第7章 物联网安全技术应用

物联网机房远程监控预警系统
• 背景和意义
• 目前,全国现行的高速公路机电系统的通讯传输 模式普遍采用节点式架构,也就是通过层层汇聚 来形成了点-面-网的传输模式。在设备端或信号 的采集端都会建设若干的无人值守机房,机房内 安装信号汇聚以及传输设备,而设备的运行工作 状态直接影响数据传输效率,进而对整个路网的 运营都会造成直接影响。因此,要严格保障机房 设备的安全、可靠的运营,尤其是减少周围环境 变化对机房内设备运行的影响。
物联网无线门禁系统
• 无线实时联网门禁系统是应用无线传感技 术，对无线一体化智能宾馆锁实现无线联 网，其本质上就是一个物联网系统，所以 也可以称为物联网无线门禁系统，就功能 而言，在办公楼宇的场合完全可替代传统 的有线联网门禁系统。该系统由无线一体 化智能宾馆锁、主控器（含天线扩展模块） 及管理软件组成。智能宾馆锁与主控器之 间是通过2.4GHz无线频段进行无线通信。
物联网安全技术应用
1.物联网机房远程监控预警系统 2.物联网门禁系统
物联网安全技术
• 《物联网安全技术》介绍信息安全的基础知识，概述物联网的基 本概念和主要特征，分析物联网所面临的安全挑战，提出物联网 安全的体系结构，同时阐述物联网安全主要的关键技术；分别从 感知层安全、网络层安全、应用层安全及安全管理等方面对物联 网安全进行了介绍，包括传感器网络安全、RFID安全、核心网安 全、移动通信接入安全、无线接入安全、数据处理安全、数据存 储安全、云安全、安全管理等，并举例说明物联网安全技术的典 型应用，最后对物联网安全技术的发展趋势进行了总结。
系统功能
• 1.信息采集 • 传统的方式是采用人工现场检测并记录,既费时又费力。本系统可以通过内
部数据采集单元,采集并记录机房环境的信息,然后数字化并通过2G网络传送 至集中管理平台系统。只要记住各机房相关的ID号,就可以实时了解机房现 场情况。同时,若机房增加其他检测传感器,如红外报警、烟雾报警等,也可以 接入本系统的数据采集单元中,实现机房全方位的信息采集。当机房有外人 入侵、火灾隐患等情况时,系统会以手机短信的方式第一时间向管理中心及 相关人员报警。 • 2.远程控制 • 当发现机房环境异常时,可以利用本系统控制相应的设备进行及时处置,如温 度变化,则控制空调器或通风设施进行温度调整。另外,可以在机房增加其他 控制设备,如消防设施或者监控设施、灯光等,都可以利用本系统实现远程自 动控制。
• 门锁管理电脑上需要有本公司提供的专用Ukey（或叫U盾，插在电脑USB接口上，形似优盘）系统才 能进行有效操作，系统密钥与Ukey 进行双重加密。每把门锁及每张门卡上均有用户唯一的密钥，无 法复制以防止外界破解和进入。无线门锁采用干电池供电，一般可持续使用1年以上，而目前多数的 有线门禁的门锁是通电工作，只要断电所有门都自动开启，公司的安保将受到严重影响。
根据以上对整个机房环境的分析,解决无人值守机房环境保障问题,需要从下面三点进行突破: 1、 机房短暂停电又再次恢复供电,机房空调器需要及时干预并使其发挥作用; 2、 由于机房未能及时来电或者空调器本身发生故障时,机房环境温度迅速升高(降低),超过设备 工作温度阈值时,应及时能够给予相关人员预警或告知。 3、建立独立有效的监控预警系统,在高速公路机电系统出现问题时,能够保证有效的进行异常信 息发送。
• 集中管理平台
• 利用专业开发的短信平台软件,实现短信集中管理的功能,主要提供平台管理 人员配置短信业务和查询历史的收发情况,接收客户端请求,通过合理的调度, 实现与收发渠道的实时交互,从而真正将短信发送出去或接收下来。
• 效益分析
• 1. 降低能源消耗。在机房内安装照明、温度监控系统,通过监控室内的照明 度、温度等来自动调节电灯和空调的温度,从而达到节能的目的。
• 3.集中监控预警 • 在管理中心设置一套集中监控预警管理平台,可以实时收集各机房的状态信
息,并分析相关信息内容,根据现场信息反映的情况,采取相应的控制和预警方 案,集中统一管理各机房的工作环境。
•
• 系统组成 • 系统具体实现以及部署如图所示,主要包括采集单元、控制单元、网络传输
单元、集中处理单元等几个部分
• 环境监测是物联网的一个重要应用领域[7],物联网自动、智能的特点非常适 合环境信息的监测预警。本文所研究的机房环境远程监控预警系统结构主要 包含三个部分:
• 感知层:数据采集单元作为微系统传感节点,可以对机房温度信息、湿度信息 等进行收集,数据信息的收集采取周期性汇报模式,通过2G网络技术进行远程 传输。
• 在高速公路建设中,几乎所有无人值守机房都坐 落于野外,自然环境恶劣,并且一般机房的温控设 备(主要指空调器)均使用农用电网直接供电,农
业电网有着十分明显的伴随农业活动的变化而 变化的供电特性,农忙季节频繁停电或者造成电 压过低过高的情况时有发生,在供电出现异常后 机房UPS会启动,收费站区发电机组稍后也会启 动,这些都保证了高速公路大部分机电系统的持 续运行,但由于机房空调器使用的农电直接供电, 停电后将停止了运行,由于设备自身原因,即使恢 复供电(包括发电机供电)也不能自动启动,必须 人为干预才能开机工作,造成设备正常工作时间 减少。同时,机房内的环境异常变化情况也没有 有效的传输手段,将异常情况通知相关人员,往往 在发现时,已经造成不可挽回的损失。
• 2． 提高办事效率。实现远程监控后,可以实现实时检测,减少了每次出行时 间,提高了办公效率。并且可以将数据进行数字化存储,实现了无纸化办公模 式,最大程度的减少纸质消耗,节约成本。
• 3. 减少交通能源消耗。可以不必乘坐交通工具进行现场监测,节约交通能源, 降低污染的排放,保护了自然环境。
物联网门禁系统
• 网络层:采用通信运营商的2G通信网络(主要是短信方式)实现互联,进行数据 传输,将来自感知层的信息进行上传。
• 应用层:集中监控预警管理平台部分,该平台主要包含用户认证系统、设备管 理系统、智能数据计算系统等组成,分别完成数据收集、传输、报警等功能 构建起面向机房环境监测的实际应用,如机房环境的实时监测、趋势预测、 预警及应急联动等。
• 采集单元 • 系统采集单元,主要功能是负责采集机房内的温、温度,经过相应的电路处理,
完成温湿度信号的采集、A/D转换和显示等功能,同时根据设定的温湿度预置, 完成超限报警信号的输出功能。 • 控制单元 • 在机房内市电供电停止后,空调器断电停止,一般经过几分钟发电机组启动并 替代市电对所有用电器供电,此时,空调器获知来电信号,空调自启动单元自动 开始工作,十秒钟后,空调器自动打开,并开始以智能模式工作,温度自动恒温在 25摄氏度。 • 网络传输单元 • 本单元是利用手机SMS模块加工而成,并配置锂电子电池以保证无电环境下 的续航工作。SMS模块经电路改造后与前面三个电路单元衔接配合,触发信 号作用于SMS模块后即可将自定义信息内容发到系统集中控制单元,同时相 关人员的个人通讯工具(手机)上也获得,相关人员接到告警信息即可通过信息 判断告警位置,并迅速做出反应,从而起到有效保护无人值守机房内设备的作 用。
系统的安全性说明
• 门禁系统对安全性要求很高，本系统在安全上的安全等级等同于网上电子银 行，比目前大多数有线门禁系统要安全可靠得多，具体有以下几点保障措施。
• ① UKey(U盾)使用 • ② 动态密钥 • ③ AES加密 • ④ Wi-Fi通讯支持WPA2- AES加密 • ⑤ 异常数据报警
• ① UKey(U盾)使用
需求分析
综上所述,造成了无人值守机房内 的工作环境无法及时有效的保障, 对设备正常运行形成安全隐患。 如果停电发生在夏季,空调器停止 运行超过一小时,机房温度就将超 过设备正常工作的上限温度,高温 足以使大部分机电设备停止运行 甚至造成不可逆转的损毁。解决 因环境温度过高(过低)而造成设备 损坏或异常的问题是无人值守机 房现有环境下最迫切和最具价值 的举措。这个举措,将会有效避免 巨大的维修费用支出、有效避免 运营成本升高、避免产生社会负 面效应。
• 根据实际需求情况的分析，系统应具备以下主要功能：
• 门禁管理功能需求：
• 需要对所有持卡人进行分级管理，每个工作人员都有相应区域的通行权；
• 当网络故障时，每个门禁控制单元都可独立运行，避免系统因其它原因而瘫痪；
• 系统控制中心可实时了解每个门禁点的状态；
• 当出现非法开门等异常情况出现，系统可发出报警，同时启动相应的系统的联动控制。
解决方法
系统架构
物联网模型ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
目前物联网体系架构大致被公认为有三个层次,底层是用来感知数据的感知层, 第二层是数据传输的网络层,最上面则是内容应用层[3][4],具体描述如下。 感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等,主要 作用是识别物体,采集信息。网络层包括通信与互联网的融合网络、网络管理 中心和信息处理中心等。网络层将感知层获取的信息进行传递和处理。应用 层是物联网与行业专业技术的深度融合,与行业需求结合,实现行业智能化。在 各层之间,信息不是单向传递的,也有交互、控制等,所传递的信息多种多样
物联网无线门禁系 统优势
• 1.无需布线、安全可靠、低功耗 节能
• 2.能对门锁状态进行实时管理， 智能、美观、维护方便
• 3. 可实现一卡通用，管理、授权 应用方便
• 4.可与有线门禁系统配合使用
• 为了体现门禁管理的现代化、功能化、人性化、合理化，对该系统要求采用成熟、实用的 系统，并具备将来的可扩充和升级，从而保证该智能化系统工程能够在将来相当长的时期 内实用、适用、够用。在以经济实用、适当超前为原则，重点控制系统规模和造价，以尽 可能高的性价比，为用户提供经济、实用、先进的智能化系统。
• 用户所配置的门禁管理系统需要采用国际先进的系统结构，确保了系统在脱机状态下的 可靠性较高，在联机状态下的实时性强的特点。
先进性，可靠性，抗干扰性，安全性，低功耗，无线信号无盲区覆 盖，扩展性