[发明专利]一种物联网数据传输方法及安全网关设备

权利要求书

1.一种物联网数据传输方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、物联网中感知节点采集到第一手原始数据；

S2、依据预设标志对数据进行识别分类；

S3、对数据进行压缩加密，并发送给网关设备；

S4、网关设备对接收数据进行析取融合处理，并根据预先设定的策略分配不同的权限；

S5、网关设备定期把处理后的数据推送给云端存储服务器。

2.一种物联网数据传输设备，其特征在于，包括：

数据收集单元，用传感器采集现场数据；

识别分类单元，用于对所收集的数据进行识别分类，并分配不同的标签；

安全传输单元，用于对所收集的数据进行分类压缩处理，并通过加密的方式安全传输数据。

3.一种物联网数据传输网关设备，其特征在于，包括：

数据接收单元，用于接收客户端发送的数据；

安全认证单元，主要负责权限分配和对数据访问者的身份、权限认证；

信息处理单元，用于对所接收到的数据进行析取、融合处理，并分配相应的标签。

4.根据权利要求3所述的网关设备，其特征在于，所述的安全认证单元包括：

数据校验单元，用于对接收到的数据进行数据校验；

权限分配单元，用于对标签为不同属性的数据进行权限分配；

身份认证单元，用于对问询者身份进行认证；

权限认证单元，用于对问询者权限进行认证。

5.根据权利要求3所述的网关设备，其特征在于，所述的信息处理单元包括：

数据处理单元，用于对接收到的数据进行析取融合处理，剔除冗余数据；

标签分配单元，用于给处理过的数据根据其特征添加标签属性。

6.一种物联网数据传输网关设备部署方法，其特征在于包括如下步骤：

B1、计算所布局感知节点间的相似度矩阵S，S(i，j)表示节点j在多大程度上适合做节点i的簇头，计算方法如下：

&lt;math&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;S&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;＝&lt;/mo&gt;&lt;mfenced open＝'{'close＝”&gt;&lt;mtable&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mo&gt;-&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo>,</mo><mi>i</mi><mo>&NotEqual；</mo><mi>j</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>P</mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;＝&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;/mfenced&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/math&gt;

其中，d(i，j)为节点i到节点j的空间距离；P为偏向参数，即相似度矩阵S对角线上的值，偏向参数P计算方法如下：

&lt;math&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;＝&lt;/mo><mover><mi>S</mi><mo>&OverBar；</mo></mover></mrow></math>

其中，为相似度矩阵S的平均值；

B2、节点责任性和可用性计算，责任性r(i，j)表示节点j作为节点i簇头的合适程度，可用性a(i，j)表示节点i选择节点j作为其簇头的合适程度，责任性和可用性计算方法如下：

&lt;math&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;＝&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;S&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;-&lt;/mo&gt; &lt;munder&gt;&lt;mi&gt;max&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;'&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;.&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;.&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;'&lt;/mo></msup><mo>&NotEqual；</mo><mi>j</mi></mrow></munder><mo>{</mo><mi>a</mi><mrow&gt;&lt;mo&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;'&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;S&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;'&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;}&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/math&gt;

&lt;math&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;＝&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;min&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;{&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mo&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;munder><mi>&Sigma；</mi><mrow><msup><mi>i</mi><mo>'</mo></msup><mi>s</mi><mo>.</mo><mi>t</mi><mo>.</mo><msup><mi>i</mi><mo>'</mo></msup><mo>&NotElement；</mo&gt;&lt;mo&gt;{&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;}&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/munder&gt;&lt;mi&gt;max&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;{&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mo&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;'&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;}&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;}&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/math&gt;

&lt;math&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;)</mo></mrow><mo>＝</mo><munder><mi>&Sigma；</mi><mrow><msup><mi>i</mi><mo>'</mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;.&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;.&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;'&lt;/mo&gt;</msup><mo>&NotEqual；</mo><mi>j</mi></mrow></munder><mi>max</mi><mo>{</mo><mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mo&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;'&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;)&lt;/mo&gt; &lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;}&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/math&gt;

B3、通过责任性和可用性迭代，找到网关设备部署地点，责任性和可用性的迭代过程，如下所示：

Ri＝(1-γ)Ri+γRi-1

Ai＝(1-γ)Ai+γAi-1

其中，Ri表示第i轮时的责任性矩阵；Ai表示第i轮时的可用性矩阵；γ为迭代过程的阻尼因子，通过调整γ可以改变算法的收敛速度，责任性和可用性不断迭代更新，直到达到规定的迭代次数或者算法收敛为止，更新结束后，对于任意节点i，选择使r(i，j)+a(i，j)值最大的j，如果i＝j，则说明节点i的位置为网关设备部署的地方；如果i≠j，则说明节点j的位置为网关设备部署的地方；

B4、根据找到的位置，部署网关设备。