基本信息
- 项目名称：
- 基于多网络融合技术的安全智能控制平台
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 作品依托高性能、低功耗的STM32嵌入式硬件平台，创新地制定面向多网融合的子网通信协议和面向抽象设备的接入点控制规范，提升子网融合的灵活性和智能设备接入的兼容性。同时，作品应用指纹权限机制，防止跨网越权限操作及外来恶意入侵操作，保障网络信息安全。本作品已成功应用于智能家居领域，研究成果能扩展应用于环境监测、工业自动化控制和传统产业信息化技术改造与升级等领域，具有广阔的适应范围和推广前景。
- 详细介绍：
- 本作品设计并实现了基于多网络融合的安全智能控制平台解决方案，包括子网设备接入模块、数据中转传输模块、指纹权限认证模块和PDA移动控制模块四个部分。作品依托低成本、高性能的硬件平台，自主创新地制定面向多网融合的子网通信协议和面向抽象设备的接入点控制规范，提升子网融合的灵活性和智能设备接入的兼容性。同时，作品应用指纹权限机制，防止跨网越权限操作及外来恶意入侵操作，保障网络信息安全。本作品已成功应用于智能家居领域，实现PDA对传统家电和智能家电的无线控制和统一管理、指纹权限管理及短信远程家电状态查询等功能，研究成果能应用于环境监测、工业自动化控制和传统产业信息化技术改造与升级等领域。 本作品将主要精力放在系统整体架构的实现、系统的完整性及可靠性，并考虑了系统进一步扩展和开发的可能。完成对控制平台的测试后，成功地将该平台嵌入到智能家居系统中，完成了家居系统中RS-485、以太网和GSM网络的融合，实现了跨网络资源共享，并保障了信息安全。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的： 提出一种“基于多网络融合技术的安全智能控制平台”的解决方案，实现不同类型网络之间的互联互通、资源共享、信息安全和统一管理。 基本思路： 本作品包含的网络：以太网、GSM网络、RS485总线、子网设备接入点、数据中转传输点和指纹权限认证点。其中： “子网设备接入点”：将物理设备连接到某一子网中； “数据中转传输点”：连接不同的子网，实现多网络融合； “指纹权限认证点”：实现了不同子网之间的权限认证机制，保障融合后网络的信息安全。 创新点： 1.设计基于传输层的多网络融合平台结构； 2.设计面向多网融合的子网通信协议和面向抽象设备的接入点控制规范； 3.通过指纹模块，建立网络信息安全认证体系； 技术关键： 1.STM32高性能嵌入式处理器的各种总线通信接口的使用方法； 2.融合后的网络中，各种抽象物理设备的通信和控制; 3.子网数据传输稳定性。以485总线为例，要实现严格控制总线时序，保障总线通信稳定，规避总线碰撞或总线竞争； 4.WINCE下人机交互界面的设计。 主要技术指标 1.平台供电电压12V，数据中转传输点最大功耗4.5W; 2.485总线接入点范围：1～127个; 3.485总线利用率：综合考虑稳定性和实际应用要求，总线利用率约为50%； 4.指纹分辨率 500DPI 最大容量100枚 采集对比时间小于0.5s； 5.短信模块频段：GSM900MHZ，发射功率2W.
科学性、先进性
- 科学性：本作品以市场需求为导向，在研究现有多网络控制系统的基础上，结合自身技术实力，提出多网络融合的解决方案。根据该方案，设计并实现了目标系统平台，并将该平台成功地应用于智能家居领域。此过程科学合理，充分体现了以市场需求为动力、以成熟技术为保障、以自主创新为核心的产品研发思想。 先进性： 1、提出并建立基于“子网设备接入点”和“数据中转传输点”架构的多网络融合模型； 2、自主创新设计网络通信协议和接入规范，严格控制总线时序，规避总线碰撞或总线竞争，保障总线通信稳定； 3、采用高性能嵌入式ARM处理芯片，实现了多网络融合的单芯片解决方案。在多网络融合实施过程中，降低了信号间的串扰，外围电路的复杂度和总体成本，保障了平台的可靠性； 4、采用指纹认证技术，实现权限管理机制，保障信息安全； 5、作品具有友好的人机接口，图形化的操作界面和触摸屏操作，提升用户感知，方便用户使用。
获奖情况及鉴定结果
- 采用该方案设计的“基于太阳能和指纹识别技术的智能门禁系统”于2010年12月，获得由湖北省教育厅举办的湖北省首届大学生物理实验创新设计竞赛省二等奖。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 联合开发生产
作品可展示的形式
- 图片、实物和现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点和优势： 1.单芯片硬件解决方案，有效降低了网络融合成本； 2.以linux操作系统的设备驱动机制为指导思想，设计面向抽象设备的接入点控制规范，自主研发面向多网融合的子网通信协议，提升了网络融合的灵活性； 3.指纹权限机制防止跨网越权操作及外来恶意入侵操作； 4.图形化的界面操作和触摸屏提升用户感知，使用方便。 适应范围及推广前景： 该解决方案已成功应用于智能家居领域，研究成果还能用于环境监测、工业自动化控制和传统产业信息化技术改造与升级等领域，具有广阔的适应范围和推广前景。 市场分析和经济效益预测： 以智能家居领域的运用为例，在家电系统中，每个家电都有一个的独立的控制系统，比如电视、空调、DVD影碟机、热水器等均使用红外遥控器。诸多的红外遥控器使得操作繁杂，造成资源浪费。使用本控制平台后，一个PDA能实现对所有家电的统一管理。指纹安全权限机制保证智能家居系统安全可靠，能实现家长控制，限制小孩违规操作家用电器。因此，该作品具有良好的经济效益和社会效益。
同类课题研究水平概述
- 目前国内外多网融合技术在众多行业领域都得到初步应用，包括电力、智能交通、医疗卫生、家庭安防、重点区域防入侵、工业控制、农业、环境监测等诸多领域。其中以多网融合技术为核心的物联网技术更是在国内外得到了大力发展。国外方面：2009年6月，欧盟委员会发布了世界第一个物联网发展战略——《欧盟物联网行动计划》，美国、日本、韩国等都提出了自己的发展目标。国内方面：上海市公共安全传感网平台成功应用于上海、宁波、嘉兴段的北京奥运火炬接力，并在上合组织、六国峰会、特奥会国家元首的保卫中得到应用；基于低、高速传感网的太湖水质监测系统已投入使用；基于传感网的智能交通系统在流量监测、红绿灯控制、停车信息服务等方面已投入应用，部分产品还打入北美市场。 目前网络融合技术越来越贴近日常生活及工业生产，如何对各种网络进行统一的管理，并解决网络互联后的信息安全问题，已成为热点问题。目前国内外同类课题中对多网络融合技术的探究，主要存在着以下关键制约因素： (1) 成本：多网络融合的成本较高，在物理层的融合，需要对原有架构进行重新布局设计，如“三网融合”是基于物理层的网络融合，其实施难度高，硬件成本高，不适用于一般家用小型控制网络或工业控制平台； (2) 兼容性：网络形式多种多样，优越的结构及开放的协议将大大提升网络融合的兼容性。目前国内市场，各家电制造商、网络运营商都有各自的方案，没有一套完整的协议，限制了网络融合的兼容性； (3) 安全性：实现网络融合达到信息共享后，解决信息安全问题尤为重要。目前国内外产品中针对信息安全的研究较少； (4) 可控性：面向人类的智能化的友好的操作界面更容易被用户接受。目前同类产品虽然也有研究，但在人机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网络融合的控制平台的解决方案。面向多网融合的子网通信协议保障了各子网间的信息互联互通。面向抽象设备的接入点控制规范提升了接入设备的兼容性。采用单芯片硬件电路方案，简化了外围电路结构，同时降低了成本。指纹安全认证系统实现了安全权限管理机制，保障了信息安全。图形化的操作界面和触摸屏操作大大提高了用户感知，方便用户使用。
