485、以太網(wǎng)和GSM網(wǎng)絡(luò)的融合，實(shí)現(xiàn)了跨網(wǎng)絡(luò)資源共享，并保障了信息安全。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 設(shè)計(jì)目的： 提出一種“基于多網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)的安全智能控制平臺(tái)”的解決方案，實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)互通、資源共享、信息安全和統(tǒng)一管理。 基本思路： 本作品包含的網(wǎng)絡(luò)：以太網(wǎng)、GSM網(wǎng)絡(luò)、RS485總線、子網(wǎng)設(shè)備接入點(diǎn)、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)傳輸點(diǎn)和指紋權(quán)限認(rèn)證點(diǎn)。其中： “子網(wǎng)設(shè)備接入點(diǎn)”：將物理設(shè)備連接到某一子網(wǎng)中； “數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)傳輸點(diǎn)”：連接不同的子網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)融合； “指紋權(quán)限認(rèn)證點(diǎn)”：實(shí)現(xiàn)了不同子網(wǎng)之間的權(quán)限認(rèn)證機(jī)制，保障融合后網(wǎng)絡(luò)的信息安全。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1.設(shè)計(jì)基于傳輸層的多網(wǎng)絡(luò)融合平臺(tái)結(jié)構(gòu)； 2.設(shè)計(jì)面向多網(wǎng)融合的子網(wǎng)通信協(xié)議和面向抽象設(shè)備的接入點(diǎn)控制規(guī)范； 3.通過(guò)指紋模塊，建立網(wǎng)絡(luò)信息安全認(rèn)證體系； 技術(shù)關(guān)鍵： 1.STM32高性能嵌入式處理器的各種總線通信接口的使用方法； 2.融合后的網(wǎng)絡(luò)中，各種抽象物理設(shè)備的通信和控制; 3.子網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性。以485總線為例，要實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格控制總線時(shí)序，保障總線通信穩(wěn)定，規(guī)避總線碰撞或總線競(jìng)爭(zhēng)； 4.WINCE下人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)。 主要技術(shù)指標(biāo) 1.平臺(tái)供電電壓12V，數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)傳輸點(diǎn)最大功耗4.5W; 2.485總線接入點(diǎn)范圍：1～127個(gè); 3.485總線利用率：綜合考慮穩(wěn)定性和實(shí)際應(yīng)用要求，總線利用率約為50%； 4.指紋分辨率 500DPI 最大容量100枚 采集對(duì)比時(shí)間小于0.5s； 5.短信模塊頻段：GSM900MHZ，發(fā)射功率2W.
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 科學(xué)性：本作品以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，在研究現(xiàn)有多網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身技術(shù)實(shí)力，提出多網(wǎng)絡(luò)融合的解決方案。根據(jù)該方案，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)系統(tǒng)平臺(tái)，并將該平臺(tái)成功地應(yīng)用于智能家居領(lǐng)域。此過(guò)程科學(xué)合理，充分體現(xiàn)了以市場(chǎng)需求為動(dòng)力、以成熟技術(shù)為保障、以自主創(chuàng)新為核心的產(chǎn)品研發(fā)思想。 先進(jìn)性： 1、提出并建立基于“子網(wǎng)設(shè)備接入點(diǎn)”和“數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)傳輸點(diǎn)”架構(gòu)的多網(wǎng)絡(luò)融合模型； 2、自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和接入規(guī)范，嚴(yán)格控制總線時(shí)序，規(guī)避總線碰撞或總線競(jìng)爭(zhēng)，保障總線通信穩(wěn)定； 3、采用高性能嵌入式ARM處理芯片，實(shí)現(xiàn)了多網(wǎng)絡(luò)融合的單芯片解決方案。在多網(wǎng)絡(luò)融合實(shí)施過(guò)程中，降低了信號(hào)間的串?dāng)_，外圍電路的復(fù)雜度和總體成本，保障了平臺(tái)的可靠性； 4、采用指紋認(rèn)證技術(shù)，實(shí)現(xiàn)權(quán)限管理機(jī)制，保障信息安全； 5、作品具有友好的人機(jī)接口，圖形化的操作界面和觸摸屏操作，提升用戶感知，方便用戶使用。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 采用該方案設(shè)計(jì)的“基于太陽(yáng)能和指紋識(shí)別技術(shù)的智能門(mén)禁系統(tǒng)”于2010年12月，獲得由湖北省教育廳舉辦的湖北省首屆大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽省二等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 聯(lián)合開(kāi)發(fā)生產(chǎn)
作品可展示的形式
- 圖片、實(shí)物和現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 1.單芯片硬件解決方案，有效降低了網(wǎng)絡(luò)融合成本； 2.以linux操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)機(jī)制為指導(dǎo)思想，設(shè)計(jì)面向抽象設(shè)備的接入點(diǎn)控制規(guī)范，自主研發(fā)面向多網(wǎng)融合的子網(wǎng)通信協(xié)議，提升了網(wǎng)絡(luò)融合的靈活性； 3.指紋權(quán)限機(jī)制防止跨網(wǎng)越權(quán)操作及外來(lái)惡意入侵操作； 4.圖形化的界面操作和觸摸屏提升用戶感知，使用方便。 適應(yīng)范圍及推廣前景： 該解決方案已成功應(yīng)用于智能家居領(lǐng)域，研究成果還能用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)自動(dòng)化控制和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)信息化技術(shù)改造與升級(jí)等領(lǐng)域，具有廣闊的適應(yīng)范圍和推廣前景。 市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 以智能家居領(lǐng)域的運(yùn)用為例，在家電系統(tǒng)中，每個(gè)家電都有一個(gè)的獨(dú)立的控制系統(tǒng)，比如電視、空調(diào)、DVD影碟機(jī)、熱水器等均使用紅外遙控器。諸多的紅外遙控器使得操作繁雜，造成資源浪費(fèi)。使用本控制平臺(tái)后，一個(gè)PDA能實(shí)現(xiàn)對(duì)所有家電的統(tǒng)一管理。指紋安全權(quán)限機(jī)制保證智能家居系統(tǒng)安全可靠，能實(shí)現(xiàn)家長(zhǎng)控制，限制小孩違規(guī)操作家用電器。因此，該作品具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 目前國(guó)內(nèi)外多網(wǎng)融合技術(shù)在眾多行業(yè)領(lǐng)域都得到初步應(yīng)用，包括電力、智能交通、醫(yī)療衛(wèi)生、家庭安防、重點(diǎn)區(qū)域防入侵、工業(yè)控制、農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等諸多領(lǐng)域。其中以多網(wǎng)融合技術(shù)為核心的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更是在國(guó)內(nèi)外得到了大力發(fā)展。國(guó)外方面：2009年6月，歐盟委員會(huì)發(fā)布了世界第一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略——《歐盟物聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)計(jì)劃》，美國(guó)、日本、韓國(guó)等都提出了自己的發(fā)展目標(biāo)。國(guó)內(nèi)方面：上海市公共安全傳感網(wǎng)平臺(tái)成功應(yīng)用于上海、寧波、嘉興段的北京奧運(yùn)火炬接力，并在上合組織、六國(guó)峰會(huì)、特奧會(huì)國(guó)家元首的保衛(wèi)中得到應(yīng)用；基于低、高速傳感網(wǎng)的太湖水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已投入使用；基于傳感網(wǎng)的智能交通系統(tǒng)在流量監(jiān)測(cè)、紅綠燈控制、停車(chē)信息服務(wù)等方面已投入應(yīng)用，部分產(chǎn)品還打入北美市場(chǎng)。 目前網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)越來(lái)越貼近日常生活及工業(yè)生產(chǎn)，如何對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一的管理，并解決網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)后的信息安全問(wèn)題，已成為熱點(diǎn)問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)外同類(lèi)課題中對(duì)多網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)的探究，主要存在著以下關(guān)鍵制約因素： (1) 成本：多網(wǎng)絡(luò)融合的成本較高，在物理層的融合，需要對(duì)原有架構(gòu)進(jìn)行重新布局設(shè)計(jì)，如“三網(wǎng)融合”是基于物理層的網(wǎng)絡(luò)融合，其實(shí)施難度高，硬件成本高，不適用于一般家用小型控制網(wǎng)絡(luò)或工業(yè)控制平臺(tái)； (2) 兼容性：網(wǎng)絡(luò)形式多種多樣，優(yōu)越的結(jié)構(gòu)及開(kāi)放的協(xié)議將大大提升網(wǎng)絡(luò)融合的兼容性。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，各家電制造商、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商都有各自的方案，沒(méi)有一套完整的協(xié)議，限制了網(wǎng)絡(luò)融合的兼容性； (3) 安全性：實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)融合達(dá)到信息共享后，解決信息安全問(wèn)題尤為重要。目前國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品中針對(duì)信息安全的研究較少； (4) 可控性：面向人類(lèi)的智能化的友好的操作界面更容易被用戶接受。目前同類(lèi)產(chǎn)品雖然也有研究，但在人機(jī)交互界面的操作性和方便性上下的功夫不足。 本作品提出了基于多網(wǎng)絡(luò)融合的控制平臺(tái)的解決方案。面向多網(wǎng)融合的子網(wǎng)通信協(xié)議保障了各子網(wǎng)間的信息互聯(lián)互通。面向抽象設(shè)備的接入點(diǎn)控制規(guī)范提升了接入設(shè)備的兼容性。采用單芯片硬件電路方案，簡(jiǎn)化了外圍電路結(jié)構(gòu)，同時(shí)降低了成本。指紋安全認(rèn)證系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了安全權(quán)限管理機(jī)制，保障了信息安全。圖形化的操作界面和觸摸屏操作大大提高了用戶感知，方便用戶使用。
