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工业控制系统的信息安全问题研究 被引量:11
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作者 何之栋 裘坤 +1 位作者 钟晨 王海凤 《工业控制计算机》 2013年第10期1-4,共4页
分析了工业控制系统的安全要求、典型的威胁与攻击形式,阐释了工业控制系统信息安全与传统IT信息安全的区别;分析了现有的控制系统信息安全的解决思路,结合SP800-82工业控制系统(ICS)安全指南,介绍了控制系统网络防护的主要措施;总结了... 分析了工业控制系统的安全要求、典型的威胁与攻击形式,阐释了工业控制系统信息安全与传统IT信息安全的区别;分析了现有的控制系统信息安全的解决思路,结合SP800-82工业控制系统(ICS)安全指南,介绍了控制系统网络防护的主要措施;总结了热点研究趋势,包括安全通讯协议和安全控制器的设计。 展开更多
关键词 工业控制系统 信息安全 网络防御 安全协议 安全控制器
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基于攻击增益的工业控制系统物理层安全风险评估 被引量:2
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作者 梁耀 冯冬芹 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期589-596,共8页
通过借鉴多输入多输出(MIMO)系统中变量配对的思想,基于相对增益阵列(RGA)设计衡量闭环状态下每个输出对不同攻击输入的敏感程度的指标,即闭环攻击增益矩阵.结合逼近理想解(TOPSIS)法,提出定量分析工业控制系统物理层安全风险的评估方法... 通过借鉴多输入多输出(MIMO)系统中变量配对的思想,基于相对增益阵列(RGA)设计衡量闭环状态下每个输出对不同攻击输入的敏感程度的指标,即闭环攻击增益矩阵.结合逼近理想解(TOPSIS)法,提出定量分析工业控制系统物理层安全风险的评估方法.通过精馏塔实验平台的案例分析,直观地展现攻击效果,验证闭环攻击增益矩阵的正确性,得出控制回流比的设备区域在该控制系统物理层中安全风险最大.实验结果表明,该评估方法能较全面地结合被控对象的客观属性,科学合理地量化评估工业控制系统物理层中潜在的安全风险. 展开更多
关键词 安全风险评估 工业控制系统物理层 多输入多输出(MIMO)系统 相对增益阵列(RGA) 闭环攻击增益矩阵 逼近理想解(TOPSIS)
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基于LPV模型的燃料电池空气进气系统控制 被引量:5
3
作者 沈烨烨 陈雪兰 +3 位作者 谢磊 李修亮 吴禹 赵路军 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期4529-4535,共7页
质子交换膜燃料电池是一种通过氢气和氧气的电化学反应将化学能直接转化为电能的装置。提出一种改进的四阶燃料电池进气系统模型,分析了系统的约束性。针对系统模型所具有的非线性特性,提出建立线性变参数(LPV)模型用于对系统的控制。... 质子交换膜燃料电池是一种通过氢气和氧气的电化学反应将化学能直接转化为电能的装置。提出一种改进的四阶燃料电池进气系统模型,分析了系统的约束性。针对系统模型所具有的非线性特性,提出建立线性变参数(LPV)模型用于对系统的控制。针对状态变量不可测的问题引入卡尔曼滤波器,同时通过可观性分析得出系统所需测量的最佳变量。在符合约束条件下设计基于线性变参数模型的状态空间模型预测控制器,控制空压机的工作电压保证氢气燃料的充分反应。仿真结果表明,基于LPV模型的模型预测控制器能够对空气进气系统进行有效的控制,且满足空压机喘振和阻塞边界等约束条件,与单模型预测控制相比具有更好的控制效果。 展开更多
关键词 燃料电池 线性变参数模型 模型预测控制 动态建模 控制
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基于Android的工业控制监控软件设计 被引量:14
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作者 彭鑫 谭彰 +1 位作者 黄文君 王兴华 《计算机工程》 CAS CSCD 2013年第7期86-89,共4页
提出一种基于Android平台的工业控制移动监控软件设计方案。采用面向对象和层次化的方法,开发一个具有工业流程图显示、报警推送、安全认证等功能的监控软件。在原有工厂网络拓扑结构中架设移动终端服务器保证系统兼容性。运用Android ... 提出一种基于Android平台的工业控制移动监控软件设计方案。采用面向对象和层次化的方法,开发一个具有工业流程图显示、报警推送、安全认证等功能的监控软件。在原有工厂网络拓扑结构中架设移动终端服务器保证系统兼容性。运用Android NDK开发、多级页表映射和异步网络传输的方式提高位号点数据的传输速度,保证软件的实时性。测试结果表明,该方案能有效解决传统上位机软件只能运行于PC机端问题,具有良好的可用性。 展开更多
关键词 ANDROID系统 移动监控 控制系统 工业流程图 报警推送 页表映射 登录认证
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基于线性二次型高斯基准的多变量预测控制技术经济性能评估 被引量:4
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作者 刘詟 苏宏业 +1 位作者 谢磊 古勇 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期1530-1536,共7页
由于受控过程参数的漂移及缺乏维护,令采用的控制器性能逐渐降低,需要做经济性能评估,以确保其最佳运行状态.因为目前最小方差评估算法没有考虑控制器的约束条件,对此我们采用线性二次型高斯(linearquadratic Gaussian,LQG)基准的模型... 由于受控过程参数的漂移及缺乏维护,令采用的控制器性能逐渐降低,需要做经济性能评估,以确保其最佳运行状态.因为目前最小方差评估算法没有考虑控制器的约束条件,对此我们采用线性二次型高斯(linearquadratic Gaussian,LQG)基准的模型预测控制(model predictive control,MPC)双层优化控制结构,将控制和输出的加权值引入上层经济性能指标,通过求解LQG问题获取控制与输出方差关系的离散点集,进一步拟合Pareto最优曲面方程,建立优化命题并求解最优经济指标及设定值.对延迟焦化加热炉的多变量MPC控制进行了性能评估及分析,证明该方法可以改进控制器设计,提高经济效益. 展开更多
关键词 模型预测控制 经济性能评估 LQG基准 Pareto最优曲面
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控制阀粘滞特性的频域检测方法研究 被引量:2
6
作者 韩俊林 王树青 谢磊 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2010年第33期244-248,共5页
控制阀粘滞特性是导致控制回路振荡的主要原因之一,对控制阀粘滞特性进行了详细分析,在此基础上使用离散傅里叶变换分析振荡的偏差信号,提出了一种频域分析、适用范围较广的控制阀粘滞特性检测方法。通过仿真研究,表明了该方法的有效性。
关键词 粘滞特性 控制阀 频域分析 傅里叶级数
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基于粒子滤波的工业控制网络态势感知建模 被引量:19
7
作者 陆耿虹 冯冬芹 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第8期1405-1412,共8页
粒子滤波(Particle filtering,PF)算法能有效地对工控系统这一类非线性、非高斯噪声系统进行状态估计,但在实际采用经典粒子滤波状态估计检测攻击时,实验结果显示该方法存在很高的漏检率,无法保障系统安全.因此改进经典算法,提出了基于... 粒子滤波(Particle filtering,PF)算法能有效地对工控系统这一类非线性、非高斯噪声系统进行状态估计,但在实际采用经典粒子滤波状态估计检测攻击时,实验结果显示该方法存在很高的漏检率,无法保障系统安全.因此改进经典算法,提出了基于粒子滤波输入估计的态势理解算法.该算法在考虑系统输入与输出关系的同时,结合蒙特卡洛思想,提取工控系统态势特征,计算态势指标,最终实现态势理解.实验结果表明,该算法能有效地感知持续性攻击,并判断系统态势. 展开更多
关键词 工控系统 态势感知 粒子滤波 态势理解
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基于虚拟现实的流程工业过程模拟仿真系统 被引量:17
8
作者 周泽伟 冯毅萍 +1 位作者 吴玉成 荣冈 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2011年第10期204-208,216,共6页
将虚拟现实技术与系统仿真技术相结合,建立了炼油企业虚拟现实过程模拟仿真平台,分析了仿真平台的结构设计与实现原理。介绍了一种基于虚拟现实的炼油企业过程模拟仿真算法,详细说明了该算法在虚拟现实仿真平台上的应用过程,包括重点装... 将虚拟现实技术与系统仿真技术相结合,建立了炼油企业虚拟现实过程模拟仿真平台,分析了仿真平台的结构设计与实现原理。介绍了一种基于虚拟现实的炼油企业过程模拟仿真算法,详细说明了该算法在虚拟现实仿真平台上的应用过程,包括重点装置动态模拟、罐区油品调合仿真、进出厂模拟等。虚拟现实仿真平台通过生产过程与数据的可视化呈现与人机交互以及现场应用,可以为炼油企业流程模拟仿真培训与生产过程三维可视化监控提供有效的支持。 展开更多
关键词 虚拟现实 炼油企业 流程模拟 集成仿真 信息呈现
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近红外光谱技术结合递归偏最小二乘算法对土壤速效磷与速效钾含量测定研究 被引量:22
9
作者 贾生尧 杨祥龙 +1 位作者 李光 张建明 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期2516-2520,共5页
土壤速效磷与速效钾在近红外区没有直接与它们相关的吸收峰,只能借助与其他拥有直接吸收峰物质(有机质,碳酸盐,粘土矿物,水分等)之间的相关关系而被近红外光谱技术所预测。这种相关关系会随着土壤样品构成的不同而不断变化,因此采用固... 土壤速效磷与速效钾在近红外区没有直接与它们相关的吸收峰,只能借助与其他拥有直接吸收峰物质(有机质,碳酸盐,粘土矿物,水分等)之间的相关关系而被近红外光谱技术所预测。这种相关关系会随着土壤样品构成的不同而不断变化,因此采用固定结构的近红外光谱模型很难对速效磷与速效钾取得较好的预测效果。提出采用递归偏最小二乘法(RPLS)在预测过程中递归更新土壤速效磷与速效钾的回归系数,以提高模型的预测能力;比较了偏最小二乘法(PLS),局部加权PLS(LW-PLS),滑动窗口LW-PLS(LWPLS2)和RPLS对于土壤速效磷与速效钾含量的预测结果。194份土壤样品根据土壤类型分为建模集与预测集:建模集包含120份人为土样品;预测集则包含29份铁铝土样品,23份人为土样品和22份初育土样品。结果表明:RPLS模型取得了最优的预测结果,获得的决定系数(R2)分别为0.61与0.76,预测相对分析误差(RPD)分别为1.60与2.05。说明RPLS通过不断更新模型的回归系数,能够适应新加入建模集样品的信息。相比于其他方法,预测精度更高,适用范围更广。 展开更多
关键词 近红外光谱 土壤速效磷 速效钾 递归偏最小二乘
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可见-近红外光谱技术结合递归变量选择算法对土壤全氮与有机质含量测定研究 被引量:3
10
作者 贾生尧 唐旭 +2 位作者 杨祥龙 李光 张建明 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期2070-2075,共6页
应用可见-近红外光谱技术进行定量分析时,变量选择起着十分重要的作用。不同土壤样品之间的预测机制可能存在很大差异,当待测样品出现新的特征信息时,基于建模集选择的特征变量不一定能够很好地代表待测样品的有效信息,继续采用原有特... 应用可见-近红外光谱技术进行定量分析时,变量选择起着十分重要的作用。不同土壤样品之间的预测机制可能存在很大差异,当待测样品出现新的特征信息时,基于建模集选择的特征变量不一定能够很好地代表待测样品的有效信息,继续采用原有特征变量建模就易导致预测误差增大。该研究采用递归变量选择方法在预测过程中递归更新土壤全氮与有机质的特征变量,以保持预测模型的鲁棒性;比较了偏最小二乘法(PLS),递归偏最小二乘法(RPLS)和不同递归变量选择方法,如:变量投影重要性与RPLS相结合(VIP-RPLS),VIP-RPLS,无信息变量消除法与PLS相结合(UVE-PLS)对于土壤全氮与有机质含量的预测效果。所用195份土壤样品来自浙江省文成县8个乡镇的农田。土壤样品随机分成两部分,一部分作为建模集包含120份样品,另一部分作为预测集包含75份样品。结果表明:VIP-RPLS建立的模型对于预测土壤全氮与有机质含量取得了最优的结果,获得的决定系数(R2)分别为0.85与0.86,获得的预测相对分析误差(RPD)分别为2.6%与2.7%。说明VIP-RPLS通过不断更新模型的特征变量,能够捕获新加入到建模集样品的有效信息。相比于本研究中的其他方法,VIP-RPLS对于土壤全氮与有机质含量具有更高的预测精度。 展开更多
关键词 可见近红外光谱 土壤全氮 有机质 递归偏最小二乘 递归变量选择
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工业催化裂化过程在线工艺计算技术开发与应用 被引量:1
11
作者 栗伟 苏宏业 +1 位作者 牟盛静 褚健 《化工自动化及仪表》 CAS 北大核心 2009年第1期18-22,共5页
针对MIP工艺的原料(减渣/油浆层、蜡油/回炼油层、柴油层)和产物(汽油、液化气+干气、焦炭)六个集总组分渣油催化裂化动力学模型,并根据某工业催化裂化提升管反应器流场特性应用序列理想平推流反应器与理想全混流反应器模型的混合反应... 针对MIP工艺的原料(减渣/油浆层、蜡油/回炼油层、柴油层)和产物(汽油、液化气+干气、焦炭)六个集总组分渣油催化裂化动力学模型,并根据某工业催化裂化提升管反应器流场特性应用序列理想平推流反应器与理想全混流反应器模型的混合反应器模型,建立了工业渣油催化裂化装置反应再生过程工艺计算模型。结合采用由化验值校正和模型参数交替校正的双重校正策略,在某工业连续催化裂化装置上进行在线工艺计算应用,以在线预测过程的裂化产物收率与产物分布。在进料和反应操作条件较大的变化范围内,在线预测趋势和预测精度均令人满意,符合工业过程先进控制的工艺计算精度需求。 展开更多
关键词 渣油催化裂化 六集总动力学模型 混合反应器 在线工艺计算 双重校正技术
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故障安全通信系统的研究与设计 被引量:3
12
作者 王海凤 何之栋 黄文君 《电子技术应用》 北大核心 2014年第1期115-118,共4页
针对工业通信中可能出现的各种故障,研究并设计一种故障-安全通信协议。首先基于黑色通道的通信结构,设计序列号、CRC校验、时间监视和SIL等级监视等安全措施;其次提出故障安全通信协议的软件实现方案;最终在验证平台上进行测试。实验... 针对工业通信中可能出现的各种故障,研究并设计一种故障-安全通信协议。首先基于黑色通道的通信结构,设计序列号、CRC校验、时间监视和SIL等级监视等安全措施;其次提出故障安全通信协议的软件实现方案;最终在验证平台上进行测试。实验结果表明,安全通信层可以有效地监测通信状态,保证系统在出现故障时的安全性,满足SIL3等级要求。 展开更多
关键词 故障-安全通信 通信协议 SIL等级
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四旋翼飞行器PID优化控制 被引量:9
13
作者 王史春 《河北科技大学学报》 CAS 2013年第5期457-463,486,共8页
针对四旋翼飞行器具有非线性,强耦合性,多输入的欠驱动系统的特点,研制出既能精确控制飞行器姿态,又具有较强抗干扰和环境自适应能力的控制器。为了达到更好的飞行效果,采用了传统的PID控制算法,但实际应用中需要对PID参数进行优化,提... 针对四旋翼飞行器具有非线性,强耦合性,多输入的欠驱动系统的特点,研制出既能精确控制飞行器姿态,又具有较强抗干扰和环境自适应能力的控制器。为了达到更好的飞行效果,采用了传统的PID控制算法,但实际应用中需要对PID参数进行优化,提出改进的PSO算法和遗传算法相结合的优化控制方法。为了优化PID参数,首先对飞行器进行动力性建模,再利用改进的PSO算法和遗传算法作PID参数优化。仿真和飞行实践的数据表明,相对于标准的PSO算法,飞行器有更好的鲁棒性和控制效果。 展开更多
关键词 四旋翼飞行器 建模 GA-PSO 优化 仿真实验
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基于伪谱展开的抛物型系统镇定与边界观测研究(英文)
14
作者 许超 任志刚 +2 位作者 欧勇盛 Eugenio SCHUSTER 于欣 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期793-800,共8页
模型截断设计方法在无限维系统控制中得到广泛的应用,但是其自身存在信息丢失的缺陷而限制了控制器对高频扰动抑制的性能.本文研究具有内部和Neumann边界控制的抛物型系统,其中系统采用边界测量.内部控制采用比例反馈形式,其中反馈增益... 模型截断设计方法在无限维系统控制中得到广泛的应用,但是其自身存在信息丢失的缺陷而限制了控制器对高频扰动抑制的性能.本文研究具有内部和Neumann边界控制的抛物型系统,其中系统采用边界测量.内部控制采用比例反馈形式,其中反馈增益核由Sturm-Liouville系统稳定性分析来待定;类似地,边界反馈的设计也采用待定反馈增益核的方式,最终对描述系统稳定性的Sturm-Liouville系统采用伪谱方法进行求解.数字仿真结果表明了该方法的有效性. 展开更多
关键词 截断再设计 设计再截断 伪谱展开 抛物型偏微分方程
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快速实时工业以太网的研究 被引量:4
15
作者 赵飞翔 冯冬芹 胡协和 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第16期238-240,共3页
实时工业以太网技术不能满足高性能运动控制领域对高同步精度和强实时性的应用需求。为解决该问题,利用快速实时工业以太网(EPA-FRT)中的快速通信调度和精确同步技术提高网络系统的实时性和同步精度,给出EPA-FRT的6层通信模型及2层网络... 实时工业以太网技术不能满足高性能运动控制领域对高同步精度和强实时性的应用需求。为解决该问题,利用快速实时工业以太网(EPA-FRT)中的快速通信调度和精确同步技术提高网络系统的实时性和同步精度,给出EPA-FRT的6层通信模型及2层网络结构。性能测试结果表明,EPA-FRT系统的通信周期在1 ms内,同步偏差在1μs内,能够满足高性能运动控制领域对网络通信的需求。 展开更多
关键词 快速实时工业以太网 运动控制 通信调度 实时以太网 时钟同步
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气动控制阀粘滞模型的改进与比较 被引量:2
16
作者 丛雨 谢磊 王树青 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2011年第12期234-238,241,共6页
Choudhury模型和双层二叉树模型在执行阀粘滞特性研究中应用广泛,但各自存在一定的不足。在详细分析各模型不足的基础上,给出改进方案,使得模型输入和输出符合物理特性。原模型以及改进后的模型在Matlab Simulink平台下完成了针对不同... Choudhury模型和双层二叉树模型在执行阀粘滞特性研究中应用广泛,但各自存在一定的不足。在详细分析各模型不足的基础上,给出改进方案,使得模型输入和输出符合物理特性。原模型以及改进后的模型在Matlab Simulink平台下完成了针对不同参数和输入曲线的粘滞现象的模拟与比较。根据ISA标准,改进后的模型与控制阀实际粘滞特性相符。 展开更多
关键词 气动控制阀 粘滞现象 美国仪器学会标准(ISA)
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基于多目标决策的工控系统设备安全评估方法研究 被引量:8
17
作者 贾驰千 冯冬芹 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期706-714,共9页
目前的工业控制系统(Industrial control systems,ICS)安全评估方法中,往往利用专家经验对系统设备受攻击的可能性进行赋值,主观性较强.针对这个问题,本文提出了一种系统设备受攻击可能性的量化计算方法.工控系统设备受攻击的可能性与... 目前的工业控制系统(Industrial control systems,ICS)安全评估方法中,往往利用专家经验对系统设备受攻击的可能性进行赋值,主观性较强.针对这个问题,本文提出了一种系统设备受攻击可能性的量化计算方法.工控系统设备受攻击的可能性与两个因素有关,该设备受攻击后,造成系统损害的严重程度与异常检测算法发现异常的时间长短.因此,通过对工控系统中的各个设备发动相同攻击,记录各个设备受攻击后系统敏感指标的变化情况与异常检测算法发现异常的时间,将敏感指标变化情况与发现异常时间作为量化指标,提出基于多目标决策的量化计算方法,计算出各个设备受攻击的可能性.本文以田纳西–伊斯曼过程(Tennessee-Eastman process,TEP)为例,验证了计算方法的可行性,得到了设备受攻击可能性的量化计算结果. 展开更多
关键词 工控系统 多目标决策 安全评估 量化方法
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气动控制阀Choudhury粘滞模型分析与改进 被引量:1
18
作者 丛雨 王树青 谢磊 《石油化工高等学校学报》 CAS 2010年第3期94-100,共7页
在现今研究气动控制阀粘滞特性中,Choudhury模型有着广泛的应用。对该模型进行分析,提出了改进的Choudhury模型,结果显示改进后的模型更好地描述气动控制阀粘滞特性。同时,给出了利用气动控制阀粘滞特性模型的参数(S,J)辨识结果,结果显... 在现今研究气动控制阀粘滞特性中,Choudhury模型有着广泛的应用。对该模型进行分析,提出了改进的Choudhury模型,结果显示改进后的模型更好地描述气动控制阀粘滞特性。同时,给出了利用气动控制阀粘滞特性模型的参数(S,J)辨识结果,结果显示利用改进的Choudhury模型的参数辨识误差率均小于5%,而利用Choudhury模型的参数辨识误差超过5%。最后,通过实际工业生产过程实例,验证了改进模型参数辨识的有效性。 展开更多
关键词 气动控制阀 粘滞现象 参数辨识
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无线HART安全技术的研究与设计 被引量:2
19
作者 何之栋 陆卫军 +1 位作者 钟晨 王海凤 《工业控制计算机》 2014年第9期1-4,共4页
针对无线HART网络协议,对协议的安全技术进行研究与分析,列举无线HART面临的安全威胁及协议中的相关措施,同时指出在安全方面的漏洞。对于安全技术重要的组成部分,设计并实现了一种基于资源有限的嵌入式平台下的安全管理器,采用合适的... 针对无线HART网络协议,对协议的安全技术进行研究与分析,列举无线HART面临的安全威胁及协议中的相关措施,同时指出在安全方面的漏洞。对于安全技术重要的组成部分,设计并实现了一种基于资源有限的嵌入式平台下的安全管理器,采用合适的密钥生成算法,预先生成的机制以及数据交换的操作方式满足了协议规定的实时性要求,占用系统资源较小。 展开更多
关键词 无线HART 无线网络安全 安全管理器 密钥管理
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智慧工厂的参考模型与关键技术 被引量:87
20
作者 张益 冯毅萍 荣冈 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期1-12,共12页
基于制造运行管理通用活动模型和工业4.0参考架构模型,系统分析了现有智慧工厂的相关概念、体系架构、制造模式和关键技术。定义了组成域及关系架构,提出一种智慧工厂的参考模型,并对该模型进行了充分性验证。为保证参考模型的有效性和... 基于制造运行管理通用活动模型和工业4.0参考架构模型,系统分析了现有智慧工厂的相关概念、体系架构、制造模式和关键技术。定义了组成域及关系架构,提出一种智慧工厂的参考模型,并对该模型进行了充分性验证。为保证参考模型的有效性和实用性,分析了支撑参考模型内在联系中各个环节所依赖的关键技术及其近期研究现状,为智慧工厂研究领域内的标准制定及应用实施提供了参考。 展开更多
关键词 智慧工厂 参考模型 智能制造 关键技术
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