CN109740026A - 智慧城市边缘计算平台及其管理方法、服务器和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智慧城市边缘计算平台及其管理方法，其中所述智慧城市边缘计算平台包括若干经由对等网络互相通信连接的节点，所述方法包括如下步骤：采集所述节点的节点信息和所述节点之间的交互数据；从所述节点信息和交互数据中提取知识构建知识图谱，所述知识图谱包括若干三元组，所述三元组用于记录所述节点的节点信息和所述节点之间的连接关系；根据所述知识图谱配置所述节点之间的网络连接。一方面，本发明从记录的节点信息和节点交互数据中抽取知识形成包含连接关系关系和节点信息的知识图谱；另一方面，本发明能够根据知识图谱自动完成边缘计算网络中节点的网络连接的配置。

Description

智慧城市边缘计算平台及其管理方法、服务器和存储介质

技术领域

本发明涉及智慧城市边缘计算平台，特别是基于知识图谱的智慧城市边缘计算平台及其管理方法、服务器和存储介质。

背景技术

物联网、云计算、移动互联网为代表的新一代信息技术推动智慧城市逐步形成。智慧城市的运行过程中会产生海量的数据，为了减轻云端的负荷，人们将边缘计算技术应用于智慧城市的管理当中，于是大量的数据交由本地网络中的节点处理，从而大大提升处理效率，并提供更快的响应速度。例如，利用神经网络模型对传感节点采集的监测数据进行实时分析，以前需要将监测数据发送到云端服务器，由云端服务器运行相关模型的算法对监测数据进行处理，现在可以在本地安装具有神经网络处理器的嵌入式装置，在本地的嵌入式装置中运行相关模型的算法。这样就需要配置网络连接，以便将传感节点采集的数据发送至嵌入式装置。目前业界的做法常常是引入用户信息传输装置作为接入点，然后由专业人员手动配置传感节点的网络连接，指定目的节点的地址，这样操作起来比较繁琐。。

发明内容

本发明实施例提供了一种能够自动配置节点的网络连接的智慧城市边缘计算平台及管理方法、服务器和计算机可读存储介质。

本发明实施例的第一方面，提供了一种智慧城市边缘计算平台管理方法，包括如下步骤：

采集所述节点的节点信息和所述节点之间的交互数据；

从所述节点信息和交互数据中提取知识构建知识图谱，所述知识图谱包括多个三元组，所述三元组用于记录所述节点的节点信息和所述节点之间的连接关系；

根据所述知识图谱配置所述节点之间的网络连接。

进一步地，所述根据所述知识图谱配置所述节点之间的网络连接的步骤包括：根据一个第一节点的节点信息查询知识图谱以获取对应的目标三元组；根据目标三元组中的节点信息在所述对等网络中匹配第二节点；根据目标三元组中的连接关系配置第一节点和第二节点之间的网络连接。

进一步地，若根据目标三元组中的节点信息在所述对等网络中匹配第二节点时，得到多个备选第二节点，则选择备选第二节点中负载最低的节点作为第二节点。

进一步地，所述方法还包括对所述知识图谱进行补全的步骤。

本发明实施例的第二方面，提供了一种能够自动配置节点的网络连接的智慧城市边缘计算平台。

所述平台包括：

若干节点，经由对等网络互相通信连接；

记录模块，采集所述节点的节点信息和所述节点之间的交互数据；

知识图谱构建模块，从所述节点信息和交互数据中提取知识构建知识图谱，所述知识图谱包括多个三元组，三元组用于记录节点的节点信息和节点之间的连接关系；

边缘服务器，根据所述知识图谱配置所述节点之间的网络连接。

进一步地，所述边缘服务器包括：

查询模块，根据一个第一节点的节点信息查询知识图谱以获取对应的目标三元组；

匹配模块，根据目标三元组中的节点信息在所述对等网络中匹配第二节点；

配置模块，根据目标三元组中的连接关系配置第一节点和第二节点之间的网络连接。

进一步地，若所述匹配模块根据目标三元组中的节点信息在所述对等网络中匹配第二节点时，得到多个备选第二节点，则选择备选第二节点中负载最低的节点作为第二节点。

进一步地，所述平台还包括补全模块，用于对所述知识图谱进行补全。

本发明实施例的第三方面，提供了一种服务器，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如前述第一方面智慧城市边缘计算平台管理方法的步骤。

本发明实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述第一方面智慧城市边缘计算平台管理方法的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：一方面，本发明从记录的节点信息和节点交互数据中抽取知识形成知识图谱，用于存储节点的节点信息和节点的网络连接关系，相对于传统知识存储方式，具有查询性能高的优点；另一方面，本发明根据节点信息查询知识图谱获取包含连接关系的目标三元组，并根据目标三元组中的连接关系配置第一节点和第二节点之间的网络连接，从而自动完成交互节点的网络连接的配置，避免了人工配置节点之间的网络连接的操作，提高了系统的自动化水平，降低了平台管理成本。

附图说明

图1示出了根据本发明的一种实施例的智慧城市边缘计算平台；

图2示出了根据本发明的一种实施例的知识图谱；

图3示出了根据本发明的一种实施例的边缘服务器的结构框图；

图4示出了根据本发明的一种实施例的智慧城市边缘计算平台管理方法的流程图；

图5示出了根据所述知识图谱配置所述节点之间的网络连接的流程图；

图6是本发明一实施例提供的服务器的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明公开了一种能够自动配置节点之间的网络连接的智慧城市边缘计算平台。

图1示出了根据本发明的一种实施例的智慧城市边缘计算平台。如图1所示，根据本发明的一种实施例的智慧城市边缘计算平台包括：边缘服务器11，传感器12、边缘AI分析仪13、摄像头14、致动器15、记录模块16、知识图谱构建模块17和补全模块18。其中，边缘服务器11可以是低功耗服务器。传感器12、边缘AI分析仪13、摄像头14、致动器15、记录模块16均为边缘计算平台中的节点，节点之间可以通过对等网络互相通信，并经由该网络与其他节点进行数据交互。例如，传感器12可以是烟雾传感器、有毒气体传感器等环境传感器，传感器12可以作为接收节点接收来自发送节点的状态查询指令，或作为发送节点向对应的接收节点发送检测数据。致动器15可以是智能设备，例如无线控制的智能灯具、智能插座、报警器等，可以接收控制指令，并根据控制指令执行相应的操作，例如开/关灯。边缘AI分析仪13可以是具有AI处理器的计算终端。记录模块16、知识图谱构建模块17、补全模块18可以是独立运行的计算装置，也可以是运行于边缘服务器11中的软件模块，当然，在一些其他实施例中，记录模块16、知识图谱构建模块17、补全模块18也可以位于云端19。

记录模块16用于采集智慧城市边缘计算平台中的节点信息和节点交互数据并存储于记录表中。记录表可以包括由多个数据元组构成的数据集，每个数据元组可以包括发送节点信息、节点交互数据、接收节点信息。发送节点信息和接收节点信息可以包括发送和接收节点的节点类型、节点属性等信息。节点属性可以包括硬件属性，例如处理器数量、计算能力、内存容量、网络带宽等。节点类型可以是节点的具体型号，例如烟雾传感器的型号JTY-GD-S836，也可以是节点的根据功能划分的抽象类型，例如传感器节点、致动器节点、服务器、网关、协调器、无线接入点等类型。节点交互数据可以包括交互类型、交互频率等信息。网络连接还可以包括发送节点发送给接收节点的数据规格等数据，例如图像分辨率等。记录模块16可以捕获节点之间的数据包，根据发送节点和接收节点的网络地址查询对应的节点的节点型号、节点属性以获取节点信息，根据数据包之间的时间间隔获取交互频率，并解析数据包中的内容获取交互类型等信息。节点的节点型号和属性可以预先存储于数据库中以备查询。

知识图谱构建模块17用于从所述节点信息和交互数据中提取知识构建知识图谱；具体来说，知识图谱构建模块根据记录表中的数据集构建知识图谱。知识图谱可以包括多个三元组，三元组用于记录节点的节点信息和节点之间的连接关系。在构建知识图谱时，，可以将数据元组中的发送节点和接收节点作为三元组中的实体，并分别用相应节点的节点类型作为对应实体的标签，根据节点交互数据设置对应的三元组中的实体之间的连接关系，将交互类型、交互频率等作为连接关系的属性。也可以将数据元组中节点类型和节点的属性作为实体。例如三元组(摄像头，传输图像，边缘AI分析仪)表示摄像头作为发送节点，边缘AI分析仪作为接收节点，摄像头与边缘AI分析仪之间存在发送图像连接关系；三元组(边缘AI分析仪，具有硬件，AI处理器)，表示边缘AI分析仪具有属性AI处理器。实际实施过程中，可以通过人工的方式来构建知识图谱的三元组。

图2示出了根据本发明的一种实施例的知识图谱。如图2所示，知识图谱中包括报警器实体101、边缘服务器实体102、温度传感器实体103、边缘AI分析仪实体104、AI处理器实体105和摄像头实体106。实体间的连线表示连接关系。例如，报警器实体101与边缘服务器实体102之间存在连接关系发送控制指令201，代表报警器实体101与边缘服务器实体102之间存在交互，交互的内容是边缘服务器实体102向报警器实体101发送控制指令。边缘AI分析仪实体104与摄像头实体106之间存在连接关系发送图像206。边缘AI分析仪实体104与AI处理器实体105之间存在具有硬件属性关系204。每一个关系都与一个三元组对应，例如温度传感器实体103和边缘服务器实体102之间存在连接关系查询状态202和反馈状态203，对应的三元组分别为(温度传感器，反馈状态，边缘服务器)，(边缘服务器，查询状态，温度传感器)。知识图谱中的连接关系还可以进一步包括关系属性，例如发送图像206可以包括图像分辨率、图像帧率、硬件要求等属性。

图3示出了根据本发明的一种实施例的边缘服务器的结构框图。如图3所示，所述边缘服务器包括：查询模块111、匹配模块112和配置模块113。其中查询模块111用于根据一个第一节点的节点信息查询知识图谱以获取对应的目标三元组；匹配模块112用于根据目标三元组中的节点信息在所述对等网络中匹配第二节点；配置模块113根据目标三元组中的连接关系配置第一节点和第二节点之间的网络连接。例如，当摄像头106(即第一节点)接入网络后，边缘服务器102的查询模块111根据摄像头106的节点类型(例如“摄像头”)查询知识图谱以获取包含该节点类型的三元组作为目标三元组。查到的目标三元组为(摄像头、发送图像、边缘AI分析仪)。匹配模块112根据目标三元组中的边缘AI分析仪实体在所述对等网络中匹配边缘AI分析仪(即第二节点)。当匹配到边缘AI分析仪后，边缘服务器102的配置模块113根据发送图像206配置摄像头106的网络连接，具体来说，可以向摄像头106发送边缘AI分析仪104的网络地址和端口号，由摄像头106与边缘AI分析仪104建立p2p连接。

若匹配模块112根据目标三元组中的节点信息在所述对等网络中匹配第二节点时，得到多个备选第二节点，则选择备选第二节点中负载最低的节点作为第二节点。

匹配模块112还可以根据目标三元组中的连接关系的硬件属性在所述对等网络中匹配第二节点，其中所述硬件属性包括计算能力、存储空间容量、网络带宽中的一个或多个。这样可以根据交互的硬件要求配置网络连接。以便选取具有符合要求的硬件属性的节点进行数据处理，以便提高数据处理的效率。

补全模块18用于对所述知识图谱进行补全。由于知识图谱中的关系可能并不完全，因此需要对所述知识图谱进行补全。可以通过补全模块18录入用户输入的新的三元组对所述知识图谱进行补全，例如补全模块18可以包括一带有输入栏的图形用户界面，以供用户分别输入待补全三元组的节点和节点之间的关系(网络连接)。

图4示出了根据本发明的一种实施例的智慧城市边缘计算平台管理方法的流程图；如图4所示，根据本发明的一种实施例的一种智慧城市边缘计算平台管理方法包括如下步骤：

S1、利用记录模块采集所述节点的节点信息和所述节点之间的交互数据；

S2、利用知识图谱构建模型从所述节点信息和交互数据中提取知识构建知识图谱；

S3、利用边缘服务器根据所述知识图谱配置所述节点之间的网络连接。

图5示出了根据所述知识图谱配置所述节点之间的网络连接的流程图。如图5所示，所述根据所述知识图谱配置所述节点之间的网络连接的步骤包括：

S31、根据一个第一节点的节点信息查询知识图谱以获取对应的目标三元组；

S32、根据目标三元组中的节点信息在所述对等网络中匹配第二节点；

S33、根据目标三元组中的连接关系配置第一节点和第二节点之间的网络连接。

若根据目标三元组中的节点信息在所述对等网络中匹配第二节点时，得到多个备选第二节点，则选择备选第二节点中负载最低的节点作为第二节点。

所述方法还包括对所述知识图谱进行补全的步骤。例如可以显示输入界面，然后获取用户输入的三元组中的节点信息和网络连接。

综上所述，本发明实施例从记录的节点信息和节点交互数据中抽取知识形成知识图谱，用于存储节点的节点信息和节点的网络连接关系，相对于传统知识存储方式，具有查询性能高的优点。并且，本发明实施例根据节点信息查询知识图谱获取包含连接关系的目标三元组，并根据目标三元组中的连接关系配置第一节点和第二节点之间的网络连接，从而自动完成交互节点的网络连接的配置，避免了人工配置节点之间的网络连接的操作，提高了系统的自动化水平，降低了平台管理成本。

图6是本发明一实施例提供的服务器的示意图。如图6所示，该实施例的终端设备6包括：处理器60、存储器61以及存储在所述存储器61中并可在所述处理器60上运行的计算机程序62，例如智慧城市边缘计算平台管理程序。所述处理器60执行所述计算机程序62时实现上述各个智慧城市边缘计算平台管理方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S1至步骤S3。

示例性的，所述计算机程序62可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器61中，并由所述处理器60执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序62在所述终端设备6中的执行过程。

所述服务器6可以是虚拟服务器，也可以是物理服务器。所述服务器6可包括，但不仅限于，处理器60、存储器61。本领域技术人员可以理解，图6仅仅是服务器6的示例，并不构成对服务器6的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述服务器还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所述处理器60可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器61可以是所述服务器6的内部存储单元，例如服务器6的硬盘或内存。所述存储器61也可以是所述服务器6的外部存储设备，例如所述服务器6上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器61还可以既包括所述服务器6的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器61用于存储所述计算机程序以及所述服务器所需的其他程序和数据。所述存储器61还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各实施例的模块、单元和/或方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种智慧城市边缘计算平台管理方法，所述智慧城市边缘计算平台包括若干经由对等网络互相通信连接的节点，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

采集所述节点的节点信息和所述节点之间的交互数据；

从所述节点信息和交互数据中提取知识构建知识图谱，所述知识图谱包括若干三元组，所述三元组用于记录所述节点的节点信息和所述节点之间的连接关系；

根据所述知识图谱配置所述节点之间的网络连接。

2.根据权利要求1所述的智慧城市边缘计算平台管理方法，其特征在于，所述根据所述知识图谱配置所述节点之间的网络连接的步骤包括：根据一个第一节点的节点信息查询知识图谱以获取对应的目标三元组；根据目标三元组中的节点信息在所述对等网络中匹配第二节点；根据目标三元组中的连接关系配置第一节点和第二节点之间的网络连接。

3.根据权利要求2所述的智慧城市边缘计算平台管理方法，其特征在于，若根据目标三元组中的节点信息在所述对等网络中匹配第二节点时，得到多个备选第二节点，则选择备选第二节点中负载最低的节点作为第二节点。

4.根据权利要求1所述的智慧城市边缘计算平台管理方法，其特征在于，所述方法还包括对所述知识图谱进行补全的步骤。

5.一种智慧城市边缘计算平台，其特征在于，包括：

若干节点，经由对等网络互相通信连接；

记录模块，采集所述节点的节点信息和所述节点之间的交互数据；

知识图谱构建模块，从所述节点信息和交互数据中提取知识构建知识图谱，所述知识图谱包括多个三元组，所述三元组用于记录节点的节点信息和节点之间的连接关系；

边缘服务器，根据所述知识图谱配置所述节点之间的网络连接。

6.根据权利要求5所述的智慧城市边缘计算平台，其特征在于，所述边缘服务器包括：

查询模块，根据一个第一节点的节点信息查询知识图谱以获取对应的目标三元组；

匹配模块，根据目标三元组中的节点信息在所述对等网络中匹配第二节点；

配置模块，根据目标三元组中的连接关系配置第一节点和第二节点之间的网络连接。

7.根据权利要求6所述的智慧城市边缘计算平台，其特征在于，若所述匹配模块根据目标三元组中的节点信息在所述对等网络中匹配第二节点时，匹配到多个备选第二节点，则选择备选第二节点中负载最低的节点作为第二节点。

8.根据权利要求5所述的智慧城市边缘计算平台，其特征在于，还包括补全模块，其用于对所述知识图谱进行补全。

9.一种服务器，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4中任一项所述火灾救援决策方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述火灾救援决策方法的步骤。