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面向云边端一体化的aiot中间件架构设计及应用

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面向云边端一体化的AIoT中间件架构设计及应用

作者：刘羽峰杭州电子科技大学

学位级别：硕士

数字经济已成为推动中国经济增长的核心力量,其中人工智能物联网(aiot)的作用日益凸显。随着边缘计算的不断发展,aiot边缘设备正在逐渐演化,云边端一体化成为未来重要演进方向。传统IoT中间件在处理不同异构设备时需要为每种设备开发特... 详细信息

数字经济已成为推动中国经济增长的核心力量,其中人工智能物联网(aiot)的作用日益凸显。随着边缘计算的不断发展,aiot边缘设备正在逐渐演化,云边端一体化成为未来重要演进方向。传统IoT中间件在处理不同异构设备时需要为每种设备开发特定的中间件,然而,随着异构设备数量的增加,这种开发模式使得设备间的数据整合和协同工作变得更加困难。同时,资源管理的复杂化也凸显了对于新架构设计的紧迫需求。此外,大规模的设备数据导致了服务算力不匹配和任务处理时延的产生。针对上述问题,本文设计并实现了一种面向云边端一体化的aiot中间件架构。该架构融合了云边端一体化、分布式、边云协同、负载均衡算法、aiot架构等多种技术,实现对大规模异构终端设备的数据接入和数据处理,有效降低了中间件中设备与服务资源管理的复杂程度,并对aiot应用进行智能化任务调度,覆盖aiot中间件系统的整体链路。1、针对物联网设备数据协议与格式的多样性和复杂性的问题,提出了一种云边端数据一体化方案。通过将不同通信总线上报的数据经由自定义规则引擎处理后,进行云边协同的统一协议代理,设计并完成了一种高性能多协议边缘功能组件,为数据传输提供了兼容性解决方案;2、针对传统IoT中间件在异构设备和边缘节点的资源管理上存在扩展性较差的问题,提出了一种云边端资源一体化方案。通过采用原生IoT物模型构建了设备抽象模型,设计并完成了一套统一的异构设备资源管理方案,并通过虚拟化技术实现边缘节点容器的统一管理;3、针对大规模边缘数据的计算处理导致的算力不匹配和处理时延的问题,提出了一种云边端调度一体化方案。通过利用边云协同技术,对节点负载情况和网络时延进行系统建模,设计了应用李雅普诺夫理论进行调度的智能任务调度器,从而实现智能化任务调度,确保计算任务可以合理分配到数据计算服务节点。基于本架构的系统已在多个实际项目中部署实施,包括部署于杭州市某福利院的紧急呼叫系统,部署于高校宿舍和电瓶车充电等场景的智能用电监测系统,以及部署于室分基站的智能节能控制系统等。同时,智能用电监测系统在中国研究生智慧城市技术与创意设计大赛中获得了国家三等奖。

关键词：云边端一体化 aiot 中间件边缘计算边云协同

物联网时代下应用aiot技术的智能小车实现及意义

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计算机科学与应用 2024年第4期14卷 41-46页

作者：罗嘉烨郑俊康谭正武汉商学院信息工程学院湖北武汉

智能巡检小车技术是随着人工智能和物联网发展形成的新技术,利用计算机控制智能设备进行无人巡视检查。相比传统的人工巡检方式,智能巡检小车更加安全成本更低且工作效率更高,而人工巡检工作量大时间长,且容易出现失误不够灵活。智能小... 详细信息

智能巡检小车技术是随着人工智能和物联网发展形成的新技术,利用计算机控制智能设备进行无人巡视检查。相比传统的人工巡检方式,智能巡检小车更加安全成本更低且工作效率更高,而人工巡检工作量大时间长,且容易出现失误不够灵活。智能小车通过集成先进的摄像头、无线传输模块和物联网传感器,实现了视频实时传输、自主避障、自主循迹等功能,并能对环境进行监测。本研究详细阐述了智能小车在物联网环境下的关键技术实现,包括硬件设备的选型与集成、软件算法的设计与优化等。此外,本文还深入探讨了智能小车在提高巡检效率和安全性、降低人工巡检错误率以及提升管理效率等方面的实际应用效果。这些案例充分展示了智能小车在无人值守、灵活调整巡查力度以及提升管理效率等方面的显著优势。本研究不仅为智能巡检小车的设计与应用提供了理论支持和实践指导,同时也为物联网时代下的智能巡检技术的发展指明了方向。智能小车的广泛应用将推动巡检工作的智能化和自动化,为社会的安全与发展做出重要贡献。

关键词： aiot 物联网人工智能智能巡检小车

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基于aiot的小米椒植株长势监测系统

物联网技术 2024年第5期14卷 19-21页

作者：刘玉连赵善烺吴灿辉徐炜聪朱齐媛岭南师范学院电子与电气工程学院广东湛江524048

基于aiot的小米椒植株长势监测系统融合了人工智能技术与物联网技术,以 STM32F407单片机作为控制核心,外接多种传感器实现对小米椒植株生长环境信息的测量与基于OpenCV的图像信息采集;再结合先进深度智能算法,对图像进行分析处理和特征... 详细信息

基于aiot的小米椒植株长势监测系统融合了人工智能技术与物联网技术,以 STM32F407单片机作为控制核心,外接多种传感器实现对小米椒植株生长环境信息的测量与基于OpenCV的图像信息采集;再结合先进深度智能算法,对图像进行分析处理和特征提取。最后通过无线通信技术将采集到的数据同步上传至物联网云平台或微信小程序进行统计分析与存储,并结合小米椒生长发育数据判断小米椒植株最适宜的生长环境,提示种植者对温室大棚环境进行控制调节,实现精细化管理,使小米椒植株向更好的方向生长。

关键词：数据采集物联网无线通信技术可视化管理长势监测 OpenCV aiot

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基于BIM+aiot的市政工程智慧工地平台开发与应用

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城市道桥与防洪 2024年第1期 237-240,M0020页

作者：闫涛上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司上海市200092

在国家数字化转型战略的大背景下,市政工程专业众多,施工现场环境复杂,管理难度大,亟需通过数字化、智能化手段提升管理水平。通过BIM、AI、IoT技术的集成应用开发适应于市政工程特点的智慧工地管理平台,实现了人员实时定位、关键设备... 详细信息

在国家数字化转型战略的大背景下,市政工程专业众多,施工现场环境复杂,管理难度大,亟需通过数字化、智能化手段提升管理水平。通过BIM、AI、IoT技术的集成应用开发适应于市政工程特点的智慧工地管理平台,实现了人员实时定位、关键设备在线监控、基坑安全监测、隐患自动识别等功能,提升了现场各要素的管控能力。通过试点项目的应用验证了平台的应用效果,为其他同类项目的智慧工地建设提供了有益的经验。

关键词： BIM aiot 智慧工地市政工程

基于aiot的海水水产养殖环境智能监控系统的设计与开发

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电脑知识与技术 2024年第1期20卷 137-139页

作者：赵龙海董艳辉张志杰北海职业学院广西北海536000 梧州职业学院广西梧州543000

文章介绍了一种基于人工智能物联网(aiot)技术的海水水产养殖环境智能监控系统的设计和开发。该系统旨在借助物联网信息化技术手段,提高海水养殖的生产效率和环境可持续性,实现实时监测养殖水环境中的溶解氧、温度、水位、叶绿素、pH、... 详细信息

文章介绍了一种基于人工智能物联网(aiot)技术的海水水产养殖环境智能监控系统的设计和开发。该系统旨在借助物联网信息化技术手段,提高海水养殖的生产效率和环境可持续性,实现实时监测养殖水环境中的溶解氧、温度、水位、叶绿素、pH、氨氮等参数。通过此实验表明,基于aiot的智能监控系统可以有效提高养殖效益,减少资源浪费,保护生态环境,并实现对养殖环境的优化、高效、精细管理。

关键词： aiot 海水水产养殖环境智能监控系统

浅谈一种基于多传感器技术的AI交通监控管理场景的智能教育环境

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中国设备工程 2024年第5期 201-203页

作者：乔海晔徐献圣梅仲豪佛山职业技术学院电子信息学院广东佛山528137 广州飞瑞敖电子科技股份有限公司广东广州511400

本文模拟实际智慧交通监控管理场景设计了一款基于智慧交通场景的智能教学系统。系统涉及技术包括传感器技术、人工智能物联网(aiot)技术、RFID技术、微处理器控制技术、5G无线通信技术等,能够实现智慧交通的无人驾驶小车交通灯自动启... 详细信息

本文模拟实际智慧交通监控管理场景设计了一款基于智慧交通场景的智能教学系统。系统涉及技术包括传感器技术、人工智能物联网(aiot)技术、RFID技术、微处理器控制技术、5G无线通信技术等,能够实现智慧交通的无人驾驶小车交通灯自动启停车、ETC缴费、公共汽车报站、自动泊车、自动无线充电,机器狗24h自动巡逻等功能,贴合实际生活应用,体验感强。本系统可用于高等教育中物联网、人工智能相关专业学生的学习系统,也可以用于中小学信息技术通识课程的教学用具。系统各功能模块可以按照需求进行DIY设计,方便学员的二次开发和个性化设计。

关键词：传感器技术智能教育智慧交通 aiot 5G无线通信

基于aiot的“数字反哺”型老年社交辅助产品设计

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鞋类工艺与设计 2024年第5期4卷 154-156页

作者：汤欣然叶子欣江南大学设计学院江苏无锡214000

为应对中国人口老龄化日益严峻的发展形势,助力积极老龄观健康老龄观融入“银发市场”,通过分析老年群体数字生活困境、aiot技术应用和“数字反哺”新机遇,探索了有效的基于aiot的“数字反哺”型的设计策略,并进行了相应的设计实践,设... 详细信息

为应对中国人口老龄化日益严峻的发展形势,助力积极老龄观健康老龄观融入“银发市场”,通过分析老年群体数字生活困境、aiot技术应用和“数字反哺”新机遇,探索了有效的基于aiot的“数字反哺”型的设计策略,并进行了相应的设计实践,设计了基于aiot来引导老年社会化正向交互,以长幼两端互通共享来提供代际支持的“数字反哺”型老年社交辅助产品及服务系统。

关键词： aiot 数字反哺适老化设计人工智能

Volatile threshold switching memristor:An emerging enabler in the aiot era

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Journal of Semiconductors 2023年第5期44卷 122-144页

作者： Wenbin Zuo Qihang Zhu Yuyang Fu Yu Zhang Tianqing Wan Yi Li Ming Xu Xiangshui Miao Hubei Key Laboratory for Advanced Memories School of Integrated CircuitsHuazhong University of Science and TechnologyWuhan 430074China Hubei Yangtze Memory Laboratories Wuhan 430205China School of Microelectronics and Faculty of Physics and Electronics Science Hubei UniversityWuhan 430062China Department of Applied Physics The Hong Kong Polytechnic UniversityHong KongChina

With rapid advancement and deep integration of artificial intelligence and the internet-of-things,artificial intelligence of things has emerged as a promising technology changing people’s daily life.Massive growth of data generated from the devices challenges the aiot systems from information collection,storage,processing and communication.In the review,we introduce volatile threshold switching memristors,which can be roughly classified into three types:metallic conductive filament-based TS devices,amorphous chalcogenide-based ovonic threshold switching devices,and metal-insulator transition based TS devices.They play important roles in high-density storage,energy efficient computing and hardware security for aiot systems.Firstly,a brief introduction is exhibited to describe the categories(materials and characteristics)of volatile TS devices.And then,switching mechanisms of the three types of TS devices are discussed and systematically summarized.After that,attention is focused on the applications in 3D cross-point memory technology with high storage-density,efficient neuromorphic computing,hardware security(true random number generators and physical unclonable functions),and others(steep subthreshold slope transistor,logic devices,etc.).Finally,the major challenges and future outlook of volatile threshold switching memristors are presented.

关键词： aiot threshold switching memristor selector neuromorphic computing hardware security

aiot背景下智能家电的体验特征及其情境研究

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包装工程 2023年第24期44卷 288-296,327页

作者：张顺峰张凌浩江南大学设计学院江苏无锡214122

目的探索aiot背景下智能家电的体验特征及其情境类型,为提升智能家电用户体验提供设计指导。方法首先,通过文献梳理和案例解析,对新特征内容展开论述;其次,结合用户由单人向多人、家电由单个产品向物联系统、场景由静态到动态切换的变... 详细信息

目的探索aiot背景下智能家电的体验特征及其情境类型,为提升智能家电用户体验提供设计指导。方法首先,通过文献梳理和案例解析,对新特征内容展开论述;其次,结合用户由单人向多人、家电由单个产品向物联系统、场景由静态到动态切换的变化,通过明确情境构成要素,重新审视和构建智能家电的体验情境并予以细分,最后将情境类型嵌至访谈中,挖掘用户共性体验需求和期望。结论提出系统性、融合性和复杂性的体验新特征;归纳8个智能家电体验情境类型;并依据访谈结果,输出产品精专的可视化数据反馈、移动端和协议端的一体化管理、场景切换下的产品联动应用拓展、立足用户工具角色的权限分享和管理4个设计突破点,为优化智能家电用户体验提供助力。

关键词：智能家电体验特征体验情境 aiot