CN113741282A - 一种基于边缘计算的设备智能化管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于边缘计算的设备智能化管理系统及方法，涉及设备智能管理技术领域。本发明包括智能设备、边缘计算网关、边缘计算服务器、智能设备管理模块和大数据云平台，边缘服务器，用于收集智能设备发送的数据和状态信息，并对数据进行处理和运算；智能设备管理模块，用于批量管理边缘计算服务器、监控终端智能设备、下发指令、实时接收告警和查询历史数据。本发明通过边缘计算服务器对智能设备的数据进行分析处理，边缘计算服务器通过私有云与智能设备管理模块建立连接，实现对智能设备的集中控制，实现数据本地化，在私有云服务器的环境下，降低服务器被攻击的风险。

Description

一种基于边缘计算的设备智能化管理系统及方法

技术领域

本发明属于设备智能管理技术领域，特别是涉及一种基于边缘计算的设备智能化管理系统及方法。

背景技术

边缘计算即MEC，是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应，满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。边缘计算处于物理实体和工业连接之间，或处于物理实体的顶端。而云端计算，仍然可以访问边缘计算的历史数据。

随着物联网技术的快速发展，具备连接互联网的智能设备开始大规模的应用在各行各业，目前市场上的智能设备主要依赖于设备厂商提供的云服务器进行远程连接、管理、监控。但是针对政企客户而言，一部分客户因为业务需要不能连接互联网，也有客户不放心把数据存放在公有云上，政企客户希望将设备产生的数据存储在他们自有的服务器上。

现在很多的智能设备都是通过后端的云服务提供应用支持，一旦网络断开，或者一些政企事业单位、保密部门、对数据敏感的企业要求使用局域网，将会导致智能设备瘫痪，造成不可接接受的时延、增加不可接受的时延、增加额外传输能量消耗和带来数据泄露的问题，无法满足应用背景下低时延、高可靠性以及数据安全的应用服务需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于边缘计算的设备智能化管理系统及方法，通过边缘计算服务器对智能设备的数据进行分析处理，边缘计算服务器通过私有云与智能设备管理模块建立连接，实现对智能设备的集中控制，实现数据本地化，解决了现有的设备管理成本高、设备维护耗时耗力的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种基于边缘计算的设备智能化管理系统，包括智能设备、边缘计算网关、边缘计算服务器、智能设备管理模块和大数据云平台，

所述智能设备通过边缘计算网络与边缘计算服务器连接；所述边缘计算服务器上部署有智能设备管理系统；所述边缘计算服务器与大数据云平台连接；

所述边缘计算网关通过Zigbee无线通信网络、WIFI无线通信网络、Lora无线通信网络与边缘计算服务器建立无线通信连接；

所述边缘服务器，用于收集智能设备发送的数据和状态信息，并对数据进行处理和运算；

所述智能设备管理模块，用于批量管理边缘计算服务器、监控终端智能设备、下发指令、实时接收告警和查询历史数据；

所述大数据云平台包括处理器、分别与处理器连接的内存和网络接口；所述网络接口与大数据云平台中的非易失性存储器连接；所述处理器在运行时通过网络接口从非易失性存储器调取计算机程序，并通过内存运行计算机程序。

优选地，所述边缘计算服务器部署在基站一侧，用户设备上报状态报告信息到源基站，源基站上报包含用户状态信息的测量报告和用户业务数据速率到边缘计算服务器,边缘计算服务器进行切换判决确定目标基站。

优选地，所述源基站在接收用户状态信息报告后，源基站含有计算用户设备业务服务数据速率R的计算单元，将报告和用户数据速率发送边缘计算服务器；所述边缘计算服务器具有对邻负载、剩余带宽资源，计算能否满足所述上报消息中包括的业务传输速率的需求从而做出切换判决。

优选地，所述切换判决边缘计算服务器根据用户测量结果、状态信息报告和通过感知实时信息以及预存储的设备信息来确定能够满足用户业务速率大于R的目标设备进行切换，保证用户无差异体验，下达包括时间间隙信息的切换命令给源基站和目标基站；所述状态信息报告包括设备位置、设备编号和设备用途；所述实时信息包括基站资源分配信息和网络负载。

优选地，所述设备管理模块包括控制协议转换中间件单元、通讯协议转换中间件单元、服务器配置单元、智能设备管理单元和权限管理单元，所述控制协议转换中间件单元为应用协议转换器，使通信网络上采用不同高层协议的终端进行相互通信，所述通讯协议转换中间件单元包含无线通讯适配器，无线通讯适配器兼容Zigbee无线通信网络、WIFI无线通信网络和Lora无线通信网络，所述服务器配置单元用于管理边缘计算服务器，包括参数配置、智能设备管理、通信调试、在线升级功能，所述智能设备管理单元对智能设备进行管理，包括配置管理、控制操作、数据显示、实时监控、异常告警，所述权限管理单元根据系统设置的安全规则或者安全策略，用户可以访问而且只能访问自己被授权的资源。

优选地，所述边缘计算服务器通过组播技术发送广播、组播消息，获取局域网下智能设备管理模块的信息，智能设备管理模块接收到消息后回复边缘计算服务器，边缘计算服务器接收到智能设备管理模块的消息后，根据返回的IP地址与智能设备管理模块建立长连接通信，边缘服务器与智能设备管理模块连接成功。

本发明为一种基于边缘计算的设备智能化管理方法，包括如下步骤：

步骤S1：在密集蜂窝网络场景下部署移动边缘计算服务器；

步骤S2：根据机构信息以及层级的隶属关系进行项目设备的搭建；

步骤S3：根据将规划后的项目属性特征对边缘网关中设备的节点情况进行配置；

步骤S4：创建边缘网关中的设备信息进行管理，并且浏览、查询以及统计边缘网关中的设备运转的实时数据以及历史情况，并上传至边缘计算服务器；

步骤S5：设置并管理不同边缘网关中的设备下的采集点信息以及不同采集点的警情信息。

优选地，所述步骤S2中，项目设备的搭建的流程如下：

步骤S21：录入包括机构编号、机构名称、备注信息在内的机构信息；

步骤S22：确定目前系统存在此机构的上级部门；

步骤S23：确定此机构在同级别部门中的顺序；

步骤S24：将机构信息以及组成关系存入数据库。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过边缘计算服务器对智能设备的数据进行分析处理，边缘计算服务器通过私有云与智能设备管理模块建立连接，实现对智能设备的集中控制，实现数据本地化，在私有云服务器的环境下，降低服务器被攻击的风险。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明的一种基于边缘计算的设备智能化管理系统结构示意图；

图2为本发明的一种基于边缘计算的设备智能化管理方法步骤图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明为一种基于边缘计算的设备智能化管理系统，包括智能设备、边缘计算网关、边缘计算服务器、智能设备管理模块和大数据云平台，

智能设备通过边缘计算网络与边缘计算服务器连接；边缘计算服务器上部署有智能设备管理系统；边缘计算服务器与大数据云平台连接；

边缘计算网关通过Zigbee无线通信网络、WIFI无线通信网络、Lora无线通信网络与边缘计算服务器建立无线通信连接；

边缘服务器，用于收集智能设备发送的数据和状态信息，并对数据进行处理和运算；

智能设备管理模块，用于批量管理边缘计算服务器、监控终端智能设备、下发指令、实时接收告警和查询历史数据；

大数据云平台包括处理器、分别与处理器连接的内存和网络接口；网络接口与大数据云平台中的非易失性存储器连接；处理器在运行时通过网络接口从非易失性存储器调取计算机程序，并通过内存运行计算机程序；

所述大数据云平台分别与基于WEB数据显示模块和基于软件APP数据显示模块；分别用于电脑和手机访问大数据云平台，方便用户观察数据。

其中，边缘计算服务器部署在基站一侧，用户设备上报状态报告信息到源基站，源基站上报包含用户状态信息的测量报告和用户业务数据速率到边缘计算服务器,边缘计算服务器进行切换判决确定目标基站。

其中，源基站在接收用户状态信息报告后，源基站含有计算用户设备业务服务数据速率R的计算单元，将报告和用户数据速率发送边缘计算服务器；边缘计算服务器具有对邻负载、剩余带宽资源，计算能否满足上报消息中包括的业务传输速率的需求从而做出切换判决。

其中，切换判决边缘计算服务器根据用户测量结果、状态信息报告和通过感知实时信息以及预存储的设备信息来确定能够满足用户业务速率大于R的目标设备进行切换，保证用户无差异体验，下达包括时间间隙信息的切换命令给源基站和目标基站；状态信息报告包括设备位置、设备编号和设备用途；实时信息包括基站资源分配信息和网络负载。

其中，设备管理模块包括控制协议转换中间件单元、通讯协议转换中间件单元、服务器配置单元、智能设备管理单元和权限管理单元，控制协议转换中间件单元为应用协议转换器，使通信网络上采用不同高层协议的终端进行相互通信，通讯协议转换中间件单元包含无线通讯适配器，无线通讯适配器兼容Zigbee无线通信网络、WIFI无线通信网络和Lora无线通信网络，服务器配置单元用于管理边缘计算服务器，包括参数配置、智能设备管理、通信调试、在线升级功能，智能设备管理单元对智能设备进行管理，包括配置管理、控制操作、数据显示、实时监控、异常告警，权限管理单元根据系统设置的安全规则或者安全策略，用户可以访问而且只能访问自己被授权的资源。

其中，边缘计算服务器通过组播技术发送广播、组播消息，获取局域网下智能设备管理模块的信息，智能设备管理模块接收到消息后回复边缘计算服务器，边缘计算服务器接收到智能设备管理模块的消息后，根据返回的IP地址与智能设备管理模块建立长连接通信，边缘服务器与智能设备管理模块连接成功。

请参阅图2所示，本发明为一种基于边缘计算的设备智能化管理方法，包括如下步骤：

步骤S1：在密集蜂窝网络场景下部署移动边缘计算服务器；

步骤S2：根据机构信息以及层级的隶属关系进行项目设备的搭建；

步骤S3：根据将规划后的项目属性特征对边缘网关中设备的节点情况进行配置；

步骤S4：创建边缘网关中的设备信息进行管理，并且浏览、查询以及统计边缘网关中的设备运转的实时数据以及历史情况，并上传至边缘计算服务器；

步骤S5：设置并管理不同边缘网关中的设备下的采集点信息以及不同采集点的警情信息。

其中，步骤S2中，项目设备的搭建的流程如下：

步骤S21：录入包括机构编号、机构名称、备注信息在内的机构信息；

步骤S22：确定目前系统存在此机构的上级部门；

步骤S23：确定此机构在同级别部门中的顺序；

步骤S24：将机构信息以及组成关系存入数据库。

其中，制定项目方案时，录入包括项目名称、唯一编号、项目时间、内容描述、位置坐标在内的项目信息；绑定项目所属机构，判断其机构信息是否存在，如果存在，则根据录入的项目信息判断此项目是否有与之属性相同的项目属性特征可以配置，如果有，则将项目属性特征与项目进行绑定并保存项目属性特征的信息，否则根据项目信息，创建新的项目属性特征。

值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种基于边缘计算的设备智能化管理系统，包括智能设备、边缘计算网关、边缘计算服务器、智能设备管理模块和大数据云平台，其特征在于：

所述智能设备通过边缘计算网络与边缘计算服务器连接；所述边缘计算服务器上部署有智能设备管理系统；所述边缘计算服务器与大数据云平台连接；

所述边缘计算网关通过Zigbee无线通信网络、WIFI无线通信网络、Lora无线通信网络与边缘计算服务器建立无线通信连接；

所述边缘服务器，用于收集智能设备发送的数据和状态信息，并对数据进行处理和运算；

所述智能设备管理模块，用于批量管理边缘计算服务器、监控终端智能设备、下发指令、实时接收告警和查询历史数据；

所述大数据云平台包括处理器、分别与处理器连接的内存和网络接口；所述网络接口与大数据云平台中的非易失性存储器连接；所述处理器在运行时通过网络接口从非易失性存储器调取计算机程序，并通过内存运行计算机程序。

2.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的设备智能化管理系统，其特征在于，所述边缘计算服务器部署在基站一侧，用户设备上报状态报告信息到源基站，源基站上报包含用户状态信息的测量报告和用户业务数据速率到边缘计算服务器,边缘计算服务器进行切换判决确定目标基站。

3.根据权利要求2所述的一种基于边缘计算的设备智能化管理系统，其特征在于，所述源基站在接收用户状态信息报告后，源基站含有计算用户设备业务服务数据速率R的计算单元，将报告和用户数据速率发送边缘计算服务器；所述边缘计算服务器具有对邻负载、剩余带宽资源，计算能否满足所述上报消息中包括的业务传输速率的需求从而做出切换判决。

4.根据权利要求3所述的一种基于边缘计算的设备智能化管理系统，其特征在于，所述切换判决边缘计算服务器根据用户测量结果、状态信息报告和通过感知实时信息以及预存储的设备信息来确定能够满足用户业务速率大于R的目标设备进行切换，保证用户无差异体验，下达包括时间间隙信息的切换命令给源基站和目标基站；所述状态信息报告包括设备位置、设备编号和设备用途；所述实时信息包括基站资源分配信息和网络负载。

5.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的设备智能化管理系统，其特征在于，所述设备管理模块包括控制协议转换中间件单元、通讯协议转换中间件单元、服务器配置单元、智能设备管理单元和权限管理单元，所述控制协议转换中间件单元为应用协议转换器，使通信网络上采用不同高层协议的终端进行相互通信，所述通讯协议转换中间件单元包含无线通讯适配器，无线通讯适配器兼容Zigbee无线通信网络、WIFI无线通信网络和Lora无线通信网络，所述服务器配置单元用于管理边缘计算服务器，包括参数配置、智能设备管理、通信调试、在线升级功能，所述智能设备管理单元对智能设备进行管理，包括配置管理、控制操作、数据显示、实时监控、异常告警，所述权限管理单元根据系统设置的安全规则或者安全策略，用户可以访问而且只能访问自己被授权的资源。

6.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的设备智能化管理系统，其特征在于，所述边缘计算服务器通过组播技术发送广播、组播消息，获取局域网下智能设备管理模块的信息，智能设备管理模块接收到消息后回复边缘计算服务器，边缘计算服务器接收到智能设备管理模块的消息后，根据返回的IP地址与智能设备管理模块建立长连接通信，边缘服务器与智能设备管理模块连接成功。

7.一种基于边缘计算的设备智能化管理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：在密集蜂窝网络场景下部署移动边缘计算服务器；

步骤S2：根据机构信息以及层级的隶属关系进行项目设备的搭建；

步骤S3：根据将规划后的项目属性特征对边缘网关中设备的节点情况进行配置；

步骤S4：创建边缘网关中的设备信息进行管理，并且浏览、查询以及统计边缘网关中的设备运转的实时数据以及历史情况，并上传至边缘计算服务器；

步骤S5：设置并管理不同边缘网关中的设备下的采集点信息以及不同采集点的警情信息。

8.根据权利要求7所述的一种基于边缘计算的设备智能化管理方法，其特征在于，所述步骤S2中，项目设备的搭建的流程如下：

步骤S21：录入包括机构编号、机构名称、备注信息在内的机构信息；

步骤S22：确定目前系统存在此机构的上级部门；

步骤S23：确定此机构在同级别部门中的顺序；

步骤S24：将机构信息以及组成关系存入数据库。

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