物联网车间海量数据融合技术研究

发布时间：2017-06-09 04:09

  本文关键词：物联网车间海量数据融合技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本课题来源于国防基础科研项目——军工产品现场制造“局域”物联网和数据管理平台研究。项目将物联网技术引入到军工企业现场制造数据的采集、传递、处理及应用中,实现信息的全面感知、可靠传递、智慧处理。本文针对军工车间制造现场采集数据的异构性等特点,分析了物联网的两个关键技术,即射频识别技术和无线传感器网络技术,在此基础上深入研究了数据清洗及数据融合方法,较好地改善了物联网车间海量数据带来的网络拥塞、通信效率低、精度和可信度低等问题,有效支撑上层应用对数据完整性、准确性和实时性的需求。论文主要工作如下:(1)给出了军工物联网制造车间数据管理系统总体框架。介绍了系统工作流程和主要模块,详细阐述了系统涉及的关键技术。(2)提出了一种基于滑动窗口的RFID自适应数据清洗算法,算法使用滑动窗口技术和二项分布模型计算合适的窗口大小,通过窗口子区间的监测结果和标签的状态来动态调整窗口大小,以应对环境变化导致的阅读器标签性能的波动,从而相对准确地检测过渡点,降低读取数据的错误率。(3)提出了一种基于数据流和网络编码的无线传感器网络数据融合算法,算法利用源数据聚合技术和分簇思想,主要从数据传输及能量消耗两方面展开研究,在源节点感知数据时利用节点的计算和存储能力和数据流技术减少数据传输,在簇内,根据数据包的数据相关等级,利用网络编码和数据聚合技术减少簇头额外的能量消耗,提高了物联网制造车间数据包交付率和能量效率。(4)完成了军工生产物联网车间数据管理系统设计及主要功能实现。以军工产品现场制造“局域”物联网和数据管理平台项目为背景,将本文基于滑动窗口的RFID数据清洗及基于数据流和网络编码的数据融合算法应用到项目中,完成了系统的分析和设计,给出了系统的功能结构及主要功能的实现。
【关键词】：物联网 RFID WSN 数据清洗 数据融合
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.44;TN929.5;TP202
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 缩略词12-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 研究背景及意义13-15
• 1.2 车间物联网研究现状15-16
• 1.3 关键技术研究16-20
• 1.3.1 射频识别技术16-18
• 1.3.2 无线传感器网络技术18-20
• 1.4 论文主要研究工作与组织结构20-21
• 1.4.1 论文主要研究工作20
• 1.4.2 论文的组织结构20-21
• 第二章 物联网车间数据管理系统总体框架21-35
• 2.1 系统需求分析21-23
• 2.2 系统总体框架23-26
• 2.3 系统工作流程26-27
• 2.4 系统主要模块27-29
• 2.5 系统关键技术29-34
• 2.5.1 数据清洗方法29-30
• 2.5.2 数据融合方法30-32
• 2.5.3 物联网车间数据交换与可视化32-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第三章 基于滑动窗口的RFID自适应数据清洗算法35-45
• 3.1 物联网车间RFID数据特点35
• 3.2 滑动窗口相关技术35-36
• 3.3 ADCAS算法设计36-40
• 3.3.1 ADCAS完整性约束37
• 3.3.2 ADCAS自适应窗口调整37-39
• 3.3.3 清洗算法伪代码39-40
• 3.4 实验及结果分析40-44
• 3.4.1 标签匀速运动自适应分析41-43
• 3.4.2 标签随机运动自适应分析43-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 基于数据流和网络编码的无线传感器网络数据融合算法45-57
• 4.1 物联网车间传感数据特点45-46
• 4.2 SNC-DA相关定义46-48
• 4.3 SNC-DA算法设计48-52
• 4.3.1 源节点数据收集和传输49-50
• 4.3.2 编码区的网络编码与数据融合50-52
• 4.3.3 簇头数据包解码52
• 4.4 基于SNC-DA算法的WSN能量消耗52-53
• 4.5 实验结果与分析53-56
• 4.5.1 包交付率分析54
• 4.5.2 簇内能量效率分析54-55
• 4.5.3 总能量消耗分析55-56
• 4.6 本章小结56-57
• 第五章 物联网车间数据管理系统实现及应用57-71
• 5.1 项目背景57-58
• 5.2 系统开发环境与运行平台58-59
• 5.2.1 系统开发环境58
• 5.2.2 系统运行平台58-59
• 5.3 系统结构59-61
• 5.3.1 系统功能结构59-60
• 5.3.2 车间网络结构60-61
• 5.4 系统实现61-66
• 5.4.1 ZigBee组网方式61-62
• 5.4.2 数据清洗与融合实现过程62-65
• 5.4.3 系统接口实现65-66
• 5.5 应用实例66-69
• 5.6 本章小结69-71
• 第六章 总结与展望71-73
• 6.1 总结71-72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-78
• 致谢78-79
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文79

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本文编号：434412