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智能网关在智能配电系统中的应用

世界有色金属 2023年第6期 166-168页

作者：陈光银金川集团工程管理部甘肃金昌737100

智能电网的概念应运而生,并逐渐成为全球电力行业研究和探讨的热点,随着社会和经济的发展、技术的进步,人类社会对电力的依赖程度越来越高。本文简要介绍了智能网关的基本功能及其在智能配电系统中的应用。

关键词：智能配电系统通信系统智能网关边缘计算逻辑可编程

面向边缘计算的制造资源感知接入与智能网关技术研究

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计算机集成制造系统 2020年第1期26卷 40-48页

作者：邹萍张华马凯蒂程仕通北京交通大学经济管理学院北京100044 北京航天智造科技发展有限公司北京100144

针对云端智能制造与智慧服务系统应用中面临的大量异构制造设备资源感知接入困难、数据分析时延大等问题,分析探讨了面向边缘计算的制造资源感知接入特点、应用场景及接入模型构建方法;研究开发了边缘智能网关软件系统,设计了云边协同... 详细信息

针对云端智能制造与智慧服务系统应用中面临的大量异构制造设备资源感知接入困难、数据分析时延大等问题,分析探讨了面向边缘计算的制造资源感知接入特点、应用场景及接入模型构建方法;研究开发了边缘智能网关软件系统,设计了云边协同服务架构,实现了多种通信协议支持、数据采集分发、应用管理与安全防护等功能。分析了云边协同服务模式下边缘节点智能网关的重要作用与任务,结合复杂装备智能制造样板间生产线与虚拟工厂应用系统,实现了制造资源感知接入技术、边缘智能网关功能验证与应用示范。

关键词：边缘计算云制造资源感知智能网关感知接入云边协同服务架构

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基于聊天机器人的智能家居控制系统设计

基于聊天机器人的智能家居控制系统设计

作者：郑天成华中科技大学

学位级别：硕士

智能家居作为物联网技术的典型应用,逐渐深入家庭,极大地方便了人们生活。然而,当前智能家居系统标准不统一,导致APP控制程序无法统一。此外,智能家居的APP程序点触控制显得机械单板;远程语音控制需要携带语音控制设备,携带不方便。针... 详细信息

智能家居作为物联网技术的典型应用,逐渐深入家庭,极大地方便了人们生活。然而,当前智能家居系统标准不统一,导致APP控制程序无法统一。此外,智能家居的APP程序点触控制显得机械单板;远程语音控制需要携带语音控制设备,携带不方便。针对这些问题,本文研究设计了一种基于聊天机器人的智能家居控制系统,主要工作内容如下:(1)提出了一种基于聊天机器人的智能家居控制系统方案。该控制系统以智能网关为核心,通过智能网关中的聊天机器人实现聊天控制。智能网关内部嵌入聊天机器人,自身被虚拟为一个即时通聊天对象,通过第三方即时通平台与家庭用户聊天交流,实现对智能家居设备的控制。(2)开发了基于QQ即时通聊天机器人的智能家居控制平台。平台通过QQ即时通聊天接口获取的聊天控制消息,经聊天引擎转换翻译为控制指令,进行设备控制。反过来,控制结果消息经聊天引擎转换为聊天语句,通过QQ即时通接口显示在聊天平台上。(3)构建了智能家居硬件系统,以智能网关为控制核心单元,以室内Wi Fi无线网络为通讯平台,对智能传感器及智能家居设备进行控制。开发了智能家居软件系统,以运行于智能手机的QQ聊天软件作为用户操控终端,实现对家居设备的远程操控。智能家居系统借助即时通聊天机器人实现聊天控制,避免了家庭用户安装种类繁多的控制客户端APP,减轻用户手机程序运行负担;另外,改变过去生硬机械的点触控件的交互方式,通过即时通平台实现完整的人机对话交流,使得智能家居系统的控制方式智能化、人性化。

关键词：物联网智能家居智能网关聊天机器人即时通平台

基于NB-IoT技术的健康监测智能网关设计

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基于NB-IoT技术的健康监测智能网关设计

作者：刘艳忠北京石油化工学院

学位级别：硕士

心肺疾病,包括心血管疾病(CVD)和慢性阻塞性肺疾病(COPD),在老年人群中普遍流行。心肺疾病的早期识别、长期监测和健康管理对于逆转器官损伤和防止进一步加重至关重要。然而,大多数家庭健康监测(HHM)设备需要与特定的智能手机应用程序关... 详细信息

心肺疾病,包括心血管疾病(CVD)和慢性阻塞性肺疾病(COPD),在老年人群中普遍流行。心肺疾病的早期识别、长期监测和健康管理对于逆转器官损伤和防止进一步加重至关重要。然而,大多数家庭健康监测(HHM)设备需要与特定的智能手机应用程序关联,这导致了监测多个健康指标的操作变得复杂,阻碍了多指标综合分析的可行性。因此,本文设计了一款智能网关,以减少HHM对智能手机的依赖,实现对多个健康指标的同步监测,提高可用性,更好地服务于老年人口。本文还基于该网关设计了基于智能网关的人体心肺健康监测系统,该系统可同时监测心电图(ECG)、肺功能、血压和血氧水平(Sp O2),通过智能网关的边缘计算能力对数据进行实时处理和分析,并实时将心肺健康状况显示在屏幕上。该智能网关嵌入了专门设计的CNN-LSTM人工智能模型,实现了边缘心电信号的实时识别。本课题研究内容如下:(1)智能网关的硬件架构及固件设计:智能网关的主控模块采用性能较高的STM32F429I-Discovery单片机实现对蓝牙模块的驱动,数据的收发、边缘计算、显示,以及对异常心电信号的智能检测;网关与便携式健康监测设备的通信模块采用BLE5.2蓝牙模块WH-BLE106,与云平台的通信模块采用NB-IoT模块WH-NB73-BA。(2)心电异常智能检测模型的设计:基于神经网络的方法,结合心电数据特点,提出一种CNN-LSTM算法模型,该模型用于智能网关对实时心电信号进行异常检测,使网关智能化,缩减正常心电数据的上传量。(3)基于智能网关的心肺健康监测系统设计:该系统将智能网关与学院的健康管理云平台打通,采用市场上的便携式健康监测设备采集数据,网关通过蓝牙接收数据并对数据进行一系列处理,将数据统一发送给人体心肺健康管理云平台。通过测试和评估,该系统可以实现人体心肺健康监测的功用,具有较广泛的应用场景,以及较大的推广价值。

关键词： NB-IoT 智能网关心肺健康监测边缘计算心电信号识别

基于双目视觉的码垛区域智能安防系统设计与实现

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基于双目视觉的码垛区域智能安防系统设计与实现

作者：延雄陕西科技大学

学位级别：硕士

随着码垛机在制造业的广泛使用,码垛区域安防系统也备受关注。为消除码垛区域内机械臂对工作人员的安全隐患,传统安防系统主要依赖红外对射探测器、地毯式压力传感器等获取人与机械臂的相对位置,但是这些方法对工厂环境要求高,现场安装... 详细信息

随着码垛机在制造业的广泛使用,码垛区域安防系统也备受关注。为消除码垛区域内机械臂对工作人员的安全隐患,传统安防系统主要依赖红外对射探测器、地毯式压力传感器等获取人与机械臂的相对位置,但是这些方法对工厂环境要求高,现场安装复杂,同时也不利于系统后期的远程维护和性能升级。本文以此为背景,完成设计了一套基于双目视觉的智能安防系统,使用人工智能技术对工作人员实现目标识别和测距,结合工业互联网技术实现对码垛机的智能控制。主要研究内容如下:（1）基于双目视觉的目标测距研究与设计。首先对比了三种视觉测距方法,根据生产现场环境选用双目视觉。其次分析了双目测距原理,确定计算深度所需参数为基线、相机焦距和视差值。然后根据市场调查,进行硬件选型。接着对硬件进行标定实验,获取其基线和焦距。对比多种目标检测算法,选用Mask R-CNN完成目标检测;为了实现高效率、高精度的实时追踪,对切片上的人类姿态以时间信息进行积分和轻量化的特征点链接。对比三种立体匹配算法,选用BM（Bidirectional Matching）求得检测目标的视差值。该方法解决了传统方法的准确率低、安装环境要求高和拓展性差等问题。（2）基于Spring Cloud的数据处理平台部署。根据对当前后端框架的技术研究,为保证可用性和拓展性,选用了目前较流行的Spring Cloud微服务框架。根据系统需要,对Eureka服务注册中心、Feign服务调用、Hystrix服务降级与熔断、Gateway智能网关等主要服务进行分析和部署。根据适用场景对TimescaleDB数据库进行设计。在云服务器上搭建RabbitMQ中间件,采用消息队列遥测传输（Message Queuing Telemetry Transport,MQTT）协议实现了云平台与测距模块、智能网关的数据通信。该平台实现了数据存储、计算以及多模块的智能生态集成。（3）基于Python-snap7的智能网关搭建。综合考虑价格和功能两方面因素,选用树莓派（Raspberry Pi）作为网关硬件。面向西门子S7系列的可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,PLC）,使用 Python-snap7库函数实现网关与 PLC 之间的数据交互;使用 RNDIS（Remote Network Driver Interface Specification）协议实现 Raspberry Pi 的无线 4G 通信;使用基于内网穿透技术的ZeroTier对网关进行统一管理。该网关解决了第三方网关的不稳定和数据传输延时较高等问题。（4）系统整体测试。对测距模块进行静态测试和动态测试;对整体系统进行时效性测试和功能测试。由实验结果得:测距模块在5m内误差小于10%,2m内的误差小于5%;每帧图片的检测时间小于0.1s;从视频输入到PLC收到执行指令的时间小于0.5s。结合实际情况对实验结果进行分析,当码垛机正常工作时,该系统可保障目标区域内工作人员的安全。

关键词：智能安防系统双目视觉 Mask R-CNN 微服务框架智能网关

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数据驱动的电梯远程智能运维平台开发及运用

数据驱动的电梯远程智能运维平台开发及运用

作者：叶轩宇杭州电子科技大学

学位级别：硕士

电梯是人们日常出行中常见的特种设备,随着中国对于电梯的需求日渐增加,电梯故障与维保问题也日益突出。针对电梯规模迅速扩大带来的电梯安全管理问题,本文设计了一种基于数据驱动的电梯远程智能运维平台。平台分为智能网关、云平台、... 详细信息

电梯是人们日常出行中常见的特种设备,随着中国对于电梯的需求日渐增加,电梯故障与维保问题也日益突出。针对电梯规模迅速扩大带来的电梯安全管理问题,本文设计了一种基于数据驱动的电梯远程智能运维平台。平台分为智能网关、云平台、故障预警系统三部分,主要功能包括数据大屏展示、电梯信息监控、电梯故障维保、电梯故障预测等,满足了电梯运维的相关需求,提高了电梯的维保效率和安全性能,实现了电梯的智能化维护。本文的主要工作如下:(1)构建基于数据驱动的Sp LSTM-SVM(SMOTE in preprocessing before Long Short-Term Memory with SVM)电梯故障预测算法,对未来一段时间内电梯中可能出现的故障种类做出预估。由于电梯运行数据存在分布不均匀、数据缺失、参数关系不明确等情况,对数据集进行了标准化、数据增强、以及特征提取等操作;基于LSTM、SMOTE算法和SVM提出Sp LSTMSVM模型进行电梯故障预测。测试结果表明,基于数据驱动的Sp LSTM-SVM电梯故障预测算法能够有效降低电梯故障概率,具有较高的实际应用价值。(2)设计了一个具有采集传输信息功能的智能网关,智能网关能够根据不同的数据协议对电梯运行参数和环境参数进行采集与传输。数据在智能网关中完成初步的数据分析筛选之后,经由One NET平台传输至云平台与故障预警系统。智能网关实现了数据端对端的高效实时传输,能够大大减轻云端的数据分析处理和存储的压力,从而保障电梯远程智能运维平台的正常运行。(3)设计并构建了电梯运维云平台,云平台集成多个智能网关,运用物联网以及移动通信技术实现了全天候电梯监测、数据大屏展示、无纸化维保、故障预测等功能。云平台根据模块化思想进行构建,不同的功能模块具有不同的属性,能够反映其内部特性,具体可分为以下模块:电梯概况、电梯数据监控、电梯故障维保以及电梯综合管理。云平台通过Web端平台与电梯故障实时响应平台的方式向用户开放,并针对不同的用户分配相应的权限,因而显著提升了运维与管理效率,使运维工作更加智能化、集成化。

关键词：电梯运维智能网关数据驱动物联网 LSTM

基于边缘计算的电工装备集成接入技术研究与仿真验证

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系统仿真学报 2019年第3期31卷 592-600页

作者：邹萍石瑞杰吴夕科李闯张译霖黄健李琳北京航天智造科技发展有限公司北京100039 国网电子商务有限公司北京100053 南瑞集团有限公司江苏南京211106 国网天津市电力公司电力科学研究院天津300000

在电工装备上云过程中,针对电工装备多样性和数据量大等特点,以及在设备采集过程中多协议适配和实时数据可信传输问题,提出了基于工业互联网平台的设备集成接入方案,重点突破基于边缘计算的设备接入与集成技术,建立了设备集成直接接入... 详细信息

在电工装备上云过程中,针对电工装备多样性和数据量大等特点,以及在设备采集过程中多协议适配和实时数据可信传输问题,提出了基于工业互联网平台的设备集成接入方案,重点突破基于边缘计算的设备接入与集成技术,建立了设备集成直接接入和间接接入2种模型,将接入模型在某生产车间进行了应用仿真验证,实现了设备和工业互联网云平台之间的数据高速稳定传输,结果表明该技术可行有效。本设备集成技术的应用,为企业建立数字化与智能化车间提供了基础。

关键词：工业互联网智能制造边缘计算智能网关

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智能网关应用测试及其装维APP的研究设计

智能网关应用测试及其装维APP的研究设计

作者：辛冉北京交通大学

学位级别：硕士

在电信网络“光进铜退”的大趋势下,PON接入(尤其是FTTH)已经取代原有铜线ADSL接入成为最主要的接入方式。相应的,家庭接入网关也随着接入技术的更新而发展。目前国内最主要的接入设备仍为HGU,但这已经不能满足越来越高的用户需求,故而... 详细信息

在电信网络“光进铜退”的大趋势下,PON接入(尤其是FTTH)已经取代原有铜线ADSL接入成为最主要的接入方式。相应的,家庭接入网关也随着接入技术的更新而发展。目前国内最主要的接入设备仍为HGU,但这已经不能满足越来越高的用户需求,故而更加智能化的设备——智能网关的推广就逐步得到重视。本课题来源于中国移动研究院“智能家庭网关”项目,主要内容包括推动实施智能网关在现网中的大规模应用,并针对智能网关设计一个装维APP,实现其在实际使用中的便捷安装及维护。本文完成的主要研究工作如下:1.在实验室模拟现网的网络环境,搭建测试环境,进行智能网关实验室测试,完成了对智能网关的各项功能性能的完备测试。2.进行现网试点测试及集采测试,完成智能网关落地实施相关的测试,确保智能网关能够应用于现网中。3.充分分析用户业务需求,了解国内现有家庭网关设备性能,并在此基础上制定出智能网关技术标准及设备规范,为各厂商、运营商或研究单位提供设计参考标准。4.针对智能网关装维APP需求,设计制作出APP“和家助手”,主要包括设计功能结构、SQLite数据库和界面布局,并通过编写程序实现预期功能和界面呈现,包括一键诊断、API测评、GPS定位、WiFi检测等。

关键词：智能网关标准规范应用测试装维APP

智能网关在家庭互联网环境下的功能及业务分析

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信息记录材料 2021年第8期22卷 211-213页

作者：关燕琼中国联通兰州市分公司甘肃兰州730000

随着互联网技术的快速发展,各种互联网产业应运而生,家庭互联网产业也得到了很好的发展。作为互联网技术的重要应用,家庭互联网在我国有很大的市场潜力,发展前景也十分广阔。作为家庭互联网的重要入口和核心,智能家庭网关在家庭互联网... 详细信息

随着互联网技术的快速发展,各种互联网产业应运而生,家庭互联网产业也得到了很好的发展。作为互联网技术的重要应用,家庭互联网在我国有很大的市场潜力,发展前景也十分广阔。作为家庭互联网的重要入口和核心,智能家庭网关在家庭互联网当中起到了非常重要的作用,本文将对智能网关在家庭互联网环境下的功能及各项业务进行分析,以期为家庭互联网产业发展提供一定帮助。

关键词：智能网关家庭互联网智慧家庭智能家居