物联网理想架构的重构和反馈：实现智能组网、设备共享和定制化需求

阵列14（2022）100148物联网理想架构的实现陈启宇a，林春良a，b，*，陈仰义aa国立中兴大学电机工程系，台中，402，台湾b国立中兴大学永续农业中心，台中，402，台湾A R T I C L EI N FO保留字：物联网（IoT）医疗保健应用云计算A B S T R A C T随着人们习惯于信息服务的普及，沉浸式体验被强调，这推动了虚拟现实的蓬勃发展。在实践中，设备受其计算能力的限制，依赖云计算来完成提供的整体服务。因此，物联网（IoT）技术应运而生，以应对这一需求。作为一个理想的物联网，除了轻量化之外，最理想的是具备以下特点：设备安装方便、智能组网能力、多领域设备共享，可定制，满足各种需求。 然而，目前大多数物联网都是“互联网”，而不是“物联网”。目标互联网缺乏互操作性，因为各种“设备”之间的不兼容的通信协议和接口特征导致 不同的 通信协 议和接口 特征。因此阻碍了其适用性。本研究提出了重构和反馈两个新的思想。前者意味着系统能够智能地改变传输路径。后者使系统能够在接收刺激时实时做出适当的反应和行动根据这两个因素，我们构建一个有意识的系统，作为“理想物联网”的核心。 对于实际操作框架，我们建立一个服务模型，将不同的数据形式与反馈集成在一起。我们通过实现一个用于长期医疗保健的紧凑型物联网系统来1. 介绍物联网（IoT）揭示了将所有数字和电子设备连接到信息世界的概念，旨在提高人类生活质量并探索超越传统思想的创新应用。物联网的目标是各种设备可以顺利和持续地合作，以正确的识别和适当的时机补充每个对象。自2008年提出这一想法以来，物联网已被广泛应用于智能城市[1，2]、安全、工业制造、农业[3]甚至林业[4]，其中医疗保健是最受欢迎的应用之一，因为它有可能引发远程医疗等多种医疗应用监测、慢性病、老年人护理等[5IoT还激发了许多创新的商业模式。[11]的研究讨论了物联网设备如何组织消费者物联网的前沿可以大致分为可穿戴设备、便携式仪器[12]、安全性[13，14]、通信协议比较和优化[15[18由于技术和规模经济的进步，硬件成本逐年显著降低。因此，先进的传感器被集成到各种系统中。然而，即使各种传感器被采用到某些领域，物联网应用的范围仍然有限。这是因为物联网的概念目前仅限于传统的互联网OSI 7层模型（ISO/IEC 7498-1）结构。尽管有研究任务试图改进架构，例如五层架构，其中还包括处理层和业务层[21]，但整个系统仍然被设计为柱状结构。因此，不可能勾勒出人与物之间互动的蓝图。此外，目前从测量设备到服务系统的网络拓扑大多是垂直整合的，其功能还难以扩展到各种应用场景。那里 有 被 许多 论文 讨论 IoT 以来 2000. 的研究方向和领域相当多样化。[2]的作者收集了一些相关的智慧城市方法，并对其进行了比较，为城市物联网的设计提供了一个通用的参考框架。本文观察到了不确定性和这种框架所引起的问题* 通讯作者。国立中兴大学电机工程系，台中，402电子邮件地址：chunlin@dragon.nchu.edu.tw（C.-L. Lin）。https://doi.org/10.1016/j.array.2022.100148接收日期：2021年12月5日;接收日期：2022年2月14日;接受日期：2022年4月1日2022年4月19日网上发售2590-0056/© 2022作者。爱思唯尔公司出版这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）的开放获取文章。可在ScienceDirect上获得目录列表阵列期刊主页：www.sciencedirect.com/journal/arrayC.- Y. Chen等人阵列14（2022）1001482Fig. 1. 分化能力图。面对庞大的综合网络。[22]的作者提出了物联网需求，分为三个类别和几个项目。传输类别包括延迟、带宽、能耗和开销;存储类别包括存储平衡和恢复;计算类别具有计算加载、优先级和定价。这项工作与Zanella的方法不同，它使用集中式计算来专注于边缘计算，以满足大规模集成网络的需求。在参考文献[3]中，作者使用主成分分析（PCA）进行数据压缩和异常检测，并将边缘计算的概念划分为详细的步骤，端点设备计算和雾计算。该尝试旨在通过计算来自服务器上的端点设备的数据并实时更新PCA到雾计算设备的参数来优化PCA模型。 这使得物联网能够在面对多样化的环境时纠正参考文献[2随着时间的推移，物联网的功能必须得到完善。新的网络体系结构不再是基于传统的互联网模型来讨论计算的分布或扩展，而是通过考虑整体服务和应用来处理整个系统。研究任务[23]提出了自适应框架和平台即服务模型的概念。它强调了独立于应用的分散服务和相同设备的各种物联网应用如所描述的，IoT系统的特定特性存在于跨域应用或服务中。因此，机器智能的发展势在必行。然而，以往的研究大多表现出对数据量的高度依赖性，使其发展受到数据收集速度的限制[24]第二十四话作者提出了另一种机器智能，命名为“以人为中心的认知计算”。也就是说，人类通过他们自己的感知器官意识到周围环境，输入。输入信号通过神经传递到大脑，用于记忆、分析和学习。人类还通过神经系统感知对各种身体部位的反应，以做出适当的反应。[25]的任务提出了一段边缘/云计算透明性和物联网计算拓扑，以共享不同服务单元的数据和多设备管理。然而，这种设计使得物联网架构有点沉重，导致部署这些应用程序单元时成本更高。在参考文献[26]中，作者提出了标识符/定位符分离和身份到标识符分离方案来实现上述要求。为了解决上述关键问题，本文提出并构建了一个轻量级物联网原型系统。 我们定义了两个主要的表征理想物联网的特征，即这是拟议计划的核心部分。重构就是通过三种方式智能地改变传输路径1. 自保路由传输：所提出的小区网络系统具有自建网络功能。 如果在数据传输过程中传输路径损坏或繁忙，系统将自动选择下一个最短的单元进行数据传输传输2. 自动更换电池：当传输单元损坏时，可以手动或通过库存盒更换单元，并且单元将自动连接到传输路径而无需复位。3. 可变性传递路径：当用户佩戴身份设备时，该设备可以充当传输单元，允许整个蜂窝网络改变其传输结构。反馈有两种模式：反应和反射。响应就像是赋予整个物联网系统一种思考能力。当数据被传输到服务器时，相应的计算资源相应地响应。反射，另一方面，类似于人类的神经系统，它在接受刺激时实时反应和行动。基于这两个特征，提出了一种更为理想的物联网结构--“意识系统”，它由记忆、识别、反应、适应四个主要象限组成。将解释象限的职责以及它们如何相互作用在正文中。此外，一个划时代的网络拓扑结构，命名为“ 干 细 胞 网络” ，它 模仿 生物 干细 胞的 功能 ，形 成一 套间 质传 输系 统，还提出了现实世界和数字物联网世界之间的通信。在一家老年保健中心进行了原型实现和验证。2. 想法说明生态系统是生物与环境中的非生物组成部分的共同体，它们相互作用，环境构成一个完整的系统。目前的物联网系统大多是孤立的，无法开放和轻松连接到环境或其他系统。 这一事实使得它不可能物联网将成为一个生态系统。本文提出了“生物设计“的思想，并提出了一种仿生物联网架构，以实现理想物联网的特征。先谈个体，强调生命体与环境的相互作用和循环。一般人类的生活由三部分组成：传感器和运动、信息传输网络和认知学习能力。我们提出的物联网架构模仿了后两种，其中干蜂窝网络（SCN）描述了消息传输组件，而意识系统（CS）描述了认知组件。2.1. 干细胞网络干细胞是未分化或部分分化的细胞，其可以变异成各种类型的细胞;这种性质被称为“潜能”。自我更新是另一个重要的财产，它是去的能力通过细胞生长和细胞分裂的许多循环，同时保持未分化状态。至于传输系统，可以广泛使用的物联网可能不再从信息论的角度进入。相反，从生物细胞的角度进行讨论是合适的。主要区别在于传统的网络结构是预先设定一个要实现的目标，并将目标分解为不同的具体过程，最后完成具体的实现。我们的方法我们利用干细胞的两个特点，即，po-稳定和自我更新。如图1所示，干细胞的潜能特性分化成各种组织细胞，而基础细胞分化成各种组织细胞。C.- Y. Chen等人阵列14（2022）1001483图二. ORID机制的描述。图3. 图示了拟议的意识系统。模块分化成各种功能细胞。由于电子设备本身不能复制，因此我们引入了自我更新的特性。期望所有设备可以流畅地更换，而不需要像传统IoT中那样复杂的参数设置。基于特征类比，我们将这种传输系统命名为干细胞网络（SCN）。为了简化表述，只规定了几个最小单元（即小区）的定义，物联网的具体实现由每个单元本身的交换完成。细胞的基本定义如下：每个细胞都是从干细胞进化而来的，这意味着所有细胞都具有共同的特征。每个细胞的唯一标识使所有细胞可区分。细胞之间可以相互交流。细胞可以适应环境和交替的行动模式或模式。2.2. 意识系统物联网收集现实世界中对象关注的实时信息。主要问题是“如何有意义地处理这些异质信号？”ORID是一种小组讨论方法（也称为焦点对话方法）[27]，通过他们的最初反应和解释来移动客观信息，以得出可靠的结论。图2解释了人类如何认知实际数据并处理其响应以进行分析和决策的过程。我们提出了一个系统架构的灵感来自ORID。 这个想法包括四个象限：记忆，识别，反应，适应成一个完整的平台。与以往的研究不同，我们使用“四象限”来定义它的基本元素，而不是块或层。这四个要素彼此密切相关，而不是相互独立执行计划和施工。如图 3、CS由四个象限组成。一是“Memory和压缩。关于与其他象限的交互，需要三个存储区：运行时管理信息、Meta- White Data和Smart Tangram Pattern。运行时管理信息记录系统各部分的运行状态，包括授权、环境和连接质量。元白数据记录了所有终端对象获取的有效特征，包括时间、数值、上行路线、周围对象参数等;智能七巧板记录了数据结构，包括原始数据样本、代表意义、解释;还包括系统运行规则和变化历史。这一部分的重要性在于使数据得到合理的整理。它可以将数字数据还原为现实，并定义合并新对象的程序。其次，设备，并解释从端部传感组件返回的信息。由于大多数放置在人们生活中的传感器越来越复杂，因此不可忽视的问题不是缺乏数据，而是物理环境与数据之间的明确关系。例如，烘箱内或加热器中的温度测量起居室可以使用类似的传感器，但是具有完全不同的控制策略。该象限的目标是通过跨时间、空间和类型解释接收到的信息来区分传感器的使用或场景。又因为解释的方式可以根据记忆象限的内容而改变，所以称之为再认。如果当这个功能或程序来到现实世界时，上面的叙述很难理解，本文提出了一些可以作为设计指南的思考方向：i）如何构建边缘设备的状态机。（二）谁可以提供信息及其格式。（三）答复对象、答复规则和所含信息。接下来，相关对象或相同的最终对象。整个系统通过这些信号与用户交互。其中，该象限可细分为两个方面：响应和反射。这两个方面的主要区别在于，Response需要先经过Recognize，而Reflex则不需要。一般来说，Response需要经过较为复杂的计算过程····C.- Y. Chen等人阵列14（2022）1001484见图4。 CS的结构甚至可以与其他数据分析系统连接，获得更可靠、更稳定的信号反馈。反射经过一个简化的过程，例如阈值、间隔或信号存在，以获得最小的反馈延迟。它通常用于紧急情况或最高优先级的反馈。最后，当一个系统被开发时，它自然会有一个或多个目标，并满足不同的需求。然而，需求可能会随着时间的推移而变化，甚至需要适应当地条件。本研究的系统架构假设在早期设计阶段考虑以下问题：i）创建新的规则，以响应新的需求。ii）根据不同的应用使用不同的参数。3.取消过期或不再适用的服务。再-“适应“象限的责任其规则的制定可以基于应用领域的专业研究和分析的结果，或从机器学习分析的内存信息中开发。3. 案例研究和框架设计老年疗养院是进行实验验证的合适场所。在进行实地调查后，本研究计划了一系列服务并创建一个模拟场。医院信息系统（HIS）已经比较成熟。因此，本研究任务不涉及HIS 已经具有的功能的任何细节。早期预防和控制疾病是保持健康身体状态的关键。这些可以通过定期和定期测量和记录身体或身体功能的状况或状态来完成。尽管生理测量产品已经在市场上得到广泛开发，但仍然不能有效地生成或收集常年数据。主要原因是目前收集测量数据的方法严重依赖于繁琐的人工操作。目前，大多数仪器的数据数字化还停留在半自动化阶段。 即使对于一些先进的仪器，可以自动上传数据，大多数仪器多个用户的情况，导致数据格式不兼容。此外，各鳄鱼品牌提供的数据库访问规范均为自主开发。因此难以 在实践中集成不同厂家生产的仪器。3.1. 为例本节提出了一个简单而完整的解决方案，作为案例研究的模拟领域在该方案中，所有仪器都可以自动上传数据，并带有详细信息和ID代码，并集成到一个统一的数据库中。在实际的医疗保健应用中有各种动态和静态测量。前者根据住院医生的病情设定跟踪要求，并通知在职护理人员协助测量，如糖尿病患者需要的强化血糖监测仪。常见的例子包括血压、血糖、尿酸、体温计、体重等。静态测量意味着仪器可以在初始框架完成后持续测量居民。本课题研制了一种生理检测床垫，帮助护理人员监测病人的卧床状态，睡眠时间、姿势、心率和呼吸。此外，长期床垫数据被收集并用于分析患者的睡眠状态，并在检测到异常心跳或呼吸时发出警告信号。第二部分是识别方法。心率测量手镯用于此目的。手镯自动取代身份证代码到仪器。然而，随着需求的多样化，新开发的设备可以通过既定的格式和程序被纳入系统中，例如，人脸识别技术。手镯证实了-通过定期的心率检测来了解病人的状况。当系统接收到用户状态的信息时，它继续执行访问控制或区域管理。由于手环配备了人脸特征进行识别，因此可以实现多因素认证应用。3.2. SCN的结构设计由于SCN是物联网的传输通道，因此它具有低功耗，小尺寸和离散数据的特点通过标准化的接口，它可以与各种仪器相结合。根据仪器的类型和用途，这里的单元分为有源、状态、传输和集线器。其中，活动单元指的是故意使用或可以响应指令而被激活的对象。身份单元是指一种代表个人身份的物体，而不是故意使用的物体，它被内置在本研究的个人身份识别手镯传输单元传输数据分组以在活动单元和集线器单元之间进行通信集线器单元是与CS的接口其细节解释如下。四种类型的小区完成SCN的三个特征1) 传输前自动状态检测主动单元自动感知相邻状态单元的信息，接收其匹配仪器的值，并将其打包成数据包后发送。由于本研究的重点是健康照护，因此状态单元设计仅包含住院医师与护理人员。因此，每个活动单元被指定为在激活时接收最多两个状态的单元。2) 连续重复连接传输SCN的目的是提供一个广域和轻量级的传输网络。因此，不期望集线器单元像Wi-Fi路由器那样密集地布置。当一个传输单元不能直接将数据包传递到集线器单元时，需要引导它通过其他传输单元进行连接。然而，这导致另一个问题，即过于复杂的路由规则将增加计算传输信元的难度，这违反了C.- Y. Chen等人阵列14（2022）1001485图五. 意识系统的图形配置。见图6。 活动单元和仪器之间的链接。轻量化原则。在不使用复杂路由规则的前提下，为了避免数据包在网络中产生回声，在传输信元中包含极性设置。发送单元将数据包的极性与自身进行比较，以确定传输方向。3) 自适应网络环境根据上述特征，传输单元检测信号范围内的集线器单元和其他传输节点，并根据环境设置自己的极性。在发送单元完成初始化和极性设置之后，它将能够接收来自状态和活动节点的数据包。当活动单元被激活时，即仪器完成测量，它检测状态节点信息，并通过发送单元向集线器单元发送数据包。3.3. CS的结构设计CS的架构如图4所示，每个单元对应于一个象限。物联网的最大特点是它通过各种传感和驱动机制连接现实和虚拟。为了处理通过SCN传输的目标信号，CS的第一步是建立连接接口，称为解释单元。解释单元最初处理从SCN发送的数据分组，以促进随后的以太网连接。它完成了对数据的初步处理，方便了以太网上的后续通道。当数据包来自SCN时，解释单元检查和验证校验和，以确保传输数据的正确性。由于数据包需要通过以太网，因此解释单元还负责加密和解密，以确保公共网络的传输安全。理解单元的作用是将数据扩展为高级格式。它包括数据解压缩，解密和格式转换。也就是把数据转换成信息。对象的信号通过虚拟数据被重定向到物理意义。例如，它将生物电阻值转换为体脂秤。物联网的一个重要特征是通过实时反馈与用户进行交互。它由反射单元和响应单元两部分组成，主要用于产生反馈信号。两者都引用Recipe块的定义来确定反馈的对象和内容。Recipe块存储反射和响应单元的参数。反射单元对测量仪器的反馈仅取决于输入信号，使用户立即做出反应。响应单元参考数据库中的信息来生成反馈信号，使用户得到充分分析的反应。由于物联网随着现实世界的应用而不断变化，因此不可能通过固定的参数设置来处理这种变化的情况只有自适应单元可以将来自响应单元的所有反馈与存储块中的信息集成，以改变配方块中的参数。对于“内存”象限，有两个配方块。在存储块中有四种存储类型，即， 简单、组合、复杂和实时。简单类型存储单一数据，如重量或温度。组合型数据相互支持，如血压、收缩压和舒张压。这些都是相关数据，不能单独使用。例如，通过人脸识别获得的特征向量应该仅由其他模型解释。只有被存储的关键信息被分类为复杂类型。实时类型用于对时间敏感的数据，即数据将在有限的时间内过期4. 实施和示范如图 5、我们首先定义单元格名称，用于下一节的解释。图6示出了电池和设备的连接。4.1. 干细胞网络的实施Nordic nRF24L01作为主要物理载体，实现物联网信号传输。如图5所示，单元的结构涉及活动单元、状态单元、传输单元和集线器单元。TX和RX是基于uART协议的数据传输隧道，参见图6。 操作流程图在图7中示出，其描述了活动和状态单元的操作过程。活跃细胞和状态细胞都定期检查它们是否被特化。如果没有，则单元保持等待外部信号以通过Rx发出专用信息，并将其存储在单元的电可擦除可编程只读存储器（EEROM）中。 与此同时，通过上述专门化过程，每个单元都被分配了一个唯一的ID代码。由于已写入EEROM，因此ID代码在写入后无法更改。在SCN中，我们定义了三种类型的标识。PID、SID和DID分别称为主状态小区ID码、辅状态小区ID码和执行测量的活动小区ID码。状态单元首先切换其工作模式，即驻留模式或护理模式。由于集线器和传输单元都形成了一个通信场，状态单元不断地确认它是否仍然在场内。当在场内时，状态信息被广播到通信场。与此同时，它还监视是否有一个活跃的细胞在请求自己的信息。传输单元和集线单元都负责数据包的传输，并根据数据包的极性决定传输方向。两者之间的区别在于传输单元无线地传输信号C.- Y. Chen等人阵列14（2022）1001486图第七章（a）活动单元，（b）状态单元的操作流程。● 当具有内置活动单元的设备被护理者使用时，它将获得最接近的驻留模式状态单元和护理模式状态单元信息。我们假设机构的居民是主要的测量对象，居民模式状态单元的信息将被放置在PID中，护理模式状态单元将被放置在SID中。在整合必要的信息之后，无线地发送数据包，使得传输单元或集线器单元可以将其递送到CS，从而完成一次测量收集。● 通过这种方式，护理人员可以更多地使用各种设备和工具见图8。 数据包格式。而集线器单元将无线信号转换为有线信号并连接到CS。各小区的应用场景和交互如下● 状态单元包含每个人的基本信息，包括身份。当状态单元进入由集线器和传输单元创建的通信场中时，它将自动地将对象与字段匹配，以将适当的工作模式设置为住院模式或护理模式。模式在这里，我们定义的居民模式为机构居民和护理模式的照顾者。灵活的在任何时候，避免分心不必要的设置和记录。● 我们允许数据包中的SID区域为空，并提供自使用设备让居民进行自我护理。这将使整个组织的管理和运作更加灵活。4.2. 干细胞网络如图8所示，一个完整的数据包包括数据特征、ack命令、路径令牌、时间戳、ID码和包极性。数据长度在图中以字节串标记。上排格式用于携带仪器的测量数据，下排格式用于仪器设置。我们指定目标C.- Y. Chen等人阵列14（2022）1001487图第九章 意识系统的结构。图10. 理解单元的结构。通过路径令牌和ID码传输仪器数据特征是仪器需要通过SCN传输的数字信号。路径令牌记录传输路径上的第一个和最后一个传输信元ID码由PID、SID和DID三部分组成。分组极性用于封装并指示SCN中的传输方向4.3. 实施自觉制度为了解释与SCN不同的处理模式，避免混淆，我们引入了一种新的CS数据包类型，称为发布包。它分为三种类型：文书问题，附加问题和请求问题。仪器问题是指从仪器通过SCN传输的信号。附加是指在理解单元的数据处理请求指的对来自外部的数据处理要求，如从数据库中读取其他HIS的历史数据。我们继续描述具有图9中所示的结构的CS的实现的细节。嵌入式系统是连接CS和SCN的适配器。我们将解释和反射单元集成在嵌入式系统中，而将响应和理解单元留在服务器中。这样的计划不仅可以减少服务器的负载，因为分布式计算的使用，但允许系统部分工作时，它是离线的。包含发送到SCN的数据包的字节串在解释单元中被转换为用于CS的发布包;发布包将被发送到反射和响应单元以生成反馈到SCN的信号，从而完成反应过程。发布包的格式采用JSON设计，便于计算机处理。C.- Y. Chen等人阵列14（2022）1001488表1通信协议。PrefiX letter描述A（n）供外部处理的D（n）仪表测量值（十进制）反射反馈的F（n）数据G0活性细胞类型G1开始路径令牌（transcell id代码）G2结束路径令牌（transcell id代码）G4、G5主状态小区ID码（PID）G6初级状态细胞类型G7、G8辅助状态小区ID码（SID）G9次级状态单元类型G10、G11活动小区ID代码（DID）G13随机码H（n）仪表测量值（十六进制）T时间响应反馈的R（n）数据X0问题数据包状态X1校验和格式描述如下。Web服务器Nginx用于协助服务器在以太网中建立与嵌入式系统的连接。它还处理负载平衡请求。嵌入式系统和服务器之间的连接信息在路由管理单元中存储和管理。堆处理器单元负责分配发出包处理调度。图中的双箭头表示数据循环。每个被测信号首先由理解单元计算或发送到外部处理模块，然后进入响应单元以产生反馈或进行数据存储。理解单元结构相对复杂，采用可热插拔插件实现系统的动态服务更新，保持系统的可扩展性和可维护性。内部结构由一个分发器和几个策略组成，如图10所示。策略是可替换的子程序，可以在不重启整个SC系统的情况下对其进行更改或修改。它处理所有到达CS的问题数据包，包括信号格式转换，数据比较或根据要求进行处理。分发者负责将问题包分配给所需的策略并管理其多任务处理。制定了五项政策来应对这些需求：数据再转换：测量信息再转换功能。例如，一般家用体脂仪是采用生物电阻抗分析法测量的，需要与其他生理数据进行匹配，才能准确对准。因此，仪器本身只输出其人体阻抗的测量值，应进行必要的转换后才能获得人脸识别：参考文献[28]中开发的人脸认证和反欺骗系统执行特征计算并匹配到服务器以执行二次验证。保证了该功能的及时性和高安全性身份统一：这是用来对齐身份。在实际应用中，一个用户可能有多个ID。此策略使测量数据能够根据这些ID映射到正确的个人配置文件。检查缺失项：用于检查测量的缺失项。在实际应用中，会有一个标准化的见图11。 智能七巧板图案数据库。图12个。 将数据包解 释 为问题包的示例。····C.- Y. Chen等人阵列14（2022）1001489图十三. 发布包仪器和包流程：（a）血糖/尿酸仪（b）动态测量血压计（c）静态测量智能床垫。图14. 演示设备之间的通信。例行检查。这项政策确认每个居民的完成情况，并在逾期时发出提醒连接信号：有时需要通过检查值的趋势来检查生理状况，而不仅仅是单个测量，例如心跳，呼吸等。此策略旨在连接碎片信号进行趋势分析。由于我们的工作仍处于萌芽阶段，图15个。（a）动态测量情景（b）静态测量情景。·C.- Y. Chen等人阵列14（2022）10014810图十六岁 整个计划的概述。图17. 完整IoT的插图。C.- Y. Chen等人阵列14（2022）10014811表2典型IoT架构的比较。互操作为智慧城市物联网中网络资源的智能差分进化云雾底&集成应用程序，需要大量的工作来协调未覆盖未覆盖机器学习反馈系统城市环境医学认知，情感交流，机器人应用程序之间的协议呈指数级增长语义数据可以转换为不同应用程序域设备.当然，还有一些问题值得进一步研究。例如，面对高并发情况时的效率和稳定性。然而，为这项工作设计的轻量级模块化架构使其易于维护和修改，此外，它为性能或功能的进化带来了巨大的潜力4.4. 在意识系统在这里，字母用作前缀来表示不同的数据含义，数字代码用于理解和堆处理单元。表1示出了所考虑的数据分组的协议4.5. 示范本节显示了集成仪器及其数据流，包括SCN中传输的数据包、如何处理问题包以及最终输出。图11显示了智能七巧板图案数据库的数据格式。CS中的解释和反射单元的行为都将该数据库中的信息作为参考。数据来自SCN，根据智能七巧板进行解释图案（STP）数据库第一、 的 数据 是 确定检查STP数据库中的长度、标题和锚点缩写接下来，基于“掩码”列解释数据最后，CS从“Reflex_Formula“列创建反射信号在图12中，我们提供了一个在传输数据时解释数据的示例从SCN到CS图13解释来自三个设备的数据流。图中的红盒子。 13(a)以及（b）标记附接到仪器的有源电池。动态测量有体温计、体重秤、血压计、血糖/尿酸计等我们已经建立了一个智能床垫，静态测量示例，见图13（c）。这款智能床垫可以检测使用者的心跳、呼吸频率，并具有紧急呼叫功能。当用户躺在SCN上时，检测机制将自动激活并每15秒进行一次测量，并定期发送到SCN。接下来，我们展示了两个设备之间的通信能力。在图14中，有两个传输小区在区域1和2中建立两个传输字段当护士用体温计为了在区域1中测量患者确认测量值适用于患者。当护士进行体温自检时，系统标记为2区这是护士的档案系统自动完成该过程，无需额外的用户操作。图15（a）展示了实际使用场景和HIS界面。显示用户测量血压、体温、体重后，界面自动更新最新测量值;两周数据采集显示身体状态趋势。为了保护用户隐私，界面显示只有在确认用户的ID之后才能提供生理信息图 15（b）演示了用户可以通过充气床垫跟踪他们的呼吸和心跳记录。CS中的理解单元连接来自充气床垫的离散信号以监测各种生理信号。例如，这些数据可以用于多导睡眠图或失眠的研究。4.6. 执行情况概览本节描述了一个具有射频芯片的基本干细胞模块的实现方式，并构建了整个SCN。除了建立无线信息通道外，SCN还集成了生理测量设备和可穿戴设备。接下来实现CS以协调SCN中的所有设备并显示分析结果。在图16中示出了应用于长期健康护理场景的IoT服务的完整步骤，图16该系统具有移动性、可扩展性、响应速度快、功耗低、实现成本低等特点，并提供了目标定位功能。如前所述，它展示了两个主要特性：反馈和重构。SCN的概念将所有物联网组件单元化，每个单元都有其自己的任务，可以随意匹配CS架构设计使用简化的结构来接受来自各种互联网连接设备的信息。经过处理后，信息可以反馈到合适的对象进行操作。图17示出了理想IoT的整个架构。在移动链路上，实现了一种多维网状链路，能够响应用户传输结构（PID）的变化。通过CS的自适应，可以集成从不同应用领域接收的信息，以向观察者和人工智能（AI）应用提供适当的数据表2比较了物联网应用程序的基准方法之间的操作差异。该方法具有易于实现、可扩展性强、调查文章架构执行性&扩展性装置能力反馈目标取向EX tendibility（重构）物联网逐层使用WebService来未涵盖未涵盖测量数据库解释的复杂性基于物联逐层使用发达未涵盖数据反馈至医疗保健服务顽固的结构和医疗保健像RFID这样的技术，护理人员或数据库制作系统支持系统全球定位系统，GSM，以减少家族成员的情况下几乎不能适用于另一个老年痴呆我们的研究意识技术障碍使用简单的全互动手机屏幕反射和医疗保健事件域智能七巧板图案系统连接新类型的接口活动期响应特征数据库功能增加新的设备单元与状态产生低语义轻松处理规则cell.等待时间反馈将策略添加到和完整理解单位分析.C.- Y. Chen等人阵列14（2022）10014812可扩展性5. 结论本文提出了实现理想物联网的想法。市场上看到的物联网结构大多是面向目标的，例如智能城市，智能农业或制造业等。那些物联网是指前缺乏互操作性，导致阻碍其应用的障碍。这里介绍的理想物联网旨在通过提供替代解决方案来挑战这个问题。本研究透过模拟生物体与人类行为，在一个健康照护中心中实作核心部分SCN与CS，并展示其功能。所提出的工作完成了一个简化的框架方面的原型。但仍有一些遗留问题有待解决：㈠随着有待实施的应用领域的增加，必须逐步完成校准和测试，并积累数据发挥自我整合“适应”的能动作用四象限;（iii）整合及开发多样化的周边设备，拓展跨领域应用。信贷作者声明C. L. L.：概念化、方法、项目管理、资金获取C. Y. C.： 起草--初稿准备，概念化，方法论，形式分析，调查Y. Y. C.：初稿的准备、审核和编辑。竞合利益作者声明，他们没有已知的可能影响本文所报告工作致谢这项工作得到了台湾科技部的支持，资助号为MOST110-2634-F-005-006。引用[1] Sanchez L，Munoz L，Galache JA，Sotres P，Santana JR，Gutierrez V，RamdhanyR，Gluhak A，Krco S，Theodorathe E，Pfisterer D.智能桑坦德：在智能城市试验台上进行大量实验。 计算机网络2014;61：217-38.[2] Zanella A，Bui N，Castellani A，Vangelista L，Zorzi M.物联网为智慧城市。IEEE Internet ThingsJ 2014;1：22-32.[3] 余晓艳，郭晓华.基于增量的数据异常检测与数据融合雾计算中的主成分分析。Ksii跨互联网信息系统2020;14：3989-4006。[4] Sulyova D，Koman G.物联网技术在改善物流流程和提高竞争力方面的意义：以世界斯洛伐克的木材加工企业。2020年;12。https://doi.org/10.3390/su12187804.[5] 庞泽物联网（iot）的健康和福祉技术和架构。 2013年。[6] [10]张晓刚，张晓刚.匹配智能健康需求的设计方法。并发计算实践EX 2020。https://doi.org/10.1002/cpe.6062网站。[7] Kwon D，Hodkiewicz MR，FansJ，Shibutani T，Pecht MG.基于物联网的自动化和工业应用的系统健康管理。IEEE Access 2016;4：3659-70.[8] 张晓刚，王晓刚，王晓刚.影响医疗机构物联网操作的自动化因素：决策支持方法。2020年国际计算机通信控制杂志;15.https://doi.org/10.15837/ijccc.2020.4.3878网站。[9] Rodrigues J ， Segundo DBD ， Junqueira HA ， Sabino MH ， Prince RM ， Al-Muhtadi J，De Albuquerque VHC. 为健康物联网提供技术支持 IEEEAccess2018;6：13129[10] 刘辉，韩世，钟凯.基于深度神经网络的频率模式挖掘模型，用于心脏状况的实时分类2020年网址：http：//doi.org/10.3390/healthcare8030234[11] Maieccu I，Bucur M，Georgescu B，Moise D，Strat VA，Zgura ID.社交媒体和物联网可穿戴设备在制定营销策略中的应用。中小企业与大企业有何不同？2020年;12。https://doi.org/10.3390/su12187292网站。[12] 杨刚，谢良，曼蒂萨洛，周晓丽，庞忠斌，徐立德，高华达，陈勤，郑路荣。基于智能包装、无干扰生物传感器和智能药盒集成的健康物联网平台。IEEE TransInd Inf 2014;10：2180[13] 李婷，钱勤，任永军，任永忠，夏继勇。隐私保护推荐云计算中的核方法。Comput Mater Continua（CMC）2021;66：779-91.[14] 作者：Huang XC，Nazir S.使用分析网络过程方法评估医疗物联网的安全性，第2020卷。安全和通信网络; 2020年。https://doi.org/10.1155/2020/8829595网站。[15] [10]杨文，李文，李文.物联网无线网络中设备寿命的比较。 IEEE Access2017;5：7097-114.[16] 韩德顺，刘泰，齐永成。基于匹配博弈和凸优化的物联网混合供电优化。20.第二十三章https://doi.org/10.3390/s20195458.[17] [10]杨晓波，杨晓波.了解洛拉万的极限。IEEE Commun Mag2017;55（9）：34-40.[18] PereraC，Qin YR，Estrella JC，Reiff-Marganiec S，Vasilakos AV. 可持续智慧城市的雾计算：调查。ACM Comput Surv2017;50：1-43.[19] 林军，于伟，张宁，杨晓艳，张海荣，赵伟。关于物联网的调查架构、使能技术、安全和隐私以及应用程序。 IEEEInternet ThingsJ2017;4：1125-42.[20] I. E. Agbehadji，S. O.弗林蓬河C. Millham，S. J.Fong和J. J.Jung，2020年16日[21] SethiP，Sarangi SR. 物联网：架构、协议和应用。 JElectr Comput Eng2017;2017：9324035.[22] 余伟，梁芳，何晓芳，海切尔，陆春，林军，杨晓艳。物联网边缘计算研究综述。IEEE Access2018;6：6900-19.[23] Fanitabasi F，Gaere E，Pournaras E.分散式社会技术系统的自我整合测试平台。 Future Generat Comput System-Int J Esci 2020;113：541-55.[24] 陈M，Herrera F，黄K.认知计算：体系结构、技术和智能应用。IEEE Access2018;6：19774-83.[25] 杨伟，王伟，王伟.身份/启用标识符的网络（IDEAS），物联网（IoT）。IEEE第四届世界物联网论坛（WF-IoT）;2018年。p. 412- 5[26] Lo'pezPe n PenaMA，MunNoozFern'andezI。SAT-IoT：一个高性能的高性能雾/边缘/云物联网平台。在：IEEE第五届世界物联网论坛（WF-IoT）;2019年。p. 633- 8[27] 斯坦菲尔德湾聚焦对话的艺术：100种在工作场所获得群体智慧的方法。 新社会出版社; 2000年。[28] 黄东英，林清林，陈怡怡。具有人脸认证的安全联网方案。IET Biom 2022;11（Iss. [2]：97-108.