CN113691553A - 一种市政管网物联网统一接入的方法 - Google Patents

一种市政管网物联网统一接入的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种市政管网物联网统一接入的方法，包括接收设备接入请求数据，对接收到的数据进行分段处理，获得多个数据段，再根据当前请求接入的设备类型及物联网平台的传输协议确定数据封装的方法，对设备接入请求数据进行封装并将封装后的数据段传输至市政管网物联网平台，使得接入请求设备可以统一接入物联网，并减少了接入时不同数据之间的干扰，同时该方法会对接入的硬件设备进行异构，让硬件设备可以统一接入物联网，并可调用物联网的传输协议，提高了物联网接口的统一性和通用性，实现了对物联网中数据和计算资源的复用。

Description

一种市政管网物联网统一接入的方法
技术领域
本发明属于物联网领域，特别涉及一种市政管网物联网统一接入的方法。
背景技术
随着科技的发展，城市的管理也越来越智能化，近些年来物联网也逐渐被人们运用到市政管网的管理中，而随着市政管网中的大量不同类别，不同协议的硬件设备接入物联网中，导致物联网难以对这些设备进行统一管理、物联网网上的资源难以整合。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种市政管网物联网统一接入的方法、装置、终端和计算机可读存储介质，对接入物联网的底层设备进行封装和网络异构，进行统一、通用的访问接口，实现对物联网中数据和计算资源的复用。
本发明实施例的第一方面提供了一种市政管网物联网统一接入的方法，所述方法包括：
接收设备接入请求数据，所述请求数据包括设备编码和设备位置；
对所述接入请求数据进行分段处理，获得多个数据段；
根据当前接入请求的设备类型可启用的数据封装格式以及当前物联网平台可传输的数据封装格式确定所述接入请求数据的封装方法；
启用与所述接入请求数据的封装方法对应的数据流封装线程，并为每个数据流封装线程分配至少一个对应的数据段，其中每一所述数据流封装线程均为所述多个线程中未被启用的线程；
每一所述目标线程接收各自对应的数据段，并按照所述数据段相对应的数据的封装方法，对该对应的数据段进行处理；
将封装后的数据段传输至市政管网物联网平台。
本发明实施例的第二方面公开了一种市政管网物联网统一接入系统，所述系统包括：
数据接收单元，用于接收设备接入请求数据，所述请求数据包括设备编码和设备位置；
数据处理单元，用于对所述接入请求数据进行分段处理，获得多个数据段；
数据封装单元，用于根据当前接入请求的设备类型启用的数据封装格式以及根据当前物联网平台可传输的数据封装格式确定所述接入请求数据的封装方法；
数据封装单元启用与所述接入请求数据的封装方法对应的数据流封装线程，并为每个数据流封装线程分配至少一个对应的数据段，其中每一所述数据流封装线程均为所述多个线程中未被启用的线程；
每一所述目标线程接收各自对应的数据段，并按照所述数据段相对应的数据的封装方法，对该对应的数据段进行处理；
数据传输单元，用于将封装后的数据段传输至市政管网物联网平台。
本发明实施例的第三方面公开了一种终端，所述终端包括处理器和存储器,所述存储器中存储有至少一条程序代码,所述至少一条程序代码由所述处理器加载并执行以实现上述的一种市政管网物联网统一接入的方法。
本发明实施例的第四方面公开了一种计算机可读存储介质,所述存储介质中存储有至少一条程序代码，所述至少一条程序代码由处理器加载并执行以实现上述的一种市政管网物联网统一接入的方法。
本发明的一种市政管网物联网统一接入的方法，具备如下有益效果：
1.本发明公开了一种市政管网物联网统一接入的方法，包括接收设备接入请求数据，对接收到的数据进行分段处理，获得多个数据段，再根据当前请求接入的设备类型及物联网平台的传输协议确定数据封装的方法，启用该数据封装的方法对应的数据流封装线程，并为每个线程分配至少一个对应的数据段，使得每个数据流封装线程都能够接受到其对应的数据段，并通过对应的封装方法对数据进行处理，然后将封装后的数据段传输至市政管网物联网平台，使得接入请求设备可以统一接入物联网，并减少了接入时不同数据之间的干扰，实现了对物联网中数据和计算资源的复用。
2.本发明公开了一种市政管网物联网统一接入的方法，通过对不同接入设备的接入请求信息进行数据封装和对不同硬件设备进行网络异构，使得不同类型的设备信息均可在物联网平台上传输，不同的硬件设备也可以调用物联网中的传输协议，实现了物联网接口的统一性和通用性，提高了物联网在市政管网中的应用范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明实施例一种市政管网物联网统一接入的方法的整体流程图；
图2是本发明的整体框架图；
图3是数据分段的流程图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
本发明实施例提供了一种市政管网物联网统一接入的方法，上述市政管网物联网统一接入的方法包括：
接收设备接入请求数据，所述请求数据包括设备编码和设备位置；
对所述接入请求数据进行分段处理，获得多个数据段；
根据当前接入请求的设备类型可启用的数据封装格式以及当前物联网平台可传输的数据封装格式确定所述接入请求数据的封装方法；
启用与所述接入请求数据的封装方法对应的数据流封装线程，并为每个数据流封装线程分配至少一个对应的数据段，其中每一所述数据流封装线程均为所述多个线程中未被启用的线程；
每一所述目标线程接收各自对应的数据段，并按照所述数据段相对应的数据的封装方法，对该对应的数据段进行处理；
将封装后的数据段传输至市政管网物联网平台。
参照图2，在本实施例中物联网的数据层接收市政管网中各个设备的接入请求数据，接入请求数据中包括设备编码和设备位置，物联网根据接入请求数据中的设备编码确定请求接入设备的类型，再根据请求接入设备的类型对其接入请求数据进行分段，并为每个数据段分配与之相对应的封装线程，将设备的接入请求数据封装成可在物联网上传输的数据包，对请求接入的设备进行网络异构，使其可以调用物联网上的协议，实现接入设备和物联网的交互。其中，每个类型的数据段分别对应不同的封装线程，并且多种封装线程同时启用，使得不同种类的设备可以同时接入物联网。
基于上述接入方法，上述设备编码通过预先设定的设备编码规范得到，所述设备编码表示市政管网各行业及行业内的设备的编码和名称。
在一些实施例中设备编码通过预先设定的编码规范进行编码，其中设备编码表示市政管网各行业及行业内的设备的编码和名称，设备编码可采用6位行业编码和6位顺序编码组成，具体的是，2位行业大类编码+2位行业中类编码+2位行业小类编码+6位顺序码。
基于上述接入方法，上述对接入请求数据进行分段处理包括以下步骤：
读取接入请求数据中每个设备接入请求数据中包含设备编码；
将其中设备编码相同的接入请求数据组合成一组，得到接入请求数据的一级分段；
将检验各个一级分段中接入请求数据的设备编码是否符合设备编码规范，将其中不符合设备编码规范的接入请求数据丢弃，剩余数据段为接入请求数据的二级分段；
对二级分段中的设备编码进行聚类，构造一个以上聚类簇，其中每个聚类簇分别对应一个设备类型；
根据每个聚类簇中请求接入设备的编码的聚合程度将设备编码进行合并，确定每个聚类簇分别表示的接入设备的类型；
根据接入请求数据对应的设备类型，将接入请求数据进行最终分段。
参照图3，在一些实施例中，物联网的数据层读取接入请求数据中的包含的设备编码，并将得到的设备编码中相同的数据分为同一组，得到接入请求数据的一级分段。按照预先设定的设备编码规范对所有一分段中的设备编码进行校验，若一级分段中的设备编码不符合设备编码规范则丢弃该一级分段，将剩余符合设备编码规范的一级分段组合成二级分段。根据二级分段中设备编码的前6位，即设备的行业编码为对象对二级分段中的数据进行聚类分析，构造一个以上的聚类簇，其中每个聚类簇对应一个设备类型。当二级分段中的所有数据均聚类完成之后，根据接入请求数据所属的聚类簇对所有的接入请求设备数据进行分段，得到最终的数据分段。进一步的，物联网通过检验接入请求数据中的设备编码是否符合上预定的设备编码规范，丢弃一部分未经过设备编码规范处理的接入请求数据，可以拦截外来设备的随意接入，起到了安全认证的作用，保证了设备连接的安全性。
基于上述基于上述接入方法，上述对二级分段中的设备编码进行聚类，包括以下步骤：
S1构建二级分段中的设备编码数据的数据集D，确定参数领域值ε、领域密度阈值MinPts；
S2计算数据集中与未经过计算的数据个体p距离不大于预设领域值ε之间的数据集Nε(p)；
S3将数据个体p的ε领域内数据个体的数量|Nε(p)|与设定的领域密度阈值MinPts比较，若|Nε(p)|≥MinPts，则数据个体p为核心数据个体，根据该核心数据个体建立簇C，并将ε领域内所有未经过处理的数据个体加入到C中；
S4计算C中某一个未经过计算的数据个体q对应的Nε(q)，若|Nε(q)|≥MinPts，则将Nε(q)中未加入任何簇的数据个体加入到簇C中；
S5重复S4，对簇C中未经过计算的数据个体进行计算，直到没有新的数据个体加入到簇C中；
S6重复S2、S3、S4、S5，直到数据集中所有数据个体都被划分到簇中，或者被标记为无效数据。
在一些实施例中，二级分段进行聚类采用DBSCAN算法，第一步构造包括二级分段中所有数据的数据集D，设定该聚类算法需要用到的两个参数领域值ε、领域密度阈值MinPts；第二步随机选取数据D的一个未经过计算的数据个体p，计算数据个体p的ε领域内所有数据个体的数据集Nε(p)，
Nε(p)＝{q∈D|Dist(p,q)≤ε}，其中Dist(p,q)为数据个体p和数据个体q之间的距离。第三步将数据个体p的ε领域内数据个体的数量|Nε(p)|与设定的领域密度阈值MinPts比较，若|Nε(p)|≥MinPts，则数据个体p为核心数据个体，根据该核心数据个体建立簇C，并将ε领域内所有未经过处理的数据个体加入到C中。第四步确定簇C之后，选取簇C中位经过计算的数据个体q计算数据个体q的ε领域内所有数据个体的数据集Nε(q)，若|Nε(q)|≥MinPts，则将Nε(q)中未加入任何簇的数据个体加入到簇C中。第五步重复执行第四步，知道将Nε(p)中的未计算的数据个体全部计算一遍，且没有任何新的数据个体加入到簇C中。第六步重复第二、三、四、五步操作，将数据集D中的数据个体全部划分到聚类簇中。
基于上述聚类算法，上述参数领域值ε、领域密度阈值MinPts确定步骤如下：
计算数据集D中每个数据个体与其第K个最近邻数据个体之间的邻近距离，对所有数据个体的邻近距离求平均值，对所有K值进行计算，得到平均邻近距离向量DK，该平均邻近距离
Figure BDA0003238840530000061
则为ε的候选参数；
根据ε的候选参数列表，依次求出每个ε参数对应的ε领域数据个体的数量，并计算所有数据个体的ε领域数据个体的数量的数学期望值，则领域密度阈值MinPts参数表示为：
Figure BDA0003238840530000062
其中，Pi为第i个数据个体的ε领域数据个体数量，n为数据集D中的对象总数。
在一些实施例中，求解ε参数列表，需要计算数据集D的距离分布矩阵，即Dn×n＝{Dist(i,j)|1≤i≤n,1≤j≤n}，其中Dn×n为n*n的实对称矩阵，n为数据集D所包含的数据个体数量。对Dn×n的每一行元素进行升序排列，构造第K列元素向量DK，DK表示数据个体与其第K个最近邻数据个体之间的邻近距离。对DK求平均值得到平均邻近距离
Figure BDA0003238840530000063
则
Figure BDA0003238840530000064
即为ε的一个参数值，ε的参数列表可表示为
Figure BDA0003238840530000065
根据ε的候选参数列表，依次求出每个ε参数对应的ε领域数据个体的数量，并计算所有数据个体的ε领域数据个体的数量的数学期望值，则领域密度阈值MinPts参数表示为：
Figure BDA0003238840530000071
其中，Pi为第i个数据个体的ε领域数据个体数量。
基于上述接入方法，上述封装方法步骤如下：
获取设备的接入请求数据；
根据接入请求的设备类型，读取物联网平台中预先设定的数据封装编码规范；
通过解析所述数据封装编码规范生成与所述数据封装编码规范对应的数据封装算法；
协议转换器加载所述数据封装编码规范对应的数据封装算法，将读取到的接入请求数据进行封装。
在一些实施例中，根据请求接入设备的不同为请求接入设备分配协议转换器，协议转换器包括PC-UA协议转换转换器、Modbus协议转换器、蓝牙协议转换器，通过协议转换器读取市政管网下的请求接入设备数据，协议转换器可以将市政下供水、排水、燃气、井盖等设备进行协议适配，通过加载设置在物联网平台上的数据封装编码规范，解析其中的封装方法将各个请求接入设备的数据封装成可以通过物联网传输的数据包形式，传输到物联网平台上进行统一处理、存储和转发。其中，数据封装编码规范用于将不同协议、不同厂商设备的监测信息转换成能在物联网平台传输的数据。
基于上述封装方法，上述数据封装编码规范包括：
封装编码规范格式，所述格式包括固定报文头、可变报文头、消息体；
所述固定报文头位于报头位置，表示协议数据包的类型；
所述可变报文头位于固定报文头之后，其内容根据数据包类型不同而不同，可变报文头表示初始数据包的标识；
所述消息体位于可变报文头之后，消息体由接受到的接入请求数据构成。
在一些实施例中，数据封装编码规范将数据封装成可在物联网平台上传输的MQTT、HTTP协议数据包形式，在本实施例中数据封装编码规范将数据封装成MQTT协议数据包形式，在MQTT协议中固定报文头、可变报文头、消息体共同组成数据包。其中固定报文头大小为16bit，由byte1、byte2构成，其中byte1是不同类型MQTT数据包的具体标识，byte2用来保存变长头部和消息体的总大小的，可变报文头位于固定报文头之后，其内容因数据包的类型不同而改变，在本实施例中其第一个表示协议名，第二字节表示版本号，消息体位于可变报文头之后，其内容为接入请求信息。
基于上述封装方法，上述协议转换器还包括异构设备，上述异构设备对待接入的硬件设备进行封装，使得待接入硬件设备可以调用物联网中的传输协议，实现物联网和待接入硬件设备之间的交互。
在一些实施例中，协议转换器可以通过异构设备对市政管网下的供水、排水、燃气等硬件设备进行协议适配，对硬件设备进行封装，使得这些硬件设备可以调用物联网中的传输协议，实现物联网和待接入硬件设备之间的交互。
本发明所提供的一种市政管网物联网统一接入系统，该系统包括：
数据接收单元，用于接收设备接入请求数据，所述请求数据包括设备编码和设备位置；
数据处理单元，用于对所述接入请求数据进行分段处理，获得多个数据段；
数据封装单元，用于根据当前接入请求的设备类型启用的数据封装格式以及根据当前物联网平台可传输的数据封装格式确定所述接入请求数据的封装方法；
数据封装单元启用与所述接入请求数据的封装方法对应的数据流封装线程，并为每个数据流封装线程分配至少一个对应的数据段，其中每一所述数据流封装线程均为所述多个线程中未被启用的线程；
每一所述目标线程接收各自对应的数据段，并按照所述数据段相对应的数据的封装方法，对该对应的数据段进行处理；
数据传输单元，用于将封装后的数据段传输至市政管网物联网平台。
本发明实施例提供了一种终端，该终端包括处理器和存储器,上述存储器中存储有至少一条程序代码,所述至少一条程序代码由所述处理器加载并执行以实现上述实施例中的一种市政管网物联网统一接入的方法。
本发明实施例提供的终端包括：至少一个处理器、存储器、用户接口和至少一个网络接口。终端中的各个组件通过总线系统耦合在一起。可以理解，总线系统用于实现这些组件之间的连接通信。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质中存储有至少一条程序代码，所述至少一条程序代码由处理器加载并执行以实现上述实施例中的一种市政管网物联网统一接入的方法。
可以理解，存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，也可包括易失性和非易失性存储器两者。本发明实施例中的存储器能够存储数据以支持终端的操作。这些数据的示例包括：用于在终端上操作的任何计算机程序，如操作系统和应用程序。其中，操作系统包含各种系统程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序可以包含各种应用程序。
本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种市政管网物联网统一接入的方法，其特征在于，包括：
接收设备接入请求数据，所述请求数据包括设备编码和设备位置；
对所述接入请求数据进行分段处理，获得多个数据段；
根据当前接入请求的设备类型可启用的数据封装格式以及当前物联网平台可传输的数据封装格式确定所述接入请求数据的封装方法；
启用与所述接入请求数据的封装方法对应的数据流封装线程，并为每个数据流封装线程分配至少一个对应的数据段，其中每一所述数据流封装线程均为所述多个线程中未被启用的线程；
每一所述目标线程接收各自对应的数据段，并按照所述数据段相对应的数据的封装方法，对该对应的数据段进行处理；
将封装后的数据段传输至市政管网物联网平台。
2.根据权利要求1所述一种市政管网物联网统一接入的方法，其特征在于，所述设备编码通过预先设定的设备编码规范得到，所述设备编码表示市政管网各行业及行业内的设备的编码和名称。
3.根据权利要求2所述一种市政管网物联网统一接入的方法，其特征在于，所述对接入请求数据进行分段处理包括以下步骤：
读取接入请求数据中每个设备接入请求数据中包含设备编码；
将其中设备编码相同的接入请求数据组合成一组，得到接入请求数据的一级分段；
将检验各个一级分段中接入请求数据的设备编码是否符合设备编码规范，将其中不符合设备编码规范的接入请求数据丢弃，剩余数据段为接入请求数据的二级分段；
对二级分段中的设备编码进行聚类，构造一个以上聚类簇，其中每个聚类簇分别对应一个设备类型；
根据每个聚类簇中请求接入设备的编码的聚合程度将设备编码进行合并，确定每个聚类簇分别表示的接入设备的类型；
根据接入请求数据对应的设备类型，将接入请求数据进行最终分段。
4.根据权利要求3所述一种市政管网物联网统一接入的方法，其特征在于，所述对二级分段中的设备编码进行聚类，包括以下步骤：
S1构建二级分段中的设备编码数据的数据集D，确定参数领域值ε、领域密度阈值MinPts；
S2计算数据集中与未经过计算的数据个体p距离不大于预设领域值ε之间的数据集Nε(p)；
S3将数据个体p的ε领域数据个体的数量Nε(p)与设定的领域密度阈值MinPts比较，若|Nε(p)|≥MinPts，则数据个体p为核心数据个体，根据该核心数据个体建立簇C，并将ε领域内所有未经过处理的数据个体加入到C中；
S4计算C中某一个未经过计算的数据个体q对应的Nε(q)，若|Nε(q)|≥MinPts，则将Nε(q)中未加入任何簇的数据个体加入到簇C中；
S5重复S4，对簇C中未经过计算的数据个体进行计算，直到没有新的数据个体加入到簇C中；
S6重复S2、S3、S4、S5，直到数据集中所有数据个体都被划分到簇中，或者被标记为无效数据。
5.根据权利要求4所述一种市政管网物联网统一接入的方法，其特征在于，所述参数领域值ε、领域密度阈值MinPts确定步骤如下：
计算数据集D中每个数据个体与其第K个最近邻数据个体之间的邻近距离，对所有数据个体的邻近距离求平均值，对所有K值进行计算，得到平均邻近距离向量DK，该平均邻近距离
Figure FDA0003238840520000021
则为ε的候选参数；
根据ε的候选参数列表，依次求出每个ε参数对应的ε领域数据个体的数量，并计算所有数据个体的ε领域数据个体的数量的数学期望值，则领域密度阈值MinPts参数表示为：
Figure FDA0003238840520000022
其中，Pi为第i个数据个体的ε领域数据个体数量，n为数据集D中的对象总数。
6.根据权利要求1所述一种市政管网物联网统一接入的方法，其特征在于，所述封装方法步骤如下：
获取设备的接入请求数据；
根据接入请求的设备类型，读取物联网平台中预先设定的数据封装编码规范；
通过解析所述数据封装编码规范生成与所述数据封装编码规范对应的数据封装算法；
协议转换器加载所述数据封装编码规范对应的数据封装算法，将读取到的接入请求数据进行封装。
7.根据权利要求6所述一种市政管网物联网统一接入的方法，其特征在于，所述协议转换器还包括异构设备，所述异构设备对待接入的硬件设备进行封装，使得待接入硬件设备可以调用物联网中的传输协议，实现物联网和待接入硬件设备之间的交互。
8.一种市政管网物联网统一接入系统，其特征在于，所述系统包括：
数据接收单元，用于接收设备接入请求数据，所述请求数据包括设备编码和设备位置；
数据处理单元，用于对所述接入请求数据进行分段处理，获得多个数据段；
数据封装单元，用于根据当前接入请求的设备类型启用的数据封装格式以及根据当前物联网平台可传输的数据封装格式确定所述接入请求数据的封装方法；
数据封装单元启用与所述接入请求数据的封装方法对应的数据流封装线程，并为每个数据流封装线程分配至少一个对应的数据段，其中每一所述数据流封装线程均为所述多个线程中未被启用的线程；
每一所述目标线程接收各自对应的数据段，并按照所述数据段相对应的数据的封装方法，对该对应的数据段进行处理；
数据传输单元，用于将封装后的数据段传输至市政管网物联网平台。
9.一种终端，其特征在于，所述终端包括处理器和存储器,所述存储器中存储有至少一条程序代码,所述至少一条程序代码由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至7中任一项权利要求所述的一种市政管网物联网统一接入的方法。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述存储介质中存储有至少一条程序代码，所述至少一条程序代码由处理器加载并执行以实现如权利要求1至7中任一项权利要求所述的一种市政管网物联网统一接入的方法。
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