为基于物联网的监测应用构建边缘云连续体架构
- 作者:Ivan Zyrianoff
- 导师:Prof. Marco Di Felice(主要导师), Prof. Luca De Marchi(博士协调员), Prof. Tullio Salmon Cinotti(共同导师)
- 题目:Architecting the edge-cloud continuum for IoT-based monitoring applications
- 论文提交时间:2024年
- 论文类型:博士论文
- 所属机构:Università di Bologna (University of Bologna)
- 论文领域:信息工程与技术,结构与环境监测,风险管理
这篇论文的主要内容是关于物联网(IoT)在结构健康监测(SHM)应用中的边缘云连续体架构的研究。论文提出了一个多层IoT架构,旨在解决在不同场景中部署时面临的挑战,如互操作性、数据管理、服务层的可信度以及在不同边缘云配置下部署相同架构的能力。以下是论文的详细内容概述:
第1章 引言
- 论文介绍了实时监测和确保民用和工业场景中设备的完整性的重要性。
- 提出了一个硬件-软件共同设计的IoT系统,以实现不同组件之间的强协同作用。
- 论文的目标是提出、实现并评估一个多层IoT架构,该架构不受基础设施限制,旨在应对互联系统组件的挑战。
第2章 IoT边缘云连续体架构
- 讨论了IoT边缘云连续体的背景和多层IoT架构。
- 介绍了IoT架构在IoT基础监测系统中的应用。
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边缘云连续体的重要性:介绍了边缘云连续体的概念,强调了在物联网系统中实现设备到云的无缝连接和数据处理的重要性。
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多层IoT架构:提出了一个多层架构模型,该模型包括从现场设备到云的各个层次,以及它们在数据处理和存储中的作用。
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架构的挑战:讨论了在设计和实施IoT架构时面临的挑战,包括互操作性、数据管理、以及在不同部署场景中使用相同架构的通用性问题。
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提出的解决方案:论文提出了一个创新的、不受特定基础设施限制的多层IoT架构。这个架构旨在通过抽象层无缝地连接设备、应用程序和子系统,同时高效地管理边缘云连续体中的数据。
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架构的实施和评估:描述了如何在不同的结构健康监测(SHM)环境中部署和评估所提出的架构,展示了其在处理不同要求和配置时的适应性和多功能性。
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内容结构:提供了本章的图表和表格清单,帮助读者更好地理解章节内容的结构和组织。
第3章 互操作性层:IoT边缘云连续体中的Web of Things
- 探讨了设备视角、应用视角和系统视角下的IoT互操作性问题。
- 提出了一种基于W3C Web of Things标准的解决方案,以实现设备、应用程序和系统之间的无缝互连。
第4章 数据管理层:IoT边缘云连续体中的缓存
- 分析了IoT边缘缓存的背景,包括IoT边缘缓存的分类和用例。
- 提出了CACHE-IT框架,用于在异构IoT场景中实现主动边缘缓存。
第5章 服务层:IoT边缘云连续体中的可信度
- 讨论了如何在IoT领域集成区块链技术,以提高数据的可信度。
- 提出了一种基于区块链的物联网预言机架构,用于确保数据的质量和可靠性。
第6章 用例:在IoT边缘云连续体中的部署
- 展示了架构在不同项目中的部署,包括MAC4PRO项目和Arrowhead Tools项目。
- 讨论了如何在不同场景中部署相同的架构,以及如何满足不同的系统目标和要求。
第7章 结论
- 总结了论文的贡献,包括互操作性、边缘缓存、可信度和实际部署方面的研究成果。
- 提出了当前和未来的研究方向。
第8章 研究出版物
- 列出了在攻读博士学位期间产生的研究成果,包括期刊文章和会议论文。
整体而言,这篇论文详细地探讨了如何在IoT领域中实现一个灵活、可扩展且可靠的监测系统,特别是在结构健康监测等实时性要求高的应用场景中。论文提出了一个多层架构,并通过实际项目案例来验证其有效性。