CN111182074B - 具有边缘计算能力的智能设备终端、计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提出具有边缘计算能力的智能设备终端、计算机可读存储介质，该智能设备终端包括：智能设备鉴权模块、插件管理模块、本地控制模块、远程控制模块和交互反馈模块；其中，智能设备鉴权模块对接入智能设备终端的不同品牌的被管理智能设备进行鉴权；插件管理模块加载并运行经过授权的被管理智能设备预先上传到智能设备终端服务器的网络资源插件，实现本地网络环境中被管理智能设备的发现和控制的逻辑；本地控制模块和远程控制模块用于实现被管理智能设备的控制；交互反馈模块提供用户交互窗口，将其余各模块的执行结果向用户进行反馈，同时接收用户对于各模块控制指令。本发明能够在本地的网络环境下，完成对第三方设备的控制。

Description

具有边缘计算能力的智能设备终端、计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，具体涉及一种具有边缘计算能力的智能设备终端、计算机可读存储介质。

背景技术

物联网时代到来，联网设备数量将迎来数倍增长。移动互联网时代，联网设备主要是以手机为主，联网设备数量级在40亿左右。高通预计到2020年联网设备数量有望达到250亿以上。此外，据阿里云也预计2020年物联网连接设备将达到200亿以上。综合来看，随着物联网发展加速，联网设备数量将较现有的移动互联网实现数倍以上增长。目前这些物联网设备的传统云计算模型是将所有设备的数据通过网络上传到云计算中心，利用云计算中心的超强计算能力来集中解决应用的计算需求问题。然而云计算的集中处理模式在万物互联的背景下有3点不足：

1、实时性需求不足。由于消费者家中路由器质量的参差不齐，以及入网设备的增加导致信道的带宽占用，加上电视机、手机、PAD、摄像头等大流量设备与物联网小家电设备往往共用一个相同的网络出口，导致路由器针对WIFI设备的管理能力以及网络带宽逐渐成为了云计算的一个瓶颈。

2、数据安全域隐私。许多家庭在屋内安装摄像头，直接将摄像头收集的视频数据上传至云计算中心会增加泄漏用户隐私数据的风险。

3、能耗太高，随着云服务器运行的各种设备服务程序越来越多，未来大规模数据中心对能耗的需求难以满足。

而在上述应用需求的发展催生了边缘计算模型。通常边缘计算模型中边缘设备具有执行计算和数据分析的处理能力，将原有云计算模型的执行部分或者全部迁移到网络边缘设备商，降低云服务器的计算负载，减缓网络带宽压力。

边缘计算是一种新型计算模式，通过在靠近物或数据源头的网络边缘侧，为应用提供融合计算、存储和网络等资源。同时，边缘计算也是一种使能技术，通过在网络边缘侧提供这些资源，满足行业在敏捷联接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。

但是，在目前的家庭环境中，大多数联网设备由于成本因素，仍然以电器属性为主，不具备前置计算功能的设备，导致现有大规模的优化策略都落地在高性能路由器的技术修改上。许多对稳定性要求很高的智能家居的解决方案都会要求搭配一个高密度、高功率，并且在驱动层面进行过大量优化的路由网关。但通常这个网关路由器在有4K等高清流量设备播放的情况下仍然不能彻底解决断网、掉线等棘手问题。

而在行业应用场景，比如高端智能酒店、高端房地产项目中，本身对设备控制的稳定性提出了高要求，一般都是为每一个房间配备了RCU硬件设备，用于管理房间内的面板、开关、插座等硬件产品。近些年为了提升酒店的智能化率，大部分提供酒店智能化解决方案的公司，都在原有方案中增加了语音盒子，并且定制和训练了一大堆的智能语音指令。这种语音盒子设备开始有了边缘计算的样子，但是这些设备可视化交互能力很弱，盒子上增减定制功能较为困难，而且几乎都是以云平台的方式对外提供技术对接方案，在设备的边缘侧没有良好的系统架构，无法满足真实行业应用场景的需求。

发明内容

发明目的：本发明旨在根据现有技术的缺陷，提出一种具有边缘计算能力的智能设备终端、计算机可读存储介质。本发明通过硬件、软件及云端的整合，设计了一套支持边缘计算的软件架构，使得智能设备终端能够在本地的网络环境下，完成对第三方设备的控制。大大提高设备的智能化程度，同时避免了由于智能设备被路由器踢下线，或者智能设备接入的远端服务有问题，导致控制执行失败的问题。

技术方案：为实现上述技术效果，本发明提出以下技术方案：

具有边缘计算能力的智能设备终端，包括：智能设备鉴权模块、插件管理模块、本地控制模块、远程控制模块和交互反馈模块；

其中，智能设备鉴权模块对接入智能设备终端的不同品牌的被管理智能设备进行鉴权；

插件管理模块加载经过授权的被管理智能设备预先上传到智能设备终端服务器的网络资源插件，所述网络资源插件用于使智能设备终端支持被管理智能设备生产厂家自定义的发现协议或者是标准的硬件握手协议；插件管理模块通过运行被管理智能设备的网络资源插件实现本地网络环境中被管理智能设备的发现和控制的逻辑；

本地控制模块用于在本地的网络环境下完成对已加载插件的被管理智能设备的逻辑控制；

远程控制模块用于在无法加载插件的情况下，通过远程控制接口与被管理智能设备的远程控制平台进行交互，实现被管理智能设备的控制；

交互反馈模块提供用户交互窗口，将其余各模块的执行结果向用户进行反馈，同时接收用户对于各模块控制指令。

进一步的，所述智能设备鉴权模块包括本地授权模块和远程授权模块；其中，

本地授权模块对本身符合系统的鉴权和校验机制、直接可以被智能设备终端账号系统所绑定的被管理智能设备进行鉴权；

远程授权模块对本身的发现协议不符合系统固有的发现标准的被管理智能设备进行鉴权。

进一步的，所述本地授权模块的鉴权步骤为：

智能设备终端定义标准的发现广播包，完成对局域网中设备的发现；通过与被管理智能设备相适配的本地网络资源插件解析被管理智能设备返回的数据包，通过解析数据包得到被管理智能设备的硬件服务能力信息，完成被管理智能设备的本地鉴权校验。

进一步的，所述远程授权模块的鉴权步骤为：通过对智能设备终端进行主动配置，定义被管理智能设备支持的互联协议，通过互联网把被管理智能设备的信息传输给第三方设备鉴权平台，完成远程鉴权校验。

本发明还提出一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时，实现所述具有边缘计算能力的智能设备终端的功能。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：

1、本发明所描述的具有边缘计算能力的智能设备终端，不仅能够提升现有智能家居系统的控制体验，而且做到了兼容各家智能家居生态系统的设计。同时，由于所有的操作都发生在用户局域网环境下，避免了用户的设备敏感信息外泄，彻底提升了物联网方案的安全性。

2、本发明支持了被控的智能设备后开发插件上传到云端，通过用户后配置的方式，后加载到智能设备上，由于插件并非是强制要求，所以当被控智能设备没有完成插件时，边缘计算设备仍然可以通过云端接口，将被控智能设备的指令转发给到第三方平台，实现了灵活的扩展。

附图说明

图1为本发明实施例涉及的具有边缘计算能力的智能设备终端的整体架构图；

图2为本发明实施例涉及的具有边缘计算能力的智能设备终端的工作流程示意图；

图3为本发明实施例中涉及的被管理智能设备鉴权流程示意图；

图4为本发明实施例中涉及的本地插件管理流程示意图。

具体实施方式

本发明提出具有边缘计算能力的智能设备终端、计算机可读存储介质。本发明通过硬件、软件及云端的整合，设计了一套支持边缘计算的软件架构，使得智能设备终端能够在本地的网络环境下，完成对第三方设备的控制。这样能够大大提高设备的智能化程度，同时，所述智能设备终端支持从服务器下载和执行用户指令，能够将控制命令、用户配置数据等存放于智能设备终端的本地存储介质中，只需要在本地环境中进行控制局包的发送和处理即可，避免了用户在后续使用过程中由于路由器断网，或者智能设备终端接入的远端服务有问题，导致控制执行失败的问题。

由于具有边缘计算能力的智能设备终端要能够支撑外部智能设备的接入，而且要支持尽可能多的智能设备的接入，并且完成本地控制的能力，因此，这里面对智能设备终端系统提出了几点关键的诉求：一是要能够对智能设备终端系统的网络资源进行插件化的抽象，因为对于不同家电和智能设备，采用的联网硬件、支持的发现、配网协议等都是不同的，要实现本地化的处理，需要在智能设备终端系统上支持各个不同的智能硬件生产厂家自定义的发现协议或者是标准的mDNS，UPNP等硬件握手协议。二是要对加载进系统的脚本、插件等进行管理，能够对不同的智能设备选择不同的控制脚本，并且能够使用交互模块(如语音)实施控制。

基于上述设计原理，本发明提出具有边缘计算能力的智能设备终端、计算机可读存储介质。下面将结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。但应当理解的是，本发明可以以各种形式实施，以下在附图中出示并且在下文中描述的一些示例性和非限制性实施例，并不意图将本发明限制于所说明的具体实施例。

图1示出了本发明涉及的具有边缘计算能力的智能设备终端一种示例性结构框图，包括：智能设备终端操作系统、智能设备鉴权模块、插件管理模块、本地控制模块(包含局域网发现模块、局域网控制模块)、远程控制模块和交互反馈模块。图1所示的具有边缘计算能力的智能设备终端的工作流程如图2所示：

智能设备鉴权模块对接入智能设备终端的不同品牌的被管理智能设备进行鉴权；

插件管理模块加载经过授权的被管理智能设备预先上传到智能设备终端服务器的网络资源插件，所述网络资源插件用于使智能设备终端支持被管理智能设备生产厂家自定义的发现协议或者是标准的硬件握手协议；插件管理模块通过运行被管理智能设备的网络资源插件实现本地网络环境中被管理智能设备的发现和控制的逻辑；

本地控制模块在本地的网络环境下完成对已加载插件的被管理智能设备的逻辑控制；局域网发现模块实现智能设备的局域网发现逻辑，局域网控制模块执行局域网控制指令；

远程控制模块在无法加载插件的情况下，通过远程控制接口与被管理智能设备的远程控制平台进行交互，实现被管理智能设备的控制；

交互反馈模块提供用户交互窗口，将其余各模块的执行结果向用户进行反馈，同时接收用户对于各模块控制指令。

具体的说，具有边缘计算能力的智能设备终端在硬件层面上，可能会包含网卡、麦克风、内存等硬件设施，在系统层面上，可选的有通用现代做系统，或者实时操作系统。在操作系统的基础上，本发明设计了一种实时加载技术，可以在运行时通过加载插件的方式，完成本地网络环境中被管理设备的业务逻辑。插件管理模块要求具有边缘计算能力的智能设备终端本身具有较强的计算处理能力，并且能够对后加载的插件提供可复用的网络资源、内存资源、存储资源的控制能力。此处可采用虚拟化的手段，将操作系统硬件资源进行隔离，为插件提供互不干扰沙盒运行环境。也可以是更加轻量的方法，利用软件框架的手段，支持运行时加载插件，并为运行时的插件提供标准的网络操作接口，通过实现符合接口的插件，并在运行时进行加载，一样可以完成本地网络环境中被管理智能设备的发现和控制的逻辑。

具体的说，鉴权模块要支撑不同品牌的智能设备的鉴权，需要包含端、云一体化的安全认证机制。具体的鉴权方式可以是跨站的OAUTH2.0的鉴权校验方式，也可以是单点登录方式的认证。鉴权模块包括本地授权模块和远程授权模块，整个鉴权过程如图3所示。其中本地授权模块是在被授权的智能设备本身符合系统的鉴权和校验机制，可以被具有边缘计算能力的智能设备终端账号系统所绑定的情况下启用，在本地授权模式下，智能设备终端通过定义标准的发现广播包，完成对局域网中设备的发现。比如：我们可以定义边缘计算设备加入的组播IP地址：239.1.76.176并固定端口，广播IP地址：255.255.255.255并固定端口。并固定局域网先过程中的二进制数据包(此处可采用AES可逆加密)，如：

fe010040359aa48bbfd4baf40ee6e7f5edb5e2606738550eb23fbf98c041d828ace2305036ebbbeld985fc25b9069ad783cb98dc080cb938d0cbbded41a5f9a5ff29a28b

然后，通过本地插件解析被管理智能设备发送回具有边缘计算能力的智能设备终端的数据包，并解析出硬件服务能力，即可完成被管理智能设备的本地鉴权管理。

而远程授权模块的鉴权，则是当被控设备本身的发现协议不符合固有的发现标准时，用户通过对具有边缘计算能力的智能设备终端主动配置的方式，定义被管理智能设备支持的互联协议和标准，监听的IP地址和端口号，接收的固定二进制数据包，并通过互联网的方式，把被管理智能设备的设备信息传输给第三方的设备鉴权平台，完成鉴权校验的过程。

在成功授权之后，本地插件管理流程如图4所示：根据被管理智能设备反馈的硬件信息，智能设备终端会从服务器搜索并下载被管理智能设备上传到服务器上的程序(插件)，并将该插件以库的形式下载并存入边缘计算智能设备终端的存储空间当中。而当在服务器上搜索不到对应的被控设备程序时，在智能设备终端响应控制指令的时候，仍然会通过远程接口的方式，交由第三方平台进行处理。

由于在首次配置之后，插件的控制程序和控制规则被存入了具有边缘计算能力的智能设备终端的存储空间中，那在智能设备终端从环境中再次接收到被管理智能设备的控制指令的时候，就可以直接利用本地插件完成规则逻辑和控制逻辑，节省了远程网络访问的步骤，避免了会发生的各种网络事故，在各种不稳定的网络环境中，最大幅度优化了智能设备的加载和控制体验。

本发明还提出一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时，实现所述具有边缘计算能力的智能设备终端的功能。

需要注意的是，对于插件管理模块，包含了多种变形解决方法，主要目的都是为了解决智能设备在局域网设备发现过程中采用的端口号、不同发现协议的二进制数据包的广播过程等问题，实现局域网内的可发现和可控技术。技术上变形方案可以选择移植TypeScript、JavaScript脚本解析引擎，采用云端脚本本地加载的方式，进行插件控制和管理，也可以采用ClassLoader动态类加载技术或者VirtualApp等沙盒技术，这些变形方式也应纳入本发明的保护范围。

需要注意的是，本发明所述智能设备终端落地在各种尺寸屏幕之后，可变款为各种形态的新型智能硬件。同样可以根据本发明的思路，落地为智能家居环境中的边缘计算设备。这些变形方式也应纳入本发明的保护范围。

应当理解的是，在技术上可行的情况下，以上针对不同实施例所列举的技术特征可以相互组合，从而形成本发明范围内的另外的实施例。此外，本发明所述的特定示例和实施例是非限制性的，并且可以对以上所阐述的结构、步骤、顺序做出相应修改而不脱离本发明的保护范围。

上述实施例，特别是任何“优选”实施例，是实施方式的可能示例，并且仅仅为了清楚理解本发明的原理而提出。在基本上不脱离本发明描述的技术的精神和原理的情况下，可以对上述实施例做出许多变化和修改，这些变化和修改也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.具有边缘计算能力的智能设备终端，其特征在于，包括：智能设备鉴权模块、插件管理模块、本地控制模块、远程控制模块和交互反馈模块；

其中，智能设备鉴权模块对接入智能设备终端的不同品牌的被管理智能设备进行鉴权；

插件管理模块加载经过授权的被管理智能设备预先上传到智能设备终端服务器的网络资源插件，所述网络资源插件用于使智能设备终端支持被管理智能设备生产厂家自定义的发现协议或者是标准的硬件握手协议；插件管理模块通过运行被管理智能设备的网络资源插件实现本地网络环境中被管理智能设备的发现和控制的逻辑；

本地控制模块用于在本地的网络环境下完成对已加载插件的被管理智能设备的逻辑控制；

远程控制模块用于在无法加载插件的情况下，通过远程控制接口与被管理智能设备的远程控制平台进行交互，实现被管理智能设备的控制；

交互反馈模块提供用户交互窗口，将其余各模块的执行结果向用户进行反馈，同时接收用户对于各模块控制指令。

2.根据权利要求1所述的具有边缘计算能力的智能设备终端，其特征在于，所述智能设备鉴权模块包括本地授权模块和远程授权模块；其中，

本地授权模块对本身符合系统的鉴权和校验机制、直接可以被智能设备终端账号系统所绑定的被管理智能设备进行鉴权；

远程授权模块对本身的发现协议不符合系统固有的发现标准的被管理智能设备进行鉴权。

3.根据权利要求2所述的具有边缘计算能力的智能设备终端，其特征在于，所述本地授权模块的鉴权步骤为：

智能设备终端定义标准的发现广播包，完成对局域网中设备的发现；通过与被管理智能设备相适配的本地网络资源插件解析被管理智能设备返回的数据包，通过解析数据包得到被管理智能设备的硬件服务能力信息，完成被管理智能设备的本地鉴权校验。

4.根据权利要求2所述的具有边缘计算能力的智能设备终端，其特征在于，所述远程授权模块的鉴权步骤为：通过对智能设备终端进行主动配置，定义被管理智能设备支持的互联协议，通过互联网把被管理智能设备的信息传输给第三方设备鉴权平台，完成远程鉴权校验。

5.一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述计算机可执行指令被处理器执行时，实现权利要求1至4任意一项所述的具有边缘计算能力的智能设备终端的功能。

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