CN111770160A - 边缘节点装置、云端节点装置及物联网平台 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种边缘节点装置、云端节点装置及物联网平台，涉及物联网数据处理的技术领域。该边缘节点装置应用于物联网平台，所述物联网平台还包括云端节点装置，所述边缘节点装置包括：下行通信模块，用于接收原始数据；数据分析模块，用于对所述原始数据进行分析处理，生成优化数据；上行通信模块，用于将所述优化数据传输至所述云端节点装置，缓解了现有技术存在的物联网平台负担较大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及物联网数据处理技术领域，尤其是涉及一种边缘节点装置、云端节点装置及物联网平台。
背景技术
随着互联网技术的不断发展，物联网(Internet of things，简称IoT)已成为新一代信息技术的重要组成部分。物联网是物物相连的互联网，因此物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络，而且其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。
目前，部署物联网平台有不同的方法，大部分的物联网平台支持将所有的物联网数据发送到物联网平台。因为大部分物联网数据并不用于数据分析使用，所以很多不需要发送到物联网平台的数据也会发送至物联网平台，因此现有技术存在物联网平台负担较大的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种边缘节点装置、云端节点装置及物联网平台，以缓解现有技术存在的物联网平台负担较大的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种边缘节点装置，应用于物联网平台，所述物联网平台还包括云端节点装置，所述边缘节点装置包括：
下行通信模块，用于接收原始数据；
数据分析模块，用于对所述原始数据进行分析处理，生成优化数据；
上行通信模块，用于将所述优化数据传输至所述云端节点装置。
进一步的，该边缘节点装置还包括：
规则引擎模块，用于提供对所述原始数据进行分析处理的处理规则。
进一步的，该边缘节点装置还包括：
MQTT代理模块，用于与MQTT客户端建立数据交互连接。
进一步的，该边缘节点装置还包括：
消息队列模块，用于临时保存系统消息；
消息转发模块，用于将所述系统消息转发至第三方终端。
进一步的，该边缘节点装置还包括：
本地告警管理模块，用于在所述边缘节点装置与所述云端节点装置通信发生异常时，管理所述边缘节点装置下的各物联网设备的告警信息；
本地告警展示模块，用于提供展示所述告警信息的界面。
第二方面，本发明实施例还提供一种云端节点装置，应用于物联网平台，所述物联网平台还包括边缘节点装置，所述云端节点装置包括：
下行通信模块，用于接收来自所述边缘节点装置的优化数据，所述优化数据是由所述边缘节点装置对原始数据进行分析处理而生成；
数据分析模块，用于对所述优化数据进行分析处理。
进一步的，该云端节点装置还包括：
MQTT代理模块，用于与MQTT客户端建立数据交互连接。
进一步的，该云端节点装置还包括：
消息队列模块，用于临时保存系统消息；
消息转发模块，用于将所述系统消息转发至第三方设备。
进一步的，该云端节点装置还包括：
API网关模块，用于与外部数据系统建立数据交互连接。
第三方面，本发明还提供一种物联网平台，包括上述的边缘节点装置，以及上述云端节点装置。
本发明实施例提供的物联网平台，包括边缘节点装置、云端节点装置、网关、传感器等设备。网关通过传感器获取到的原始数据，可以直接上报至云端节点装置进行分析处理。也可以先上报至边缘节点装置，由边缘节点装置对原始数据进行初步分析处理，例如删除重复数据、优化数据格式等，生成优化数据，然后再由边缘节点装置将优化数据上报至云端节点装置进行分析处理。因此，采用本发明实施例提供的技术方案，能够先利用边缘节点装置对原始数据进行初步分析处理，并生成优化数据，优化数据可以上报至云端节点装置，也可以从边缘节点装置直接转发至第三方系统/设备，能够显著减少发送至云端节点装置的数据量，从而缓解了现有技术存在的物联网平台负担较大的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的边缘节点装置的示意图；
图2为本发明实施例提供的云端节点装置的示意图；
图3为本发明实施例提供的物联网平台的示意图；
图4为本发明实施例提供的云端节点装置的部署架构图；
图5为本发明实施例提供的边缘节点装置的部署架构图；
图6为本发明实施例提供的边缘节点装置中ITF应用服务集群的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
随着互联网技术的不断发展，物联网已成为新一代信息技术的重要组成部分。物联网是物物相连的互联网，因此物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络，而且其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。
目前，部署物联网平台有不同的方法，大部分的物联网平台支持将所有的物联网数据发送到物联网平台。因为大部分物联网数据并不用于数据分析使用，所以很多不需要发送到物联网平台的数据也会发送至物联网平台，因此现有技术存在物联网平台负担较大的问题。
针对以上问题，本发明实施例提供一种边缘节点装置(Internet of Things Fog，简称ITF)，可应用于物联网平台，该物联网平台还包括云端节点装置(Internet of ThingsCloud，简称ITC)，边缘节点装置也被称为雾端节点装置。如图1所示，本发明实施例提供的边缘节点装置包括：
下行通信模块101，用于接收原始数据。下行通信模块101通常与网关连接，网关通过传感器获取到原始数据，对原始数据进行格式转换和封装后上报至边缘节点装置，并由边缘节点装置中的下行通信模块接收。
数据分析模块102，用于对原始数据进行分析处理，生成优化数据。边缘节点装置可以利用数据分析模块102对其管理下的所有网关、传感器等设备上报的原始数据进行初步分析处理，具体的处理方式包括去除重复的数据，根据预先配置的规则对原始数据进行对应的处理，根据处理后得到的结果可以对网关、传感器等设备做出及时的响应动作，最后生成优化数据。
上行通信模块103，用于将优化数据传输至云端节点装置。因为优化数据是原始数据经过去重等一系列初步分析处理形成的，因此能够显著减少发送至云端节点装置的数据量，从而缓解了现有技术存在的物联网平台负担较大的问题。
在一种可能的实施方式中，该边缘节点装置还可以包括以下各个组件中的一个或多个：
雾端管理模块104，用于提供物联网管理的基本功能，如设备管理、数据解析等。
规则引擎模块105，用于提供对原始数据进行分析处理的处理规则。具体的，规则引擎模块105能够提供规则解析功能，如对应类型的设备数据格式解析规则、告警生成规则、数据转发规则，自动配置规则等。
MQTT代理模块106，用于与MQTT客户端建立数据交互连接。消息队列遥测传输(Message Queuing Telemetry Transport，简称MQTT)是一种即时通讯协议，可作为物联网的重要组成部分。该协议支持所有平台，几乎可以把所有联网物品和外部连接起来，被用来当做传感器和制动器的通信协议。本实施例中MQTT代理模块106是一个MQTT代理中间件，用来支持与MQTT客户端的数据交互。
消息队列模块107，用于临时保存系统消息。消息队列模块107相当于消息中间件，可存储系统内的消息。
消息转发模块108，用于将系统消息转发至第三方设备。此外，消息转发模块还可以将优化数据转发给第三方设备或第三方系统，以减轻云端节点装置的负担。
本地告警管理模块109，用于在所述边缘节点装置与云端节点装置通信发生异常时，生成和处理该边缘节点装置所管理的各物联网设备的告警信息。本地告警管理模块109提供了一个简化的告警管理功能，比如当边缘节点装置与云端节点装置之间的连接出现问题的时候，可以在本地产生告警信息并通过网页页面查看，实现本地化管理。
本地告警展示模块110，用于提供展示告警信息的界面，也就是提供给用户查看告警信息的网页页面。
本发明实施例还提供一种云端节点装置，应用于物联网平台，物联网平台还包括边缘节点装置。如图2所示，该云端节点装置包括：
下行通信模块201，用于接收来自边缘节点装置的优化数据。其中，优化数据是由边缘节点装置对原始数据进行分析处理而生成的。
数据分析模块202，用于对优化数据进行分析处理，比如统计、归类、删除、选择等分析处理方式。当然，数据分析模块也能够对直接来自网关的原始数据进行分析处理。
在一种可能的实施方式中，该云端节点装置还可以包括以下各个组件中的一个或多个：
本地管理模块203，用于提供类似于边缘节点装置的接入和数据预处理功能，支持与网关装置直连，用来在一些规模较小且没有边缘节点装置的场景下使用。
MQTT代理模块204，用于与MQTT客户端建立数据交互连接，作为一个MQTT代理中间件，用来支持与MQTT客户端的数据交互。
消息队列模块205，用于临时保存系统消息。消息队列模块相当于消息中间件，可存储系统内的消息。
消息转发模块206，用于将系统消息转发至第三方设备。
平台管理模块207，用于提供系统的基本功能，比如用户账号、安全管理等。
物联网云端管理模块208，用于提供物联网管理相关功能，比如设备管理、配置管理等。
告警管理模块209，用于，根据规则配置，根据物联网上报的数据产生相关告警信息。
规则引擎模块210，用于提供对原始数据进行分析处理的处理规则。具体的，规则引擎模块能够提供规则解析功能，如对应类型的设备数据格式解析规则、告警生成规则、数据转发规则、自动配置规则等。
大数据分析模块211，用于对传感器获取的数据及优化数据进行分析，输出各类指标。
人工智能分析模块212，用于对传感器获取的数据及优化数据进行分析，输出各种业务指标和相关告警信息，并产生和触发相关规则的执行。
地图引擎模块213，用于支持页面地图数据展示和操作。
API网关模块214，用于通过应用程序接口(Application Program Interface，简称API)与外部数据系统建立数据交互连接，实现与其他系统间的数据交互。
网页页面模块215，用于提供用户操作界面，供用户查看告警信息等。
关系型数据库216，用于存储关系型数据，如用户、区域、权限等数据。
非关系型数据库217，用于存储业务数据，比如设备数据等。
缓存模块218，用于提供关键数据的快速查询能力。
如图3所示，本发明还提供一种物联网平台，包括上述实施例提供的边缘节点装置100和云端节点装置200，以及网关300和传感器400。可以看出传感器400通过网关300可以连接至云端节点装置200，也可以连接至边缘节点装置100。
在该物联网平台中，原始数据由传感器400上报至网关300，网关300将数据进行格式转换和封装后，可以直接上报至云端节点装置200；也可以上报至边缘节点装置100，然后边缘节点装置100将经过初步分析处理后生成的优化数据上报至云端节点装置200，云端节点装置200对优化数据进行处理和分析。
其中，边缘节点装置100可以对其管理下的所有网关300、传感器400等设备上报的原始数据进行初步分析处理，具体的处理方式包括去除重复的数据，根据预先配置的规则对原始数据进行对应的处理，根据处理后得到的结果可以对网关300、传感器400等设备做出及时的响应动作，最后生成优化数据。因为优化数据是原始数据经过去重等一系列初步分析处理形成的，因此能够显著减少发送至云端节点装置200的数据量，从而缓解了现有技术存在的物联网平台负担较大的问题。
本实施例中云端节点装置的部署架构如图4所示，其中包含管理服务(包括安装部署服务、监控服务、后端编排服务、应用编排服务、日志服务)，非关系型数据库服务集群，关系型数据库服务集群，缓存服务集群，大数据服务集群，消息队列集群，应用服务集群，接入服务集群，MQTT代理集群。通过对云端节点装置各个部分的集群规模扩展很容易实现云端节点装置的横向扩展。
本实施例中边缘节点装置的部署架构如图5所示，包含接入服务集群，MQTT代理服务集群，ITF应用服务集群，消息队列服务集群，非关系型数据库服务集群。
如图6所示，其中的ITF应用服务集群同时还可以采用单机模式部署，也可以简单的增加ITF的数量实现对网络容量的扩展支持。
通过采用以上部署架构，边缘节点装置和云端节点装置都可以支持横向容量扩展。
云端节点装置的各个服务模块都实现了集群化部署，如某个非应用服务模块存在瓶颈，可以通过页面实现对该模块实现扩容，安装部署服务会自动实现这一扩容过程，如果需要减少节点，同样通过界面操作实现。
非应用服务模块一般来说是后端组件或者中间件，像数据库、缓存、队列等等，这些组件均都自己都集群组织方式，对每种组件都开发了对于组件扩缩容方式。
如果是应用服务，应用服务在开发的时候就会设计为无状态的，可以很方便地在系统任何地方启动和停止应用，应用编排系统通过监控各个模块的CPU和内存使用指标，来实现对应用服务的自动扩容和缩容，也就是应用实例的增加和减少，来实现对处理能力的弹性支持。
边缘节点装置的所有组件与云端节点装置的非应用服务一样，通过开发对应的实例扩缩容方式，自动化对应服务的扩展和回收，可以很好的实现对容量的弹性支持。
ITF本身也可以作为单节点的形态部署，可以直接增加ITF也可以实现对容量都扩展支持，只是这种形态下ITF各个节点之间都是独立的，适应于传感器位置比较分散的情况。
本发明实施例提供的物联网平台以及云端节点装置，与上述实施例提供的边缘节点装置具有相同或相应技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
本发明实施例还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机器可运行指令，所述计算机可运行指令在被处理器调用和运行时，所述计算机可运行指令促使所述处理器运行上述实施例提供的处理步骤。
本发明实施例所提供的装置可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。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，前述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所公开的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
又例如，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，再例如，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通信接口，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，在本发明提供的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。
所述功能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，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种边缘节点装置，其特征在于，应用于物联网平台，所述物联网平台还包括云端节点装置，所述边缘节点装置包括：
下行通信模块，用于接收原始数据；
数据分析模块，用于对所述原始数据进行分析处理，生成优化数据；
上行通信模块，用于将所述优化数据传输至所述云端节点装置。
2.根据权利要求1所述的边缘节点装置，其特征在于，还包括：
规则引擎模块，用于提供对所述原始数据进行分析处理的处理规则。
3.根据权利要求1所述的边缘节点装置，其特征在于，还包括：
MQTT代理模块，用于与MQTT客户端建立数据交互连接。
4.根据权利要求1所述的边缘节点装置，其特征在于，还包括：
消息队列模块，用于临时保存系统消息；
消息转发模块，用于将所述系统消息转发至第三方设备。
5.根据权利要求1所述的边缘节点装置，其特征在于，还包括：
本地告警管理模块，用于在所述边缘节点装置与所述云端节点装置通信发生异常时，管理所述边缘节点装置下的各物联网设备的告警信息；
本地告警展示模块，用于提供展示所述告警信息的界面。
6.一种云端节点装置，其特征在于，应用于物联网平台，所述物联网平台还包括边缘节点装置，所述云端节点装置包括：
下行通信模块，用于接收来自所述边缘节点装置的优化数据，所述优化数据是由所述边缘节点装置对原始数据进行分析处理而生成；
数据分析模块，用于对所述优化数据进行分析处理。
7.根据权利要求6所述的云端节点装置，其特征在于，还包括：
MQTT代理模块，用于与MQTT客户端建立数据交互连接。
8.根据权利要求6所述的云端节点装置，其特征在于，还包括：
消息队列模块，用于临时保存系统消息；
消息转发模块，用于将所述系统消息转发至第三方终端。
9.根据权利要求6所述的云端节点装置，其特征在于，还包括：
API网关模块，用于与外部数据系统建立数据交互连接。
10.一种物联网平台，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的边缘节点装置，以及如权利要求6至9任一项所述的云端节点装置。
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