CN114189520A - 基于边缘计算的终端设备寿命预测方法和系统 - Google Patents

基于边缘计算的终端设备寿命预测方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了基于边缘计算的终端设备寿命预测方法和系统，其通过边缘计算服务器与物联网中的所有终端设备进行数据交互，以此抓取来自终端设备的数据包，继而确定终端设备针对边缘计算服务期间的指令响应时间；并且还根据终端设备在物联网中的数据上传情况，确定终端设备的累积运行时长，最终准确地确定终端设备在物联网中的预测剩余运行时长，这样能够快速地预测出每个终端设备在物联网中的剩余运行寿命，以便于后续有针对性地控制剩余运行寿命较短的终端设备在物联网中的工作状态，从而最大限度地提高物联网整体运行的稳定性和高效性。

Description

基于边缘计算的终端设备寿命预测方法和系统
技术领域
本发明涉及边缘计算管理的技术领域，特别涉及基于边缘计算的终端设备寿命预测方法和系统。
背景技术
物联网通常同时连接多个终端设备，每个终端设备能够与物联网进行数据交互以及进行相应的数据分析处理操作。物联网连接的每个终端设备可以为相同型号或者不同型号的终端设备，并且每个终端设备受限与自身的型号和自身运算性能的限制，其在物联网中的剩余运行寿命也相应不同。当某一终端设备在物联网的剩余运行寿命较短，该终端设备的数据处理分析性能也会相应降低，若此时依然维持该终端设备在物联网中的数据交互与处理，则会影响物联网整体运行的稳定性和高效性。可见，在物联网中准确和及时地预测终端设备的剩余运行寿命显得尤为重要。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供基于边缘计算的终端设备寿命预测方法和系统，其通过指示边缘计算服务器向物联网连接的所有终端设备分别发送数据收集指令，以使每个终端设备根据所述数据收集指令向边缘计算服务器反馈数据包；获取数据包的数据源地址信息，并根据数据源地址信息，判断数据包是否属于有效数据包；接着获取有效数据包的数据量及其在物联网中的数据传输时间，以此确定对应终端设备的指令响应时间；获取每个终端设备向物联网上传的数据，以此确定每个终端设备的累积运行时长；最后根据指令响应时间和累积运行时长，确定每个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长；并根据预测剩余运行时长，控制边缘计算服务器与终端设备之间的数据交互连通与否状态；可见，该基于边缘计算的终端设备寿命预测方法和系统通过边缘计算服务器与物联网中的所有终端设备进行数据交互，以此抓取来自终端设备的数据包，继而确定终端设备针对边缘计算服务期间的指令响应时间；并且还根据终端设备在物联网中的数据上传情况，确定终端设备的累积运行时长，最终准确地确定终端设备在物联网中的预测剩余运行时长，这样能够快速地预测出每个终端设备在物联网中的剩余运行寿命，以便于后续有针对性地控制剩余运行寿命较短的终端设备在物联网中的工作状态，从而最大限度地提高物联网整体运行的稳定性和高效性。
本发明提供基于边缘计算的终端设备寿命预测方法，其特征在于，其包括如下步骤：
步骤S1，指示边缘计算服务器向物联网连接的所有终端设备分别发送数据收集指令，以使每个终端设备根据所述数据收集指令向边缘计算服务器反馈数据包；获取所述数据包的数据源地址信息，并根据所述数据源地址信息，判断所述数据包是否属于有效数据包；
步骤S2，获取所述有效数据包的数据量及其在物联网中的数据传输时间，以此确定对应终端设备的指令响应时间；获取每个终端设备向物联网上传的数据，以此确定每个终端设备的累积运行时长；
步骤S3，根据所述指令响应时间和所述累积运行时长，确定每个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长；并根据所述预测剩余运行时长，控制边缘计算服务器与终端设备之间的数据交互连通与否状态；
进一步，在所述步骤S1中，指示边缘计算服务器向物联网连接的所有终端设备分别发送数据收集指令，以使每个终端设备根据所述数据收集指令向边缘计算服务器反馈数据包；获取所述数据包的数据源地址信息，并根据所述数据源地址信息，判断所述数据包是否属于有效数据包具体包括：
步骤S101，指示边缘计算服务器向物联网连接的所有终端设备同步发送数据收集指令；其中，所述数据收集指令包括收集的数据类型；
步骤S102，指示边缘计算服务器接收每个终端设备响应于所述数据收集指令而反馈的数据包，并获取每个数据包包含的数据源IP地址信息；
步骤S103，将所述数据源IP地址信息与预设IP地址信息白名单进行比对；若所述数据源IP地址信息存在于预设IP地址信息白名单，则将对应的数据包确定为有效数据包；否则，将对应的数据包确定为无效数据包；
进一步，在所述步骤S2中，获取所述有效数据包的数据量及其在物联网中的数据传输时间，以此确定对应终端设备的指令响应时间；获取每个终端设备向物联网上传的数据，以此确定每个终端设备的累积运行时长具体包括：
步骤S201，获取所述有效数据包的数据比特量及其在物联网中的数据传输时间；并利用下面公式(1)，确定对应终端设备的指令响应时间，
Figure BDA0003305952100000031
在上述公式(1)中，ti表示第i个终端设备的指令响应时间；Ti表示从边缘计算服务器向第i个终端设备发送数据收集指令到边缘计算服务器接收到第i个终端设备反馈的数据包所需的时间；S表示边缘计算服务器发送的数据收集指令的数据比特量；va,down表示边缘计算服务器发送的数据收集指令传输到物联网的第a个节点时对应的传输速度；va,up表示第i个终端设备反馈的数据包传输到物联网的第a个节点时对应的传输速度；A表示边缘计算服务器与第i个终端设备在物联网中进行数据交互所需要经过的节点总数；Di表示第i个终端设备向边缘计算服务器反馈的数据包的数据比特量；
步骤S202，获取每个终端设备向物联网上传的数据，并利用下面公式(2)，确定每个终端设备的累积运行时长，
Figure BDA0003305952100000032
在上述公式(2)中，Fi表示第i个终端设备的累积运行时长；(Ei)2表示第i个终端设备向物联网上传的数据对应的数据帧头部分和数据帧尾部分之间所有数据段的二进制形式的数据；
Figure BDA0003305952100000041
表示第i个终端设备向物联网上传的数据对应的数据帧尾部分的二进制形式的数据包含的二进制数据码总数；
Figure BDA0003305952100000042
表示第i个终端设备向物联网上传的数据对应的数据帧头部分的二进制形式的数据包含的二进制数据码总数；＜＜表示向右移动运算符号；Z()表示倒置函数，即将括号内的二进制数据进行倒置；{}10表示将括号内的数据转换为十进制数据；
进一步，在所述步骤S3中，根据所述指令响应时间和所述累积运行时长，确定每个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长；并根据所述预测剩余运行时长，控制边缘计算服务器与终端设备之间的数据交互连通与否状态具体包括：
步骤S301，根据所述指令响应时间和所述累积运行时长，并利用下面公式(3)，确定每个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长，
Figure BDA0003305952100000043
在上述公式(3)中，Yi表示第i个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长；tb表示在物联网中与第i个终端设备型号相同的第b个失效终端设备在物联网中的历史指令响应时间；Fb表示在物联网中与第i个终端设备型号相同的第b个失效终端设备在物联网中的历史累积运行时长；B表示在物联网中与第i个终端设备型号相同的失效终端设备的总数；
步骤S302，判断第i个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长Yi是否小于或等于0；若是，则确定第i个终端设备为临近失效终端设备，此时中断第i个终端设备与边缘计算服务器之间的数据交互连通状态。
本发明还提供基于边缘计算的终端设备寿命预测系统，其特征在于，其包括数据包收集与分析模块、终端设备指令响应时间确定模块、终端设备累积运行时长确定模块、终端设备寿命预测模块和终端设备连通状态控制模块；其中，
所述数据包收集与分析模块用于指示边缘计算服务器向物联网连接的所有终端设备分别发送数据收集指令，以使每个终端设备根据所述数据收集指令向边缘计算服务器反馈数据包；获取所述数据包的数据源地址信息，并根据所述数据源地址信息，判断所述数据包是否属于有效数据包；
所述终端设备指令响应时间确定模块用于获取所述有效数据包的数据量及其在物联网中的数据传输时间，以此确定对应终端设备的指令响应时间；
所述终端设备累积运行时长确定模块用于获取每个终端设备向物联网上传的数据，以此确定每个终端设备的累积运行时长；
所述终端设备寿命预测模块用于根据所述指令响应时间和所述累积运行时长，确定每个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长；
所述终端设备连通状态控制模块用于根据所述预测剩余运行时长，控制边缘计算服务器与终端设备之间的数据交互连通与否状态；
进一步，所述数据包收集与分析模块用于指示边缘计算服务器向物联网连接的所有终端设备分别发送数据收集指令，以使每个终端设备根据所述数据收集指令向边缘计算服务器反馈数据包；获取所述数据包的数据源地址信息，并根据所述数据源地址信息，判断所述数据包是否属于有效数据包具体包括：
指示边缘计算服务器向物联网连接的所有终端设备同步发送数据收集指令；其中，所述数据收集指令包括收集的数据类型；
指示边缘计算服务器接收每个终端设备响应于所述数据收集指令而反馈的数据包，并获取每个数据包包含的数据源IP地址信息；
将所述数据源IP地址信息与预设IP地址信息白名单进行比对；若所述数据源IP地址信息存在于预设IP地址信息白名单，则将对应的数据包确定为有效数据包；否则，将对应的数据包确定为无效数据包；
进一步，所述终端设备指令响应时间确定模块用于获取所述有效数据包的数据量及其在物联网中的数据传输时间，以此确定对应终端设备的指令响应时间具体包括：
获取所述有效数据包的数据比特量及其在物联网中的数据传输时间；并利用下面公式(1)，确定对应终端设备的指令响应时间，
Figure BDA0003305952100000061
在上述公式(1)中，ti表示第i个终端设备的指令响应时间；Ti表示从边缘计算服务器向第i个终端设备发送数据收集指令到边缘计算服务器接收到第i个终端设备反馈的数据包所需的时间；S表示边缘计算服务器发送的数据收集指令的数据比特量；va,down表示边缘计算服务器发送的数据收集指令传输到物联网的第a个节点时对应的传输速度；va,up表示第i个终端设备反馈的数据包传输到物联网的第a个节点时对应的传输速度；A表示边缘计算服务器与第i个终端设备在物联网中进行数据交互所需要经过的节点总数；Di表示第i个终端设备向边缘计算服务器反馈的数据包的数据比特量；
以及，
所述终端设备累积运行时长确定模块用于获取每个终端设备向物联网上传的数据，以此确定每个终端设备的累积运行时长具体包括：
获取每个终端设备向物联网上传的数据，并利用下面公式(2)，确定每个终端设备的累积运行时长，
Figure BDA0003305952100000062
在上述公式(2)中，Fi表示第i个终端设备的累积运行时长；(Ei)2表示第i个终端设备向物联网上传的数据对应的数据帧头部分和数据帧尾部分之间所有数据段的二进制形式的数据；
Figure BDA0003305952100000063
表示第i个终端设备向物联网上传的数据对应的数据帧尾部分的二进制形式的数据包含的二进制数据码总数；
Figure BDA0003305952100000064
表示第i个终端设备向物联网上传的数据对应的数据帧头部分的二进制形式的数据包含的二进制数据码总数；＜＜表示向右移动运算符号；Z()表示倒置函数，即将括号内的二进制数据进行倒置；{}10表示将括号内的数据转换为十进制数据；
进一步，所述终端设备寿命预测模块用于根据所述指令响应时间和所述累积运行时长，确定每个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长具体包括：
根据所述指令响应时间和所述累积运行时长，并利用下面公式(3)，确定每个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长，
Figure BDA0003305952100000071
在上述公式(3)中，Yi表示第i个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长；tb表示在物联网中与第i个终端设备型号相同的第b个失效终端设备在物联网中的历史指令响应时间；Fb表示在物联网中与第i个终端设备型号相同的第b个失效终端设备在物联网中的历史累积运行时长；B表示在物联网中与第i个终端设备型号相同的失效终端设备的总数；
以及，
所述终端设备连通状态控制模块用于根据所述预测剩余运行时长，控制边缘计算服务器与终端设备之间的数据交互连通与否状态具体包括：
判断第i个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长Yi是否小于或等于0；若是，则确定第i个终端设备为临近失效终端设备，此时中断第i个终端设备与边缘计算服务器之间的数据交互连通状态。
相比于现有技术，该基于边缘计算的终端设备寿命预测方法和系统通过指示边缘计算服务器向物联网连接的所有终端设备分别发送数据收集指令，以使每个终端设备根据所述数据收集指令向边缘计算服务器反馈数据包；获取数据包的数据源地址信息，并根据数据源地址信息，判断数据包是否属于有效数据包；接着获取有效数据包的数据量及其在物联网中的数据传输时间，以此确定对应终端设备的指令响应时间；获取每个终端设备向物联网上传的数据，以此确定每个终端设备的累积运行时长；最后根据指令响应时间和累积运行时长，确定每个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长；并根据预测剩余运行时长，控制边缘计算服务器与终端设备之间的数据交互连通与否状态；可见，该基于边缘计算的终端设备寿命预测方法和系统通过边缘计算服务器与物联网中的所有终端设备进行数据交互，以此抓取来自终端设备的数据包，继而确定终端设备针对边缘计算服务期间的指令响应时间；并且还根据终端设备在物联网中的数据上传情况，确定终端设备的累积运行时长，最终准确地确定终端设备在物联网中的预测剩余运行时长，这样能够快速地预测出每个终端设备在物联网中的剩余运行寿命，以便于后续有针对性地控制剩余运行寿命较短的终端设备在物联网中的工作状态，从而最大限度地提高物联网整体运行的稳定性和高效性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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为本发明提供的基于边缘计算的终端设备寿命预测方法的流程示意图。
图2为本发明提供的基于边缘计算的终端设备寿命预测系统的结构示意图。
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他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1，为本发明实施例提供的基于边缘计算的终端设备寿命预测方法的流程示意图。该基于边缘计算的终端设备寿命预测方法包括如下步骤：
步骤S1，指示边缘计算服务器向物联网连接的所有终端设备分别发送数据收集指令，以使每个终端设备根据该数据收集指令向边缘计算服务器反馈数据包；获取该数据包的数据源地址信息，并根据该数据源地址信息，判断该数据包是否属于有效数据包；
步骤S2，获取该有效数据包的数据量及其在物联网中的数据传输时间，以此确定对应终端设备的指令响应时间；获取每个终端设备向物联网上传的数据，以此确定每个终端设备的累积运行时长；
步骤S3，根据该指令响应时间和该累积运行时长，确定每个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长；并根据该预测剩余运行时长，控制边缘计算服务器与终端设备之间的数据交互连通与否状态。
上述技术方案的有益效果为：该基于边缘计算的终端设备寿命预测方法通过边缘计算服务器与物联网中的所有终端设备进行数据交互，以此抓取来自终端设备的数据包，继而确定终端设备针对边缘计算服务期间的指令响应时间；并且还根据终端设备在物联网中的数据上传情况，确定终端设备的累积运行时长，最终准确地确定终端设备在物联网中的预测剩余运行时长，这样能够快速地预测出每个终端设备在物联网中的剩余运行寿命，以便于后续有针对性地控制剩余运行寿命较短的终端设备在物联网中的工作状态，从而最大限度地提高物联网整体运行的稳定性和高效性。
优选地，在该步骤S1中，指示边缘计算服务器向物联网连接的所有终端设备分别发送数据收集指令，以使每个终端设备根据该数据收集指令向边缘计算服务器反馈数据包；获取该数据包的数据源地址信息，并根据该数据源地址信息，判断该数据包是否属于有效数据包具体包括：
步骤S101，指示边缘计算服务器向物联网连接的所有终端设备同步发送数据收集指令；其中，该数据收集指令包括收集的数据类型；
步骤S102，指示边缘计算服务器接收每个终端设备响应于该数据收集指令而反馈的数据包，并获取每个数据包包含的数据源IP地址信息；
步骤S103，将该数据源IP地址信息与预设IP地址信息白名单进行比对；若该数据源IP地址信息存在于预设IP地址信息白名单，则将对应的数据包确定为有效数据包；否则，将对应的数据包确定为无效数据包。
上述技术方案的有益效果为：在实际应用中，物联网可同时连接有若干终端设备和边缘计算服务器，该终端设备可为但不限于是便携式笔记本电脑或者智能手机等终端设备，该边缘计算服务器可为但不限于是能够执行边缘计算操作的云端服务器。每个终端设备均能够通过物联网与边缘计算服务器进行数据交互，同时该边缘计算服务器能够对每个终端设备进行监控，以此向每个终端设备发送数据收集指令，藉此向每个终端设备收集相应的数据包；其中，该数据收集指令可包括但不限于是需要收集的数据类型，该数据类型可为数据的格式或者数据的创建时间。每个终端设备接收到该数据收集指令后，能够通过物联网的数据传输节点向边缘计算服务器反馈相应的数据包。虽有对数据包对应的数据源IP地址信息进行比对，这样确保只有预设IP地址信息白名单对应的终端设备发出的数据包才能进入后续的处理程序，从而提高物联网整体的数据安全性。
优选地，在该步骤S2中，获取该有效数据包的数据量及其在物联网中的数据传输时间，以此确定对应终端设备的指令响应时间；获取每个终端设备向物联网上传的数据，以此确定每个终端设备的累积运行时长具体包括：
步骤S201，获取该有效数据包的数据比特量及其在物联网中的数据传输时间；并利用下面公式(1)，确定对应终端设备的指令响应时间，
Figure BDA0003305952100000101
在上述公式(1)中，ti表示第i个终端设备的指令响应时间；Ti表示从边缘计算服务器向第i个终端设备发送数据收集指令到边缘计算服务器接收到第i个终端设备反馈的数据包所需的时间；S表示边缘计算服务器发送的数据收集指令的数据比特量；va,down表示边缘计算服务器发送的数据收集指令传输到物联网的第a个节点时对应的传输速度；va,up表示第i个终端设备反馈的数据包传输到物联网的第a个节点时对应的传输速度；A表示边缘计算服务器与第i个终端设备在物联网中进行数据交互所需要经过的节点总数；Di表示第i个终端设备向边缘计算服务器反馈的数据包的数据比特量；
步骤S202，获取每个终端设备向物联网上传的数据，并利用下面公式(2)，确定每个终端设备的累积运行时长，
Figure BDA0003305952100000111
在上述公式(2)中，Fi表示第i个终端设备的累积运行时长；(Ei)2表示第i个终端设备向物联网上传的数据对应的数据帧头部分和数据帧尾部分之间所有数据段的二进制形式的数据；
Figure BDA0003305952100000112
表示第i个终端设备向物联网上传的数据对应的数据帧尾部分的二进制形式的数据包含的二进制数据码总数；
Figure BDA0003305952100000113
表示第i个终端设备向物联网上传的数据对应的数据帧头部分的二进制形式的数据包含的二进制数据码总数；＜＜表示向右移动运算符号；Z()表示倒置函数，即将括号内的二进制数据进行倒置；{}10表示将括号内的数据转换为十进制数据。
上述技术方案的有益效果为：利用上述公式(1)根据每个终端设备反馈的数据包的数据比特量及其在物联网中的数据传输时间，得到每个终端设备的指令响应时间，从而可以根据已知条件准确求得终端设备的指令处理响应时间进而通过响应时间可以准确知晓终端设备当前处理数据的能力；再利用上述公式(2)提取每个终端设备的累积运行时长，进而将终端设备各自的累积运行时长准确提取出来。每个终端设备的指令响应时间和累积运行时长直接反映终端设备自身的数据处理性能高低，通常而言，当终端设备的指令响应时间越短或者累积运行时长越短，则其数据处理性能越高，反之，其数据处理性能越低。
优选地，在该步骤S3中，根据该指令响应时间和该累积运行时长，确定每个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长；并根据该预测剩余运行时长，控制边缘计算服务器与终端设备之间的数据交互连通与否状态具体包括：
步骤S301，根据该指令响应时间和该累积运行时长，并利用下面公式(3)，确定每个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长，
Figure BDA0003305952100000121
在上述公式(3)中，Yi表示第i个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长；tb表示在物联网中与第i个终端设备型号相同的第b个失效终端设备在物联网中的历史指令响应时间；Fb表示在物联网中与第i个终端设备型号相同的第b个失效终端设备在物联网中的历史累积运行时长；B表示在物联网中与第i个终端设备型号相同的失效终端设备的总数；
步骤S302，判断第i个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长Yi是否小于或等于0；若是，则确定第i个终端设备为临近失效终端设备，此时中断第i个终端设备与边缘计算服务器之间的数据交互连通状态。
上述技术方案的有益效果为：利用上述公式(3)，根据每个终端设备的指令响应时间和累积运行时长，并且还结合物联网中同类型的失效终端设备的历史指令响应时间和历史累积运行时长来准确确定其对应的预测剩余运行时长；继而，当预测剩余运行时长小于或者等于0时，及时中断终端设备与边缘计算服务器之间的数据交互连通状态，这样能够有效避免处于临近失效状态的终端设备降低物联网整体的数据处理性能，以及最大限度地提高物联网整体运行的稳定性和高效性。
参阅图2，为本发明实施例提供的基于边缘计算的终端设备寿命预测系统的结构示意图。该基于边缘计算的终端设备寿命预测系统包括数据包收集与分析模块、终端设备指令响应时间确定模块、终端设备累积运行时长确定模块、终端设备寿命预测模块和终端设备连通状态控制模块；其中，
该数据包收集与分析模块用于指示边缘计算服务器向物联网连接的所有终端设备分别发送数据收集指令，以使每个终端设备根据该数据收集指令向边缘计算服务器反馈数据包；获取该数据包的数据源地址信息，并根据该数据源地址信息，判断该数据包是否属于有效数据包；
该终端设备指令响应时间确定模块用于获取该有效数据包的数据量及其在物联网中的数据传输时间，以此确定对应终端设备的指令响应时间；
该终端设备累积运行时长确定模块用于获取每个终端设备向物联网上传的数据，以此确定每个终端设备的累积运行时长；
该终端设备寿命预测模块用于根据该指令响应时间和该累积运行时长，确定每个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长；
该终端设备连通状态控制模块用于根据该预测剩余运行时长，控制边缘计算服务器与终端设备之间的数据交互连通与否状态。
上述技术方案的有益效果为：该基于边缘计算的终端设备寿命预测系统通过边缘计算服务器与物联网中的所有终端设备进行数据交互，以此抓取来自终端设备的数据包，继而确定终端设备针对边缘计算服务期间的指令响应时间；并且还根据终端设备在物联网中的数据上传情况，确定终端设备的累积运行时长，最终准确地确定终端设备在物联网中的预测剩余运行时长，这样能够快速地预测出每个终端设备在物联网中的剩余运行寿命，以便于后续有针对性地控制剩余运行寿命较短的终端设备在物联网中的工作状态，从而最大限度地提高物联网整体运行的稳定性和高效性。
优选地，该数据包收集与分析模块用于指示边缘计算服务器向物联网连接的所有终端设备分别发送数据收集指令，以使每个终端设备根据该数据收集指令向边缘计算服务器反馈数据包；获取该数据包的数据源地址信息，并根据该数据源地址信息，判断该数据包是否属于有效数据包具体包括：
指示边缘计算服务器向物联网连接的所有终端设备同步发送数据收集指令；其中，该数据收集指令包括收集的数据类型；
指示边缘计算服务器接收每个终端设备响应于该数据收集指令而反馈的数据包，并获取每个数据包包含的数据源IP地址信息；
将该数据源IP地址信息与预设IP地址信息白名单进行比对；若该数据源IP地址信息存在于预设IP地址信息白名单，则将对应的数据包确定为有效数据包；否则，将对应的数据包确定为无效数据包。
上述技术方案的有益效果为：在实际应用中，物联网可同时连接有若干终端设备和边缘计算服务器，该终端设备可为但不限于是便携式笔记本电脑或者智能手机等终端设备，该边缘计算服务器可为但不限于是能够执行边缘计算操作的云端服务器。每个终端设备均能够通过物联网与边缘计算服务器进行数据交互，同时该边缘计算服务器能够对每个终端设备进行监控，以此向每个终端设备发送数据收集指令，藉此向每个终端设备收集相应的数据包；其中，该数据收集指令可包括但不限于是需要收集的数据类型，该数据类型可为数据的格式或者数据的创建时间。每个终端设备接收到该数据收集指令后，能够通过物联网的数据传输节点向边缘计算服务器反馈相应的数据包。虽有对数据包对应的数据源IP地址信息进行比对，这样确保只有预设IP地址信息白名单对应的终端设备发出的数据包才能进入后续的处理程序，从而提高物联网整体的数据安全性。
优选地，该终端设备指令响应时间确定模块用于获取该有效数据包的数据量及其在物联网中的数据传输时间，以此确定对应终端设备的指令响应时间具体包括：
获取该有效数据包的数据比特量及其在物联网中的数据传输时间；并利用下面公式(1)，确定对应终端设备的指令响应时间，
Figure BDA0003305952100000141
在上述公式(1)中，ti表示第i个终端设备的指令响应时间；Ti表示从边缘计算服务器向第i个终端设备发送数据收集指令到边缘计算服务器接收到第i个终端设备反馈的数据包所需的时间；S表示边缘计算服务器发送的数据收集指令的数据比特量；va,down表示边缘计算服务器发送的数据收集指令传输到物联网的第a个节点时对应的传输速度；va,up表示第i个终端设备反馈的数据包传输到物联网的第a个节点时对应的传输速度；A表示边缘计算服务器与第i个终端设备在物联网中进行数据交互所需要经过的节点总数；Di表示第i个终端设备向边缘计算服务器反馈的数据包的数据比特量；
以及，
该终端设备累积运行时长确定模块用于获取每个终端设备向物联网上传的数据，以此确定每个终端设备的累积运行时长具体包括：
获取每个终端设备向物联网上传的数据，并利用下面公式(2)，确定每个终端设备的累积运行时长，
Figure BDA0003305952100000151
在上述公式(2)中，Fi表示第i个终端设备的累积运行时长；(Ei)2表示第i个终端设备向物联网上传的数据对应的数据帧头部分和数据帧尾部分之间所有数据段的二进制形式的数据；
Figure BDA0003305952100000152
表示第i个终端设备向物联网上传的数据对应的数据帧尾部分的二进制形式的数据包含的二进制数据码总数；
Figure BDA0003305952100000153
表示第i个终端设备向物联网上传的数据对应的数据帧头部分的二进制形式的数据包含的二进制数据码总数；＜＜表示向右移动运算符号；Z()表示倒置函数，即将括号内的二进制数据进行倒置；{}10表示将括号内的数据转换为十进制数据。
上述技术方案的有益效果为：利用上述公式(1)根据每个终端设备反馈的数据包的数据比特量及其在物联网中的数据传输时间，得到每个终端设备的指令响应时间，从而可以根据已知条件准确求得终端设备的指令处理响应时间进而通过响应时间可以准确知晓终端设备当前处理数据的能力；再利用上述公式(2)提取每个终端设备的累积运行时长，进而将终端设备各自的累积运行时长准确提取出来。每个终端设备的指令响应时间和累积运行时长直接反映终端设备自身的数据处理性能高低，通常而言，当终端设备的指令响应时间越短或者累积运行时长越短，则其数据处理性能越高，反之，其数据处理性能越低。
优选地，该终端设备寿命预测模块用于根据该指令响应时间和该累积运行时长，确定每个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长具体包括：
根据该指令响应时间和该累积运行时长，并利用下面公式(3)，确定每个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长，
Figure BDA0003305952100000161
在上述公式(3)中，Yi表示第i个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长；tb表示在物联网中与第i个终端设备型号相同的第b个失效终端设备在物联网中的历史指令响应时间；Fb表示在物联网中与第i个终端设备型号相同的第b个失效终端设备在物联网中的历史累积运行时长；B表示在物联网中与第i个终端设备型号相同的失效终端设备的总数；
以及，
该终端设备连通状态控制模块用于根据该预测剩余运行时长，控制边缘计算服务器与终端设备之间的数据交互连通与否状态具体包括：
判断第i个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长Yi是否小于或等于0；若是，则确定第i个终端设备为临近失效终端设备，此时中断第i个终端设备与边缘计算服务器之间的数据交互连通状态。
上述技术方案的有益效果为：利用上述公式(3)，根据每个终端设备的指令响应时间和累积运行时长，并且还结合物联网中同类型的失效终端设备的历史指令响应时间和历史累积运行时长来准确确定其对应的预测剩余运行时长；继而，当预测剩余运行时长小于或者等于0时，及时中断终端设备与边缘计算服务器之间的数据交互连通状态，这样能够有效避免处于临近失效状态的终端设备降低物联网整体的数据处理性能，以及最大限度地提高物联网整体运行的稳定性和高效性。
从上述实施例的内容可知，该基于边缘计算的终端设备寿命预测方法和系统通过边缘计算服务器与物联网中的所有终端设备进行数据交互，以此抓取来自终端设备的数据包，继而确定终端设备针对边缘计算服务期间的指令响应时间；并且还根据终端设备在物联网中的数据上传情况，确定终端设备的累积运行时长，最终准确地确定终端设备在物联网中的预测剩余运行时长，这样能够快速地预测出每个终端设备在物联网中的剩余运行寿命，以便于后续有针对性地控制剩余运行寿命较短的终端设备在物联网中的工作状态，从而最大限度地提高物联网整体运行的稳定性和高效性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.基于边缘计算的终端设备寿命预测方法，其特征在于，其包括如下步骤：
步骤S1，指示边缘计算服务器向物联网连接的所有终端设备分别发送数据收集指令，以使每个终端设备根据所述数据收集指令向边缘计算服务器反馈数据包；获取所述数据包的数据源地址信息，并根据所述数据源地址信息，判断所述数据包是否属于有效数据包；
步骤S2，获取所述有效数据包的数据量及其在物联网中的数据传输时间，以此确定对应终端设备的指令响应时间；获取每个终端设备向物联网上传的数据，以此确定每个终端设备的累积运行时长；
步骤S3，根据所述指令响应时间和所述累积运行时长，确定每个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长；并根据所述预测剩余运行时长，控制边缘计算服务器与终端设备之间的数据交互连通与否状态。
2.如权利要求1所述的基于边缘计算的终端设备寿命预测方法，其特征在于：
在所述步骤S1中，指示边缘计算服务器向物联网连接的所有终端设备分别发送数据收集指令，以使每个终端设备根据所述数据收集指令向边缘计算服务器反馈数据包；获取所述数据包的数据源地址信息，并根据所述数据源地址信息，判断所述数据包是否属于有效数据包具体包括：
步骤S101，指示边缘计算服务器向物联网连接的所有终端设备同步发送数据收集指令；其中，所述数据收集指令包括收集的数据类型；
步骤S102，指示边缘计算服务器接收每个终端设备响应于所述数据收集指令而反馈的数据包，并获取每个数据包包含的数据源IP地址信息；
步骤S103，将所述数据源IP地址信息与预设IP地址信息白名单进行比对；若所述数据源IP地址信息存在于预设IP地址信息白名单，则将对应的数据包确定为有效数据包；否则，将对应的数据包确定为无效数据包。
3.如权利要求2所述的基于边缘计算的终端设备寿命预测方法，其特征在于：
在所述步骤S2中，获取所述有效数据包的数据量及其在物联网中的数据传输时间，以此确定对应终端设备的指令响应时间；获取每个终端设备向物联网上传的数据，以此确定每个终端设备的累积运行时长具体包括：
步骤S201，获取所述有效数据包的数据比特量及其在物联网中的数据传输时间；并利用下面公式(1)，确定对应终端设备的指令响应时间，
Figure FDA0003305952090000021
在上述公式(1)中，ti表示第i个终端设备的指令响应时间；Ti表示从边缘计算服务器向第i个终端设备发送数据收集指令到边缘计算服务器接收到第i个终端设备反馈的数据包所需的时间；S表示边缘计算服务器发送的数据收集指令的数据比特量；va,down表示边缘计算服务器发送的数据收集指令传输到物联网的第a个节点时对应的传输速度；va,up表示第i个终端设备反馈的数据包传输到物联网的第a个节点时对应的传输速度；A表示边缘计算服务器与第i个终端设备在物联网中进行数据交互所需要经过的节点总数；Di表示第i个终端设备向边缘计算服务器反馈的数据包的数据比特量；
步骤S202，获取每个终端设备向物联网上传的数据，并利用下面公式(2)，确定每个终端设备的累积运行时长，
Figure FDA0003305952090000022
在上述公式(2)中，Fi表示第i个终端设备的累积运行时长；(Ei)2表示第i个终端设备向物联网上传的数据对应的数据帧头部分和数据帧尾部分之间所有数据段的二进制形式的数据；
Figure FDA0003305952090000031
表示第i个终端设备向物联网上传的数据对应的数据帧尾部分的二进制形式的数据包含的二进制数据码总数；
Figure FDA0003305952090000032
表示第i个终端设备向物联网上传的数据对应的数据帧头部分的二进制形式的数据包含的二进制数据码总数；＜＜表示向右移动运算符号；Z()表示倒置函数，即将括号内的二进制数据进行倒置；{}10表示将括号内的数据转换为十进制数据。
4.如权利要求3所述的基于边缘计算的终端设备寿命预测方法，其特征在于：
在所述步骤S3中，根据所述指令响应时间和所述累积运行时长，确定每个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长；并根据所述预测剩余运行时长，控制边缘计算服务器与终端设备之间的数据交互连通与否状态具体包括：
步骤S301，根据所述指令响应时间和所述累积运行时长，并利用下面公式(3)，确定每个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长，
Figure FDA0003305952090000033
在上述公式(3)中，Yi表示第i个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长；tb表示在物联网中与第i个终端设备型号相同的第b个失效终端设备在物联网中的历史指令响应时间；Fb表示在物联网中与第i个终端设备型号相同的第b个失效终端设备在物联网中的历史累积运行时长；B表示在物联网中与第i个终端设备型号相同的失效终端设备的总数；
步骤S302，判断第i个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长Yi是否小于或等于0；若是，则确定第i个终端设备为临近失效终端设备，此时中断第i个终端设备与边缘计算服务器之间的数据交互连通状态。
5.基于边缘计算的终端设备寿命预测系统，其特征在于，其包括数据包收集与分析模块、终端设备指令响应时间确定模块、终端设备累积运行时长确定模块、终端设备寿命预测模块和终端设备连通状态控制模块；其中，
所述数据包收集与分析模块用于指示边缘计算服务器向物联网连接的所有终端设备分别发送数据收集指令，以使每个终端设备根据所述数据收集指令向边缘计算服务器反馈数据包；获取所述数据包的数据源地址信息，并根据所述数据源地址信息，判断所述数据包是否属于有效数据包；
所述终端设备指令响应时间确定模块用于获取所述有效数据包的数据量及其在物联网中的数据传输时间，以此确定对应终端设备的指令响应时间；
所述终端设备累积运行时长确定模块用于获取每个终端设备向物联网上传的数据，以此确定每个终端设备的累积运行时长；
所述终端设备寿命预测模块用于根据所述指令响应时间和所述累积运行时长，确定每个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长；
所述终端设备连通状态控制模块用于根据所述预测剩余运行时长，控制边缘计算服务器与终端设备之间的数据交互连通与否状态。
6.如权利要求5所述的基于边缘计算的终端设备寿命预测系统，其特征在于：
所述数据包收集与分析模块用于指示边缘计算服务器向物联网连接的所有终端设备分别发送数据收集指令，以使每个终端设备根据所述数据收集指令向边缘计算服务器反馈数据包；获取所述数据包的数据源地址信息，并根据所述数据源地址信息，判断所述数据包是否属于有效数据包具体包括：
指示边缘计算服务器向物联网连接的所有终端设备同步发送数据收集指令；其中，所述数据收集指令包括收集的数据类型；
指示边缘计算服务器接收每个终端设备响应于所述数据收集指令而反馈的数据包，并获取每个数据包包含的数据源IP地址信息；
将所述数据源IP地址信息与预设IP地址信息白名单进行比对；若所述数据源IP地址信息存在于预设IP地址信息白名单，则将对应的数据包确定为有效数据包；否则，将对应的数据包确定为无效数据包。
7.如权利要求6所述的基于边缘计算的终端设备寿命预测系统，其特征在于：
所述终端设备指令响应时间确定模块用于获取所述有效数据包的数据量及其在物联网中的数据传输时间，以此确定对应终端设备的指令响应时间具体包括：
获取所述有效数据包的数据比特量及其在物联网中的数据传输时间；并
利用下面公式(1)，确定对应终端设备的指令响应时间，
Figure FDA0003305952090000051
在上述公式(1)中，ti表示第i个终端设备的指令响应时间；Ti表示从边缘计算服务器向第i个终端设备发送数据收集指令到边缘计算服务器接收到第i个终端设备反馈的数据包所需的时间；S表示边缘计算服务器发送的数据收集指令的数据比特量；va,down表示边缘计算服务器发送的数据收集指令传输到物联网的第a个节点时对应的传输速度；va,up表示第i个终端设备反馈的数据包传输到物联网的第a个节点时对应的传输速度；A表示边缘计算服务器与第i个终端设备在物联网中进行数据交互所需要经过的节点总数；Di表示第i个终端设备向边缘计算服务器反馈的数据包的数据比特量；
以及，
所述终端设备累积运行时长确定模块用于获取每个终端设备向物联网上传的数据，以此确定每个终端设备的累积运行时长具体包括：
获取每个终端设备向物联网上传的数据，并利用下面公式(2)，确定每个终端设备的累积运行时长，
Figure FDA0003305952090000061
在上述公式(2)中，Fi表示第i个终端设备的累积运行时长；(Ei)2表示第i个终端设备向物联网上传的数据对应的数据帧头部分和数据帧尾部分之间所有数据段的二进制形式的数据；
Figure FDA0003305952090000062
表示第i个终端设备向物联网上传的数据对应的数据帧尾部分的二进制形式的数据包含的二进制数据码总数；
Figure FDA0003305952090000063
表示第i个终端设备向物联网上传的数据对应的数据帧头部分的二进制形式的数据包含的二进制数据码总数；＜＜表示向右移动运算符号；Z()表示倒置函数，即将括号内的二进制数据进行倒置；{}10表示将括号内的数据转换为十进制数据。
8.如权利要求7所述的基于边缘计算的终端设备寿命预测系统，其特征在于：
所述终端设备寿命预测模块用于根据所述指令响应时间和所述累积运行时长，确定每个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长具体包括：根据所述指令响应时间和所述累积运行时长，并利用下面公式(3)，确定每个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长，
Figure FDA0003305952090000071
在上述公式(3)中，Yi表示第i个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长；tb表示在物联网中与第i个终端设备型号相同的第b个失效终端设备在物联网中的历史指令响应时间；Fb表示在物联网中与第i个终端设备型号相同的第b个失效终端设备在物联网中的历史累积运行时长；B表示在物联网中与第i个终端设备型号相同的失效终端设备的总数；
以及，
所述终端设备连通状态控制模块用于根据所述预测剩余运行时长，控制边缘计算服务器与终端设备之间的数据交互连通与否状态具体包括：判断第i个终端设备在物联网中的预测剩余运行时长Yi是否小于或等于0；若是，则确定第i个终端设备为临近失效终端设备，此时中断第i个终端设备与边缘计算服务器之间的数据交互连通状态。
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