CN107819854A - 基于云边缘计算的公共安全系统及构建方法 - Google Patents

基于云边缘计算的公共安全系统及构建方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及基于云边缘计算的公共安全系统及构建方法。所述系统包括图像采集单元、云计算服务器、公共安全设备，其特征在于，还包括边缘数据处理单元、边缘计算服务单元，所述图像采集单元采集第一图像数据通过网络出口送到所述边缘数据处理单元；所述边缘数据处理单元对所述第一图像数据进行处理得到第二图像数据，把所述第二图像数据通过网络出口送到所述云计算服务器；所述云计算服务器把所述第二图像数据送到所述边缘计算服务单元进行分析得到分析结果,所述边缘计算服务单元把所述分析结果送到所述云计算服务器进行存储,所述公共安全设备按需对所述分析结果进行查询及应用。本发明降低了云计算服务器的负荷，提高了系统快捷性及安全性。

Description

基于云边缘计算的公共安全系统及构建方法
技术领域
本发明属于计算机技术领域，涉及基于云边缘计算的公共安全系统及构建方法。
背景技术
如图1所示，传统的基于云计算的公共安全系统包括图像采集单元、云计算服务器、公共安全设备。利用图像采集单元采集图像数据通过网路出口送到云计算服务器，云计算服务器对图像数据进行分析，得到分析结果进行存储，公共安全设备按照需求调取分析结果，进行查询及应用，做出维护公共安全的举措。
云计算服务器是使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，作为专门的数据中心，使得企业能够将资源放在应用上，根据需求访问计算机和存储系统，云计算是新一代的集中式计算。对于云计算，无论企业界还是学术界对其前景都非常看好，可以预见，云计算的发展将会深刻地改变网络应用形式，而它所具有的独特优势也运用到了公安情报领域，为公安情报信息平台建设带来了深刻的影响与变革，优势如下：
其一是应用部署快，新系统上线后，通过虚机建设和系统内置的应用模板就可以完成应用部署；
第二是扩展能力强，随着业务需求增长，现在云平台基础架构下，只需要对系统内存、CPU等资源进行扩展，无需停机就可为应用负载提供更多的计算、存储、内存、网络等资源；
第三是系统可靠性，目前的系统完全基于云计算架构，系统故障后可实现自动切换，同时还涉及了备份等安全保障措施。整体系统可靠性相比以前有大幅提升。
云计算承载着业界的厚望，业界曾普遍认为，未来计算功能将完全放在云端。然而，随着系统的铺开应用，云计算在公共安全系统的应用也遇到了一定的瓶颈，有如下不足：
最主要、最关键的技术问题是所有数据均在云端处理，负荷过大，存在单点故障导致系统崩溃等风险；
对于云端网络带宽质量要求高，关键事件响应速度慢。
为了解决上述问题，本发明拟提出在云计算中加入云边缘计算。云边缘计算是一种分散式运算的架构，将应用程序、数据资料与服务的运算，由网络中心节点，移往网络逻辑上的边缘节点来处理。边缘运算将原本完全由中心节点处理大型服务加以分解，切割成更小与更容易管理的部分，分散到边缘节点去处理。边缘节点更接近于用户终端装置，可以加快资料的处理与传送速度，减少延迟。
与云计算相比，边缘计算所采用的架构更呈分布式，更接近网络边缘。边缘计算将数据、数据处理和应用程序集中在网络边缘的设备中，而不像云计算那样将它们几乎全部保存在云中。数据的存储及处理更依赖本地设备，而非服务器。所以，云计算是新一代的集中式计算，而边缘计算是新一代的分布式计算，符合互联网的“去中心化”特征。
云计算搭配了分布式的边缘计算之后，通过智能路由等设备和技术，在不同设备之间传输数据可以有效减少网络流量，降低数据中心的负荷。边缘计算不仅可以解决联网设备自动化的问题，且对数据传输量的要求降低，能够在云计算的基础上消除数据存储及数据传输的瓶颈。
因此，为了更顺畅、可靠的处理数据，保证系统安全运行，本发明拟提出基于云边缘计算的公共安全系统及构建方法。
发明内容
针对以上问题，结合目前云计算和边缘计算的思路，本发明提出了基于云边缘计算的公共安全系统及构建方法，以改善原来基于云计算的公共安全系统的缺点。
本发明提出了一种基于云边缘计算的公共安全系统，所述系统包括图像采集单元、云计算服务器、公共安全设备，其特征在于，还包括边缘数据处理单元、边缘计算服务单元，其中：
所述图像采集单元采集第一图像数据通过网络出口送到所述边缘数据处理单元；
所述边缘数据处理单元对所述第一图像数据进行处理，得到第二图像数据，把所述第二图像数据通过所述网络出口送到所述云计算服务器；
所述云计算服务器把所述第二图像数据送到所述边缘计算服务单元进行数据分析,得到分析结果；
所述边缘计算服务单元把所述分析结果送到所述云计算服务器进行存储；
所述公共安全设备按需对所述云计算服务器存储的所述分析结果进行查询及应用。
进一步地,所述的图像采集单元可以是一个或一个以上，包括摄像头、探针、道闸。
进一步地，所述网络出口可以是一个或一个以上，为专用网络。
进一步地，所述系统包括一个或一个以上所述边缘数据处理单元，所述边缘数据处理单元是一种云边缘计算的独立设备。
进一步地，所述系统包括一个或一个以上所述边缘计算服务单元，所述边缘计算服务单元是一种云边缘计算的独立设备。
本发明的另一个目的是提供一种基于云边缘计算的公共安全系统构建方法，包括以下步骤：
步骤S1，利用图像采集单元的摄像头、探针、道闸采集第一图像数据，通过网路出口送到边缘数据处理单元；
步骤S2，所述边缘数据处理单元接收所述第一图像数据，对所述第一图像数据进行处理，得到第二图像数据，将所述第二图像数据通过网络出口送到云计算服务器；
步骤S3，所述云计算服务器接收所述第二图像数据进行运算存储，并将其中一些运算存储的任务分配给边缘计算服务单元；
步骤S4，所述边缘计算服务单元分担所述云计算服务器的运算任务，对所述第二图像数据进行分析，得到分析结果，将所述分析结果送给所述云计算服务器；
步骤S5，所述云计算服务器接收所述分析结果，进行存储；
步骤S6，所述公共安全设备按照需求调取所述分析结果，进行查询及应用，做出维护公共安全的举措。
进一步地，步骤S2中所述边缘数据处理单元对所述第一图像数据处理的方法包括有效信息提取、亮色分离、出错判决信号处理，还包括人像识别、车辆识别、MAC地址获取、IMEI获取、无线报文抓取。
进一步地，步骤S4中所述边缘计算服务单元对所述第二图像数据进行分析的方法包括车辆识别、人像对比、身份关联、应用分析、综合预警。
进一步地，步骤S4中所述边缘计算服务单元在所述云计算服务器系统故障时，还接替云端功能，进行事件处理。
进一步地，步骤S6中所述公共安全设备对所述分析结果的应用方法包括进行查询、重点人员车辆识别比对、关键应用特征分析、高危信息告警，以维护公共安全。
本发明在原有云计算的基础上加入了边缘数据处理单元、边缘计算服务单元，将云端的部分数据处理功能下放至边缘数据处理单元进行处理，将云端的计算服务功能下放到边缘计算服务单元，分担了云端负荷，在云端系统故障时，边缘计算服务单元可阶梯云端功能，进行事件处理，取得了以下有益效果：
分担了云计算服务器的处理负荷，节约了云计算服务器的投入；
数据和计算分担在边缘处理，提高了数据处理和响应速度，加快了公共安全系统的响应时间，提高了系统的快捷性；
解决云计算服务器单点故障引起的系统瘫痪问题，提高了系统的安全性。
附图说明
图1基于云计算的公共安全系统示意图。
图2基于云边缘计算的公共安全系统示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点，然而，以下描述的具体实施方式仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。
如图2所示，图2为基于云边缘计算的公共安全系统示意图，所述系统包括图像采集单元11、图像采集单元12、网络出口21、网络出口22、边缘数据处理单元31、边缘数据处理单元32、云计算服务器4、边缘计算服务单元5、公共安全设备6。所述系统各单元可以根据系统需求配置，数量为一个或一个以上。
所述基于云边缘计算的公共安全系统的构建方法下面进行详细描述。
所述图像采集单元11包括摄像头111、探针112、道闸113，通过所述摄像头111、探针112、道闸113采集视频、图像信息得到第一图像数据，通过网络出口21把所述第一图像数据送到所述边缘数据处理单元31。
所述图像采集单元12包括摄像头121、探针122、道闸123，通过所述摄像头121、探针122、道闸123采集视频、图像信息得到第一图像数据，通过网络出口22把所述第一图像数据送到所述边缘数据处理单元32。
所述网络出口21、网络出口22为专用网络，包括公安网路。
所述边缘数据处理单元31、边缘数据处理单元32分别接收所述网络出口21、网络出口22传来的所述第一图像数据，对所述第一图像数据进行存储和有效信息提取、亮色分离、出错判决信号处理，再通过人像识别、车辆识别、MAC地址获取、IMEI获取、无线报文抓取等方式，去除不合格的图像数据，得到合格的第二图像数据，将得到的所述第二图像数据通过所述网络出口21、网络出口22上传到所述云计算服务器4。所述边缘数据处理单元31、边缘数据处理单元32都是云边缘计算的独立设备，都可处理16路图像采集单元。
所述MAC(Media Access Control或者Medium Access Control)地址，译为媒体访问控制，或称为物理地址、硬件地址，用来定义网络设备的位置。MAC地址是网卡决定的，是固定的。
IMEI(International Mobile Equipment Identity)是国际移动设备身份码的缩写，国际移动装备辨识码，是由15位数字组成的"电子串号"，它与每台手机一一对应，而且该码是全世界唯一的。每一只手机在组装完成后都将被赋予一个全球唯一的一组号码，这个号码从生产到交付使用都将被制造生产的厂商所记录。
所述云计算服务器4接收所述第二图像数据进行云计算及存储，并将控制命令和关键信息包括MAC地址、人像、车辆图像等下发至所述边缘计算服务单元5，将一些运算存储的任务分配给所述边缘计算服务单元5。所述云计算服务器4采用弹性架构，根据前端阵地的需求进行相应的扩容。
所述边缘计算服务单元5接收所述云计算服务器4下放的运算任务，对MAC、人像、车辆图像这些关键信息进行分析、比对、告警，包括车辆识别、人像对比、身份关联、应用分析、综合预警，最后将分析结果上传给所述云计算服务器4。
所述云计算服务器4接收所述分析结果，进行存储。当所述云计算服务器4系统故障时，所述边缘计算服务单元5可以接替云端功能，进行事件处理。
所述公共安全设备6按需调取所述云计算服务器4所存储的分析结果，进行重点人员车辆识别比对、关键应用特征分析、高危信息告警，做出维护公共安全的举措。
最后应说明的是：上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定，在实际实施中，可以根据系统的复杂程度合理配置图像采集单元、边缘数据处理单元、边缘计算服务单元的数量。对于在上述说明的基础上做出其它不同形式的变化或变动，仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种基于云边缘计算的公共安全系统，所述系统包括图像采集单元、云计算服务器、公共安全设备，其特征在于，还包括边缘数据处理单元、边缘计算服务单元，其中：
所述图像采集单元采集第一图像数据通过网络出口送到所述边缘数据处理单元；
所述边缘数据处理单元对所述第一图像数据进行处理，得到第二图像数据，把所述第二图像数据通过所述网络出口送到所述云计算服务器；
所述云计算服务器把所述第二图像数据送到所述边缘计算服务单元进行数据分析,得到分析结果；
所述边缘计算服务单元把所述分析结果送到所述云计算服务器进行存储；
所述公共安全设备按需对所述云计算服务器存储的所述分析结果进行查询及应用。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于,所述的图像采集单元可以是一个或一个以上，包括摄像头、探针、道闸。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述网络出口可以是一个或一个以上，为专用网络。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括一个或一个以上所述边缘数据处理单元，所述边缘数据处理单元是一种云边缘计算的独立设备。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括一个或一个以上所述边缘计算服务单元，所述边缘计算服务单元是一种云边缘计算的独立设备。
6.一种基于云边缘计算的公共安全系统构建方法，包括以下步骤：
步骤S1，利用图像采集单元的摄像头、探针、道闸采集第一图像数据通过网路出口送到边缘数据处理单元；
步骤S2，所述边缘数据处理单元接收所述第一图像数据，对所述第一图像数据进行处理，得到第二图像数据，将所述第二图像数据通过网络出口送到云计算服务器；
步骤S3，所述云计算服务器接收所述第二图像数据进行运算存储，并将其中一些运算存储的任务分配给边缘计算服务单元；
步骤S4，所述边缘计算服务单元分担所述云计算服务器的运算任务，对所述第二图像数据进行分析，得到分析结果，将所述分析结果送给所述云计算服务器；
步骤S5，所述云计算服务器接收所述分析结果，进行存储；
步骤S6，所述公共安全设备按照需求调取所述分析结果，进行查询及应用，做出维护公共安全的举措。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S2中所述边缘数据处理单元对所述第一图像数据处理的方法包括有效信息提取、亮色分离、出错判决信号处理，还包括人像识别、车辆识别、MAC地址获取、IMEI获取、无线报文抓取。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S4中所述边缘计算服务单元对所述第二图像数据进行分析的方法包括车辆识别、人像对比、身份关联、应用分析、综合预警。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S4中所述边缘计算服务单元在所述云计算服务器系统故障时，还接替云端功能，进行事件处理。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S6中所述公共安全设备对所述分析结果的应用方法包括进行查询、重点人员车辆识别比对、关键应用特征分析、高危信息告警，以维护公共安全。
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