物联网设备中智能嵌入式监测系统的制作方法

本发明涉及物联网设备监测，具体涉及物联网设备中智能嵌入式监测系统。

背景技术：

1、物联网就是利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联系在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络，在物联网的应用过程中，不可或缺的是物联网设备，物联网设备，即物物相连的互联网设备，是物联网的基础，由于物联网设备在整体网络运转中，数据量较大，致使整个物联网系统的安全性不足，因此本发明提出应用于物联网设备中的智能嵌入式监测系统。

2、针对现有技术存在以下问题：智能嵌入式监测系统处理的数据可能包含敏感信息，如用户隐私数据或企业机密信息，数据的安全性保护不足，以及系统需要长时间运行，整体的功耗较高的问题，再有，系统在运行的过程中会遇到硬件故障、通信故障或软件错误的问题，会影响到物联网设备及系统的故障处理及容错能力。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供物联网设备中智能嵌入式监测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、物联网设备中智能嵌入式监测系统，包括传感器模块、数据采集和处理模块、通信模块、数据存储模块、加密限制访问模块、故障和容错处理模块、用户界面模块、能耗管理模块以及控制模块；

4、所述传感器模块，用于感知和采集环境或设备的物理量和状态；

5、所述数据采集和处理模块，用于负责接收传感器采集的数据，并进行处理和分析，对采集的数据进行滤波、去噪、数据压缩操作，提取有用的信息；

6、所述通信模块，用于与其他设备、网络或云平台进行数据传输和通信；

7、所述数据存储模块，用于负责将采集和处理的数据进行存储，以便后续分析和使用，使用本地存储器、闪存、sd卡媒体，或将数据上传至云端进行存储；

8、所述加密限制访问模块，用于对数据进行加密保护，限制对数据的访问和操作权限；

9、所述故障和容错处理模块，用于对采集的数据进行进一步分析，识别潜在问题或异常情况，并基于数据提出决策或提供报警提示，进行容错处理；

10、所述用户界面模块，用于展示监测系统的状态和数据，供用户进行交互和控制，包括显示屏、按钮、led指示灯，通过手机app、网页远程界面进行展示和操作；

11、所述能耗管理模块，用于优化系统的功耗，调整设备的工作模式和频率；

12、所述控制模块，用于根据监测结果和决策结果，控制设备的行为，通过输出信号、控制继电器、执行设备操作方式，对系统进行控制和调节。

13、本发明技术方案的进一步改进在于：所述加密限制访问模块包括有，使用加密技术对数据进行保护，确保数据在传输和存储过程中的机密性；

14、实施访问控制机制，限制对数据的访问和操作权限；

15、使用网络隔离技术，将监测系统与其他网络分开，防止未经授权的访问；

16、所述故障和容错处理模块包括有，基于冗余和备份机制，确保系统在硬件或软件故障时的可靠性和稳定性；

17、实施自动故障检测和恢复机制，及时识别并处理故障，防止系统长时间不可用；

18、定期进行系统巡检和维护，包括硬件检查、软件更新和备份恢复；

19、所述能耗管理模块通过动态功率管理技术调整设备的工作模式和频率，优化系统的功耗。

20、本发明技术方案的进一步改进在于：所述加密限制访问模块的加密技术包括有对称加密、非对称加密以及数字签名中的一种或多种，

21、所述对称加密使用相同的密钥用于加密和解密数据，发送方使用密钥对数据进行加密，并将密文发送给接收方，接收方使用相同的密钥进行解密，对称加密算法有aes(高级加密标准)，用于数据保护，其加密解密公式为：

22、加密过程(使用密钥k1)：密文＝加密算法(明文，k1)；

23、解密过程(使用密钥k1)：明文＝解密算法(密文，k1)；

24、所述非对称加密使用一对密钥，分为公钥和私钥，发送方使用接收方的公钥加密数据，接收方使用对应的私钥进行解密，实现安全的数据传输，其中一把密钥保密，另一把密钥可以公开，非对称加密算法包括rsa和ecc(椭圆曲线加密)，其加密解密公式为：

25、加密过程(使用接收方的公钥kpub)：密文＝加密算法(明文，kpub)；

26、解密过程(使用接收方的私钥kpri)：明文＝解密算法(密文，kpri)；

27、所述数字签名使用私钥对数据的摘要(哈希值)进行加密，生成数字签名，接收方使用发送方的公钥验证数字签名的完整性和真实性，哈希值通过哈希函数将输入数据转换为固定长度的散列值来获得，其签名及验证公式为：

28、签名过程(使用发送方的私钥kpri)：数字签名＝加密算法(摘要，kpri)；

29、验证过程(使用发送方的公钥kpub)：验证结果＝解密算法(数字签名，kpub)。

30、本发明技术方案的进一步改进在于：所述访问控制机制包括有，身份验证、访问授权以及访问控制规则的建立；

31、所述身份验证是确认用户身份的过程，确保只有经过授权的用户可以访问数据，身份验证方法包括用户名和密码、生物特征识别(指纹、面部识别)，身份验证计算公式为：

32、hash(密码输入)＝存储的密码哈希值；

33、所述访问授权确保用户在身份验证通过后获得正确的访问权限，对于数据的每个用户或用户组，分配特定的访问权限，访问权限包括读取、写入、修改、删除，访问授权使用访问控制列表(acl)或角色基于访问控制(rbac)机制；

34、所述访问控制规则的建立指定对于特定资源和用户/用户组所应用的具体访问控制策略，规则基于用户身份、时间段、位置、终端设备条件来定义。

35、本发明技术方案的进一步改进在于：所述网络隔离技术包括有，网络分段、防火墙以及虚拟专用网络(vpn)；

36、所述网络分段将整个网络划分为多个逻辑上相互隔离的子网或虚拟局域网，监测系统部署在一个独立的子网上，与其他网络隔离开来；

37、所述防火墙定义和实施网络流量控制策略，用于允许或拒绝特定的网络通信，通过配置防火墙规则，限制来自未经授权的网络的访问；

38、所述虚拟专用网络(vpn)通过加密和隧道技术，提供安全连接方式，使用户通过公共网络访问私有网络资源，通过使用vpn，监测系统与其他网络隔离，并且通过授权的vpn连接来进行访问。

39、本发明技术方案的进一步改进在于：所述故障和容错处理模块中冗余和备份机制包括有冗余组件、冗余路径、数据备份以及容错编码；

40、所述冗余组件包括冗余电源、冗余存储设备和冗余网络设备，在系统中使用冗余组件提供备份的硬件资源；

41、所述冗余路径通过在网络系统中使用冗余路径，在某些路径出现故障时，自动切换到备用路径，确保数据传输的连通性；

42、所述数据备份通过对关键数据进行定期备份，保证数据在发生故障时的可恢复性，备份的方式包括全量备份和增量备份；

43、所述容错编码通过在数据传输或数据存储中，使用容错编码技术通过引入冗余信息来检测和纠正数据错误，容错编码方法包括海明码和纠删码。

44、本发明技术方案的进一步改进在于：所述故障和容错处理模块中自动故障检测和恢复机制包括有实时监控和报警、故障检测、故障识别和分类、故障定位以及故障恢复；

45、所述实时监控和报警通过系统实时监控关键指标和状态，并利用报警机制及时通知管理员，监控指标包括系统性能、资源利用率、服务可用性；

46、所述故障检测通过使用合适的监控工具或技术，对系统进行故障检测，检测方法包括日志分析、性能指标监控、健康检查；

47、所述故障识别和分类通过分析检测到的故障信息，进行故障识别和分类，使用机器学习或数据挖掘技术，将故障样本与已知故障模式进行比对和分类；

48、所述故障定位通过日志分析、错误信息定位手段帮助确定故障的具体位置，使得发生故障时，确定故障出现在系统的哪个部分或组件；

49、所述故障恢复根据故障类型和定位结果，采取相应的恢复措施，恢复措施包括重启服务、切换备用系统、重新分配任务。

50、本发明技术方案的进一步改进在于：所述能耗管理模块中动态功率管理技术包括有电压频率调整、睡眠和休眠模式、功率状态切换以及智能任务调度；

51、所述电压频率调整通过调整设备的工作电压和频率，在保证性能需求的前提下减少功耗，功耗和工作频率的平方成正比，与电压的三次方成正比，其计算公式如下：

52、功耗＝电压^2×频率；

53、所述睡眠和休眠模式通过在设备不需要执行任务时，进入睡眠或休眠模式降低功耗，暂停或降低设备的活动，从而减少功耗；

54、所述功率状态切换通过在设备从一个工作状态转换到另一个状态时，基于需求和优先级来选择能耗更低的状态，从高速模式切换到低速模式或从活动模式切换到静止模式；

55、所述智能任务调度通过智能的任务调度算法，合理规划任务的执行顺序和时间，避免同时执行多个高能耗任务，从而降低功耗。

56、由于采用了上述技术方案，本发明相对现有技术来说，取得的技术进步是：

57、1、本发明提供物联网设备中智能嵌入式监测系统，通过加密限制访问模块使用加密技术对数据进行保护，并实施访问控制机制，限制对数据的访问和操作权限，以及使用网络隔离技术，将监测系统与其他网络分开，防止未经授权的访问，使得智能嵌入式监测系统处理敏感隐私数据时，数据的安全性更高，进而保证整个系统的安全性及数据的传输稳定性。

58、2、本发明提供物联网设备中智能嵌入式监测系统，通过故障和容错处理模块中的冗余和备份机制以及自动故障检测和恢复机制，保证系统在硬件或软件故障时的可靠性和稳定性，并且快速识别并处理故障，降低系统的故障率，从而确保系统运行时的安全。