工业互联网技术与安全湖南省重点实验室

一、实验室简介

“工业互联网技术与安全湖南省重点实验室”聚焦工业互联网及安全基础共性关键技术研究与行业应用推广，是我省智能制造和新一代信息技术创新体系在有色矿山行业垂直应用的重要组成部分。实验室为贯彻国家、省关于工业互联网的产业规划与布局，着力在智能感知与边缘计算、工业互联网一体化架构、大数据分析与微服务设计、工业互联网安全技术及应用，进行理论研究和技术开发。针对有色矿山工业生产各要素的数字化、网络化、智能化开展创新研究，与长沙有色院合作大力研发有色矿山微服务组件与工业APP，探索学科交叉融合的新型人才培养体系，提升学科平台和成果转化与科技服务能力，大力促进工业互联网在有色矿山等行业中的应用与推广。

二、组织管理架构建设

重点实验室是在学术委员会、管理委员会指导下的主任负责制，智能感知与边缘计算研究室、通信协议与组网技术研究室、数据分析与模型研究室、工业互联网安全研究室。实验室主任李方敏教授，副主任王雷教授、苏刚教授、赵碧海博士。学术委员会主任廖湘科院士，副主任李肯立教授和陈志刚教授。

三、主要研究方向

1、工业互联网智能感知与边缘计算

（1）数据采集和智能感知

工业互联网设备种类多，系统差异大，数据标准不统一，实验室从协议解析、数据集成、数据边缘处理等方面着手，研究各类工业数据的集成与接入处理相关技术标准，将环境传感器数据、设备数据、运维数据等多维数据进行综合关联，实现对工业互联网数据的智能感知。

（2）边缘计算

研究基于边缘的多协议转换技术与智能处理算法，负责生产现场数据实时处理与业务快速优化，满足工业现场或智慧城市在虚拟化和资源抽象、超低时延数据感知、边云协同、轻量级机器学习应用等方面的需求。

2、工业互联网体系结构及新型通信协议

（1）工业互联网一体化架构

研究多源异构的工业网络互联与语义互操作技术，并从泛在感知、无线接入和实时控制等方面，运用动态自组织软件定义网络技术来建立工业物联网参考体系架构，与合作单位长沙有色院、湖南科瑞特科技有限公司、湖南超能机器人等共建工业互联网实验验证测试平台。

（2）工业互联网新型通信协议

开展时间敏感网络、确定性网络、低功耗工业无线网络等新型网络互联技术研究，研发在特殊复杂环境下的新型通信协议，开展5G、软件定义网络等技术在工业互联网以及无人机组网中的应用研究。

3、工业互联网大数据分析与微服务设计

（1）工业互联网大数据分析技术

研究智能制造数据空间的基础理论与模型，重点在机器人的智能感知与数据分析以及协同方面，研发具有深度学习功能的工业智能机器人软件和解决方案。

（2）工业互联网应用微服务与工业APP研发与示范应用

与湖南科瑞特合作，围绕智能制造工业 APP 架构、开发部署、运维管理、测试验证等关键领域开展标准研制和产业化推广。

4、工业互联网安全技术及应用

（1）基于边缘计算的工业互联网信息安全纵深防御框架

建立“智能感知安全态势预警平台-防止非法接入和阻断漏洞利用与提权-数据安全和隐私保护-工控应用系统攻击检测与防护”多层次信息安全纵深防御框架；利用边缘计算的思想，提出“云端设备-边缘设备-数据中心-控制中心”协同的工业互联网信息安全防御体系。

（2）基于安全纵深防御框架的工业互联网安全技术

建立智能感知安全态势预警平台及其分布式的传感器网络故障自动发现和检测机制；充分利用边缘计算的思想，开展基于边缘计算的漏洞利用检测与阻断、系统隔离、DDOS攻击防御、数据库注入防护等研究工作。

长沙市智能感知与数据科学工程技术研究中心

一、 建设起源及目标

《中国制造2025》提出，“基于信息物理系统的智能装备、智能工厂等智能制造正在引领制造方式变革”，要围绕控制系统、工业软件、工业网络、工业云服务和工业大数据平台等，加强信息物理系统的研发与应用。《国务院关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》明确提出，“构建信息物理系统参考模型和综合技术标准体系，建设测试验证平台和综合验证试验床，支持开展兼容适配、互联互通和互操作测试验证。”

智能感知与数据科学是CPS的核心支撑技术，长沙学院筹建的长沙市智能感知与数据科学工程技术研究中心将围绕智能制造的感知与数据处理和应用展开研究，联合共建单位，在CPS框架下，开展协同示范应用的展开。长沙学院于2016年获批“十三五”国家产教融合发展工程应用型本科规划高校，学校明确提出了转型发展，服务于地方经济建设，创建特色鲜明的应用型本科大学的目标，大力支持创新与产教融合发展。

在这样的背景下，我们组建了“长沙市智能感知与数据科学工程技术研究中心”，重点解决信息物理系统的感知与接入，面向企业应用的大数据建模、分析和处理，以及协同示范应用，主要目的包括2个方面：

（1） 研学产融合，推动信息物理系统的核心技术体系研发以及示范应用

CPS是支撑两化深度融合的一套综合技术体系。当前，面对抢占新一轮科技革命和产业变革竞争制高点的新形势，面对“以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线，以推进智能制造为主攻方向”的战略方针，面对从制造大国向制造强国转变的战略任务，迫切需要构建支撑两化深度融合的技术体系。信息物理系统通过集成先进的感知、计算、通信、控制等信息技术和自动控制技术，构建物理空间与信息空间中人、机、物、环境、信息等要素相互映射、适时交互、高效协同的复杂系统，实现系统内资源配置和运行的按需供给、实时响应、快速迭代、动态优化。上述目标的达成，感知与数据科学是基础，因此，围绕信息物理系统技术体系中的智能感知和数据科学技术开展研究和示范应用推广，将有力地推动湖南省传统制造产业的升级和转型，建设制造强省。

工程技术研究中心将积极参与CPS的标准建设和核心技术研究，联合长泰机器人有限公司/长沙有色冶金研究设计院等长沙市大型制造企业和设计院，研究针对智能工程机械与机器人、有色数字矿山的智能感知与接入技术，在部分核心技术上有所突破，建立有针对性的测试验证平台和综合验证试验床，开展协同协同示范应用的研发，推动长沙市智能制造中心的发展与实施。

（2） 产研学融合，推动创新、学科交叉高端人才培养

当前，《中国制造2025》正处于全面部署、加快实施、深入推进的新阶段，面对信息化和工业化深度融合进程中不断涌现的新技术、新理念、新模式，迫切需要研究信息物理系统的背景起源、概念内涵、技术要素、应用场景、发展趋势，以凝聚共识、统一认识更好的服务于制造强国建设。而CPS是对智能制造技术的具体实施方案，它所需的创新、交叉学科技术人才紧缺。智能感知与数据科学重点实验室的建设，与本地大型制造企业和设计院所联合共建，对CPS的核心技术“智能感知与数据科学”联合攻关和示范推广，将培养一大批有丰富工程经验的交叉学科创新型人才。

随着产教融合与产研学合作的进一步深入，完善应用型人才培养层次，开展相关专业的工程硕士专业学位人才培养，是更好的建设“产教融合发展工程应用型本科规划高校”的必然选择。一是有利于应用型人才培养体系建设，更好的实现应用型人才培养；二是有利于与企业开展产学研合作的研发队伍的团队结构建设，更好的实现产教融合；三是有利于更好的发挥产教融合的合作效益；四是有利于通过项目合作方式，学校与企业共同培养面向企业需求的高层次应用型专门人才，实现人才培养与企业需求零距离。

二、 学术带头人及队伍建设情况

学术带头人李方敏教授简况：男，工学博士，二级教授，博士研究生导师，中国计算机学会高级会员，传感器网络专业委会委员，2005年入选教育部新世纪优秀人才计划。曾任武汉理工大学信息工程学院院长，宽带无线通信与传感器网络湖北省重点实验室主任。

IEEE Transactions on Industrial Informatics、IEEE/ACM Transactions on Networking、电子学报、计算机学报等刊物特约审稿专家；国家自然科学基金网络评议专家、湖北省科技发展计划技术领域专家组成员、国家科技成果奖会评专家。

主持完成国家自然科学基金3项，在研2项，及其它科技项目20项以上，获教育部技术发明一等奖和湖北省技术发明二等奖各1次，国家教学成果二等奖1次，申请发明专利50多项（授权22项）。

目前工程技术中心拥有一支结构合理、素质较高的专兼职结合的研究团队，共39 人，其中专职人员30 人，兼职教师9人。专职教师中，有教授6人、副教授和高级工程师15人、博士21人。

三、 近5年的重要科研成果情况

近5 年，中心成员共承担国家自然科学基金项目9 项、省部级科研项目20 项、横向合作项目10项，科研经费达1327万元，其中横向合作项目经费为570万元，在国内外刊物上发表科研论文77篇。获湖南省高校教学成果奖二等奖1项，三等奖2项。