首页> 正文

基于NB-IoT通信的综合气象数据采集系统设计研究与实践

2020-12-08阅读(127)

基于NB-IoT通信的综合气象数据采集系统设计研究与实践

论文摘要

精准而及时的气象信息是实现天气预测与气象共享服务的基础,也是应对各种突发性天气灾害事件的前提条件。一段时间以来,充分利用现代信息技术进行气象数据采集的研究,一直是信息领域与气象领域融合研究的热点。窄带物联网NB-IoT的大规模布网,给社会发展需求的多要素综合气象数据采集研究带来了新的契机。基于NB-IoT通信的综合气象数据采集系统研究将得到充分关注。基于NB-IoT通信综合气象数据采集系统涉及到传感器应用设计、微控制器编程、NB-IoT通信及安全性等问题。本文重点研究综合气象数据采集系统IMDAS的技术架构、主要实现方法、安全性问题及可维护问题,主要工作如下:（1）以硬件打通为基础,遵循嵌入式软件工程的基本原理,给出了基于构件方法的气象传感器硬件构件设计及底层驱动软件构件设计,为IMDAS提供底层基础。硬件上给出了多种传感器的对外接口统一,增强了硬件的可扩充性。在底层软件上,遵循构件化封装原则,增强了可维护性与可移植性。（2）依托NB-IoT共性技术应用架构,对IMDAS进行建模,提出了基于NB-IoT通信的IMDAS的应用框架,利用实验室开发的NB-IoT终端通信构件uecom与人机交互系统HCI通信构件类HCIcom,实现了 IMDAS的数据上行与下行过程。在此基础上,给出了 IMDAS的软硬件设计与基本测试。（3）针对基于云平台的气象数据存储、共享访问的安全问题,综合考虑到终端气象节点极易受到攻击、资源不足、功耗受限等问题,提出了一种基于属性的安全且高效的加密方案。提高加解密算法效率的同时最小化用户的计算开销,很适合计算能力弱且资源受限的终端设备。并进一步通过验证算法确保外包计算的正确性,保证资源共享过程中,灵活可扩展的访问控制策略以及用户数据的机密性和隐私保护。（4）针对大规模的气象数据采集节点的维护更新问题,提出了一种基于存储优化的远程更新方案。可克服现场烧录程序与调试更新带来的高成本系统维护问题,实现系统的动态可更新配置,适应待测区域的多种气象信息数据源的采集监测。本文给出的综合气象数据采集系统,以嵌入式系统软硬件构件化设计思想为基础,构建了性能稳定且可移植、可扩展的采集终端设备,实践表明其可行性与有效性。文中给出基于属性安全且高效的加密方案,从理论与实践两个角度论证了在IMDAS中有效性;文中给出的远程更新方案是IMDAS系统维护升级的一种有效方式。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 研究背景
  •   1.2 国内外研究现状
  •     1.2.1 物联网技术在气象采集系统中的研究现状
  •     1.2.2 基于属性的加密技术研究现状
  •     1.2.3 远程更新技术研究现状
  •   1.3 课题研究内容
  •   1.4 课题研究意义
  •   1.5 论文结构
  • 第二章 IMDAS关键技术分析
  •   2.1 气象数据采集的基本技术需求
  •   2.2 构件化终端UE软硬件设计技术
  •     2.2.1 嵌入式硬件构件化思想
  •     2.2.2 嵌入式软件构件化思想
  •   2.3 基于NB-IoT的IMDAS应用架构
  •     2.3.1 IMDAS涉及的无线通信技术
  •     2.3.2 NB-IoT应用架构
  •   2.4 处理IMDAS安全问题的理论基础:基于属性的加密技术
  •     2.4.1 双线性配对
  •     2.4.2 线性秘密分享方案
  •     2.4.3 l-BDHI困难问题
  •   2.5 处理IMDAS更新维护问题的技术基础:嵌入式软件更新技术
  •     2.5.1 在线编程技术
  •     2.5.2 远程更新技术
  •   2.6 本章小结
  • 第三章 气象传感器硬件构件与软件构件设计
  •   3.1 气象传感器选型及硬件构件设计
  •   3.2 气象传感器基本打通方法
  •     3.2.1 气压传感器打通流程
  •     3.2.2 其他传感器打通流程
  •   3.3 气象传感器应用构件设计
  •     3.3.1 测风传感器构件封装的基本方法
  •     3.3.2 其他气象传感器软件构件
  •   3.4 气象传感器综合测试
  •   3.5 本章小结
  • 第四章 IMDAS方案的提出、设计与实践
  •   4.1 IMDAS结构
  •     4.1.1 体系结构
  •     4.1.2 融合NB-IoT和WSNs的组网方式
  •     4.1.3 气象终端硬件平台搭建
  •     4.1.4 部署环境
  •   4.2 气象数据采集终端的软件框架
  •   4.3 人机交互软件界面
  •     4.3.1 PC机界面举例
  •     4.3.2 移动端界面举例
  •   4.4 系统综合性能测试
  •     4.4.1 系统稳定性测试
  •     4.4.2 数据准确性比较
  •   4.5 本章小结
  • 第五章 IMDAS安全性研究
  •   5.1 IMDAS安全性问题的提出与分析
  •   5.2 IMDAS安全性模型
  •     5.2.1 系统模型
  •     5.2.2 方案形式化定义
  •     5.2.3 安全模型
  •   5.3 方案构建
  •     5.3.1 NB-IoT应用架构
  •     5.3.2 NB-IoT加密方案
  •   5.4 IMDAS安全性实验结果与分析
  •     5.4.1 NB-IoT实验环境
  •     5.4.2 正确性分析
  •     5.4.3 安全性分析
  •     5.4.4 性能分析
  •   5.5 本章小结
  • 第六章 IMDAS可维护性研究
  •   6.1 IMDAS可维护性问题的提出与分析
  •   6.2 程序远程更新技术的融入方法
  •   6.3 程序远程更新设计与实现
  •     6.3.1 服务器端更新脚本生成
  •     6.3.2 终端分段存储机制
  •     6.3.3 网关转发机制
  •     6.3.4 丢帧重传机制
  •   6.4 程序远程更新实验验证与评估
  •   6.5 本章小结
  • 第七章 总结与展望
  •   7.1 总结
  •   7.2 展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间主要的研究成果
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 钱涵佳

    导师: 王宜怀

    关键词: 窄带物联网,综合气象数据采集系统,软硬件构件化,安全问题,远程更新

    来源: 苏州大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,信息科技

    专业: 气象学,自动化技术

    单位: 苏州大学

    分类号: TP274.2;P412

    DOI: 10.27351/d.cnki.gszhu.2019.000963

    总页数: 83

    文件大小: 6686K

    下载量: 80

    相关论文文献

    • [1].基于NB-IoT的道路施工环境监测的低功耗分析与设计[J]. 山东化工 2019(22)
    • [2].NB-IoT技术在智能水表领域中的应用研究[J]. 中国新技术新产品 2019(22)
    • [3].基于NB-IoT的智能燃气表研究[J]. 电信快报 2019(12)
    • [4].基于NB-IoT的远程手势识别系统[J]. 电脑知识与技术 2019(35)
    • [5].NB-IoT技术在物联网智能水表领域的应用[J]. 南方农机 2020(02)
    • [6].一种应用于NB-IoT芯片的压控振荡器[J]. 通信技术 2020(01)
    • [7].NB-IoT在物联网中的应用[J]. 中国新通信 2020(01)
    • [8].一种基于稀疏重构的NB-IoT时延估计算法[J]. 重庆邮电大学学报(自然科学版) 2020(01)
    • [9].NB-IoT通信技术在智能电网中的应用分析[J]. 信息通信 2020(02)
    • [10].将NB-IOT物联网技术应用于基层气象服务的探索[J]. 广东气象 2020(02)
    • [11].基于NB-IoT的智能火灾探测报警系统研究[J]. 电信快报 2020(04)
    • [12].基于NB-IoT的家居环境监控系统设计[J]. 电子设计工程 2020(08)
    • [13].基于NB-IOT的第四方冷链物流监控平台研究与设计[J]. 物流工程与管理 2020(04)
    • [14].NB-IoT网络质差小区分析与优化方案[J]. 数字通信世界 2020(06)
    • [15].基于NB-IoT的智能接地线系统在变电站的应用[J]. 农村电气化 2020(09)
    • [16].NB-IoT智能水表的影响因素与应用研究[J]. 给水排水 2020(09)
    • [17].基于NB-IoT的电动汽车运营管理系统[J]. 电脑与电信 2020(07)
    • [18].电信物联网用户突破2亿,NB-IoT连接近7 000万[J]. 物联网技术 2020(09)
    • [19].基于NB-IoT网络的物联网安全研究[J]. 电脑与电信 2020(07)
    • [20].NB-IoT技术在物联网中的应用分析[J]. 集成电路应用 2020(10)
    • [21].基于NB-IoT的道路照明监控系统设计及应用[J]. 光源与照明 2020(03)
    • [22].基于NB-IoT技术的林区监控物联网构建[J]. 林业科技通讯 2020(10)
    • [23].基于NB-IOT的智能水表采集器设计[J]. 现代电子技术 2019(22)
    • [24].NB-IoT组网方案研究[J]. 移动通信 2017(06)
    • [25].电信运营商的创新转型——物联网接入技术NB-IoT[J]. 信息通信 2017(05)
    • [26].NB-IoT物联网覆盖增强技术及在远程抄表系统中的应用[J]. 电子世界 2017(14)
    • [27].NB-IoT核心网部署方案及演进策略研究[J]. 邮电设计技术 2017(08)
    • [28].基于NB-IoT智能燃气表的低功耗系统设计与实现[J]. 电子设计工程 2020(21)
    • [29].NB-IoT技术在应急广播建设中的应用[J]. 西部广播电视 2020(21)
    • [30].NB-IoT环境监测的多传感器数据融合技术分析[J]. 皮革制作与环保科技 2020(10)

    标签：;  ;  ;  ;  ;  

    基于NB-IoT通信的综合气象数据采集系统设计研究与实践
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕论降 版权所有 鄂ICP备12018319号-6