基于物联网技术的安全智能无线船闸控制设计与实现

作     者：蒲皓 

作者单位：东南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈立全;刘轰

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 

主      题：物联网 船闸控制 无线技术 信息安全 

摘      要：随着“一带一路、交通强国等国家战略的实施和推进,国务院2011年发布《关于加快长江等内河水运发展的意见》,这标志着发展水运上升为国家战略。由于基础设施发展滞后、信息化体系不完备等原因,船闸等水运关键节点的调度与控制的协调性已成为水运发展的短板。由于船闸运行过程中存在着远程控制指令与现地设备运行状态不协调等原因,实际操作仍需人工巡查现场辅助干涉船闸启闭,因而值班操作人员除需要在机房进行控制操作外,同时仍需要进行室外巡查。设计、开发和应用智能无线船闸控制系统,保障船舶安全、快捷的通过船闸,支撑船闸稳定运行,提升船闸运行的可靠性与协调性,已经成为未来船闸控制发展的必然。本文的主要研究工作包括:1、深入分析船闸的控制类型、控制层次、运行异常原因和船闸运行的有线、无线控制网络架构,进而基于物联网技术,建立面向船闸的无线控制网络安全体系结构,实现船闸的便捷、安全控制。2、基于物联网技术开展了无线船闸控制系统的框架设计,为实现无线船闸控制系统,开展了无线船闸控制系统的关键技术研究,包括有线控制系统功能的无线调用、无线控制网络的拓扑、无线通信模块的软硬件设计以及无线操作系统的软件开发。3、以保障船闸安全运行为目标,开展了船闸控制系统安全保障的研究。以无线船闸控制系统的信息安全问题作为论文的重点研究内容,针对无线船闸控制网络的信息安全技术进行深入分析,建立了无线控制安全网络体系,并重点针对船闸数据传输和控制系统访问控制的安全问题进行研究,对传统数据加密算法和认证方法进行改进,将改进型数据加密算法以及由MAC地址绑定认证方式与动态口令认证方式相结合形成的复合型认证策略应用于无线控制系统网络。最后,依托本人所在公司承担的阜宁船闸改扩建工程项目,论文通过分析阜宁船闸在实际运行当中的需求,设计了针对阜宁船闸的无线船闸控制系统,应用关键技术的研究成果,对无线船闸控制系统进行了开发,并在阜宁船闸现场进行了实地验证。结果表明,本系统可提高船闸便捷控制能力、提升船闸紧急情况下的应急水平,具有重要意义。