船舶無線傳感器網絡中物聯網技術的應用

侯志楠

摘 要 隨著現代科學技術的發展，物聯網技術應運而生，實現了計算機技術和互聯網技術的有機融合，當前物聯網技術是較多領域中的關鍵技術。海上船舶信息溝通對于船舶安全具有基礎性。船舶無線傳感器能夠為海上船舶運維提供導航、海洋氣象預報等重要信息。因而船舶無線傳感器網絡中使用物聯網技術成為必然趨勢。文章從船舶無線傳感器網絡中物聯網技術的現實意義入手，探究船舶無線傳感器網絡的發展現狀，最終提出物聯網技術在船舶無線傳感器網絡中所發揮的積極意義。

關鍵詞 船舶；無線傳感器；物聯網技術；應用

中圖分類號 TP3 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）214-0139-02

船舶在海上運行時，要依靠無線傳感器同陸地進行信息交流，同時還要求能夠依靠網絡技術展開海上信息的收集分析，如航海路線、海上氣象問題等等。物聯網技術指的是利用新生的技術設備，如射頻識別技術、紅外感應器、全球定位系統等傳感設備，按照設定的算法實現網絡化鏈接，達到一種智能化的信息通訊以及技術識別、定位、監控管理的網絡技術手段。在船舶無線傳感器網絡中導入物聯網技術手段，能夠擴大和延伸船舶無線傳感器網絡中的信息溝通的準確性和全面科學性。

1 船舶無線傳感器網絡中物聯網技術應用的現實意義

1）船舶無線傳感器網絡具有規模大、密度大的特點，這就要求在設置大量的無線傳感器，而一旦在航行中傳感器出現故障問題，就會直接影響信息數據的準確性。物聯網技術能夠實現數據的在線傳輸和應用，及利用大數據技術手段，建立航行數據庫，能夠對傳輸的各類數據進行總結分析，得出最佳的信息情況。

2）船舶無線傳感器網絡具有資源限制性。無線傳感器單一節點所傳輸的信息資源數量較少，另外無線傳感器需要更換電池，但是受到地理位置的影響以及物理影響，一些傳感器往往不能及時更好電池，因而不能有效地發揮功能作用，因而在使用過程中如何實現能源的節約成為船舶海上航行的主要難點之一，實現物聯網技術的導入，能夠有效擺脫對各類傳感器的依賴，通過網絡和計算機來展開數據的手機和信息的共享。

2 船舶無線傳感器網絡發展現狀

無線傳感器網絡由傳感器節點、匯集節點和管理節點組成。其工作流程是由隨機拋撒出數量眾多的傳感器節點，各節點在所落位的地區自行組建成網絡系統，并且對監控對象進行監控，將監控信息通過已經設定好的路由協議傳輸到匯集節點，然后經過網絡、衛星等設備傳輸到管理節點，終端用戶從管理節點中獲取有用的信息資源。由此實現海上船舶航行的各項數據的采集和應用。

船舶無線傳感器網絡是基于無數的傳感器節點實現的，嵌入式的傳感器在信息數據處理方面、存儲能力方便和通信能力上都具有一定的局限性，需要采用多條路由來彌補不足，另外傳感器節點同匯集節點、管理節點需要三方面的相互協同，信息溝通，傳達各種指令。作為物聯網技術的核心技術的無線傳感器網絡技術，在生產領域得到了大幅度的使用。對于船舶無線傳感器網絡中物聯網技術的應用主要是物聯網技術如何在無線傳感器網絡中體現出來的過程。

3 船舶無線傳感器網絡中物聯網技術的應用表現

物聯網技術在船舶無線傳感器網絡技術中的關鍵技術中發揮主要的技術指導作用。船舶無線傳感器網絡中的關鍵技術正是當下物聯網技術在其中所發揮的作用[1]。

3.1 網絡通信協議保護技術

1）網絡通信協議保護技術是一種完整的信息安全系統，在無線傳感器網絡中應用目的主要是對用戶身份進行認證和確保信息的不可否認性，也兼具對數據保密性和完整性的保護，在船舶無線傳感器網中通信協議保護技術要求能夠對傳感器節點多發出的各類信息數據進行篩選。對一些數據信息進行甄別，對錯誤的內容進行區別。該技術手段是物聯網技術中的信息安全技術保障技術[2]。

2）安全套接層協議是由Nctscapc公司提出的應用安全協議，整個安全系統包括服務器認證、用戶認證和確保數據完整性和保密性的信息保護技術組成，能有效的提供對信息安全的保護和驗證數據真實性，但無法提供數字簽名來證明信息的不可否認性，物聯網技術為船舶無線傳感器網絡提供確保信息保密性。該信息安全技術能使傳遞過程中傳遞信息分開獨立簽名，在確認傳遞中所有信息的不可否認性同時，能將信息分段獨立顯示給該段信息相關參與傳遞方，如傳感器節點能夠將各個節點所收集到的資料通過多條路由線傳遞給匯集節點和管理節點，對所接收的節點信息能夠進行再次的認證，確保流程中所傳遞的信息的合法性。以數字證書技術為核心的身份認證系統，能夠準確的驗證無線傳感器網絡中傳遞各方身份。數字證書技術是特定機關對網絡中進行活動的各方進行身份編號記錄，以確定其身份的信息安全技術，其原理類似于網絡身份證。

3）確保無線傳感器網絡中各方傳遞行為的不可否認性。該項服務是安全電子傳遞協議的核心內容，使用的核心技術為數字簽名：具備簽字方不能否認、無法被偽造、能夠被驗證特性的基于信息加密（公鑰加密算法）的信息安全技術；數字指紋：又稱數字摘要，是對數據進行加密同時摘要一段信息成為數據的“指紋”來驗證信息是否真實的信息安全技術。除這兩項技術外，還有數字證書及雙重簽名技術等信息安全技術[3]。

4）安全性分析。通過信息安全技術對整個支付環境進行檢測，確定用戶傳遞環境的安全性，有加固信息系統中軟件系統的作用，對傳遞中產生信息的安全有較好的保障作用。

3.2 網絡安全協議技術

1）安全協議是信息安全技術根據計算機網絡中進行活動多年積累的經驗，建立的較為完善的網絡環境安全檢測和保護系統和信息系統安全檢測和保密系統，主要實現安全驗證功能，信息加密功能和保護用戶整個網絡活動環境安全功能。網絡安全協議是物聯網技術長期奠定和總結出來的安全技術手段。

2）網絡安全協議技術為無線傳感器網絡提供了安全的信息管理。當前給予物聯網技術的安全協議技術包括信息加密協議、密鑰管理協議、數據驗證協議、安全審計協議及防護協議，才能全方位的保障大數據時代信息安全。

3）加密協議是指能授權控制加密信息，使其無權被沒有權限人員讀取和能讀取加密信息并轉化為公開數據在網絡中傳輸的協議。其核心理念是對數據保密性劃分不同授權等級和對加密解密算法也劃分不同安全等級，是用戶擁有能夠對保密性要求不同的信息進行直接管理的便利，同時不會擔心信息泄密[4]。

4）密鑰管理協議是將密鑰被生成到利用的所有步驟進行分級授權保護，保證密鑰的封閉性同時也能做到靈活的使用。例如密鑰的生成、分發授權于金融機構使其能夠生成密鑰分發給傳遞中支付方，使其能生成數字簽名保證信息不可否認性，而最終的密鑰公證則授權與特定機構，以驗證信息的真實性。數據驗證協議，是對用戶將要使用數據進行安全驗證的協議，驗證大數據時代活動中交換的數據是否具有端級簽名和個人簽名。安全審計協議，協議內容是對大數據時代活動中所有有關安全的事件進行收集、檢測和控制，起到危險防護的作用和對危害安全事件進行追責的作用。

5）防護協議。防護協議內容包括除防病毒卡、干擾儀等物理防護措施，還有對信息系統中的保護數據例如包過濾審計表進行控制和保護的協議，對一些保密參數例如密鑰等進行保護和控制的協議，防止入侵和防止用戶失誤影響信息保密效果[5]。

物聯網技術提供了較高技術水平的計算機技術和互聯網技術，改善了無線傳感器網絡中常常出現的傳感器失誤以及資源浪費等問題。另外物聯網技術還為無線傳感器網絡提供精確的計算能力，通過數據庫的數據，對比管理節點所呈現出來的信息資源，為船舶在海上的航行提供了及時準確的導航、氣象預報以及航線規劃等等。另外還解決了無線傳感器網絡本身所具有的資源限制的問題。

4 結論

綜上所述，物聯網技術在船舶無線傳感器網絡中的應用，為海上船舶生產活動提供了準確的全球定位，方便在船舶出現故障時，及時展開救援活動；為海上氣象活動展開跟蹤報道，為船舶的航行提供天氣參考等等。可以說物聯網技術推動船舶無線傳感器網絡不受外界影響，更加準確科學。因而實現船舶無線傳感器網絡中的物聯網技術應用研究至關重要，目前物聯網技術為無線傳感器網絡提供了網絡通訊安全技術和網絡安全技術，從根本上推動船舶無線傳感器網絡的全面、系統、科學發展，提高其在船舶航行中的重要地位。

參考文獻

[1]李剛.船舶無線傳感器網絡中物聯網技術的應用[J].艦船科學技術，2018，40（6）：178-180.

[2]侯星.物聯網技術在船舶企業物資管理中的應用研究[D].鎮江：江蘇科技大學，2016.

[3]徐晶. 船舶管件精益化制造物聯網系統研究[D].廣州：廣東工業大學，2014.

[4]肖同悅.基于物聯網技術的集裝箱堆場裝卸資源配置優化研究[D].大連：大連海事大學，2013.

[5]楊虎.基于物聯網技術的船舶遠程監控系統的研究與實現[D].鎮江：江蘇科技大學，2013.