CN114401288A - 基于边缘物联代理的低功耗接入系统、方法及其存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种基于边缘物联代理的低功耗接入系统、方法及其存储介质，该接入系统包括检测模块、单片机和边缘代理模块，所述检测模块用于获取电缆运行各方面的数据；所述单片机分别与检测模块和边缘代理模块相连接，用于接收所述数据并缓存，并判断缓存的数据是否满足唤醒条件，如果是，则唤醒所述边缘代理模块，并将所述数据传输至所述边缘代理模块进行存储或者计算；如果否，则所述边缘代理模块进入低功耗状态。本申请当单片机内缓存的数据满足唤醒条件时，将处于低功耗状态的边缘代理模块唤醒，从而将缓存的数据传输至边缘代理模块进行存储或者计算，有效降低边缘物联代理的功耗。

Description

基于边缘物联代理的低功耗接入系统、方法及其存储介质

技术领域

本申请涉及物联网技术领域，尤其是涉及一种基于边缘物联代理的低功耗接入系统、方法及其存储介质。

背景技术

目前，随着物联网技术的广泛应用，接入的物联网感知设备的种类、数量越来越多。各区域甚至同一区域的感知设备采用的传输协议、通信协议、以及数据传输的格式也各不相同。对于各类感知设备的接入兼容性存在不足，只能对特定类型的物联网感知设备进行接入，支持几种主流的数据传输协议，解析特定的数据格式，难以整合种类繁杂的物联网感知设备，使得智慧物联网对数据通讯缺少加密处理和远程控制的授权管理，存在数据泄露和非法控制隐患，降低了整个系统的安全性。

边缘物联代理在变电和输电的大部分场景中，采集数据都要经过无线方式传输，按照电力系统信息安全的要求，此情景下边缘物联代理的数据接入电力信息内网需经过物联安全网关接入。安全网关服务器位于电力信息内网，安全网关客户端运行于边缘物联代理，边缘物联代理再经过APN专网或者电力wifi专网接入。

针对上述中的相关技术，由于安全网关客户端的运行需要有操作系统Linux的支持，发明人发现边缘物联代理运行Linux操作系统存在耗电量高的问题。

发明内容

为了有效降低边缘物联代理的功耗，本申请提供了一种基于边缘物联代理的低功耗接入系统、方法及其存储介质。

第一方面，本申请提供一种基于边缘物联代理的低功耗接入系统，采用如下的技术方案：

一种基于边缘物联代理的低功耗接入系统，包括检测模块、单片机和边缘代理模块，

所述检测模块用于获取电缆运行各方面的数据；

所述单片机分别与检测模块和边缘代理模块相连接，用于接收所述数据并缓存，并判断缓存的数据是否满足唤醒条件，如果是，则唤醒所述边缘代理模块，并将所述数据传输至所述边缘代理模块进行存储或者计算；如果否，则所述边缘代理模块进入低功耗状态。

通过采用上述技术方案，当单片机内缓存的数据满足唤醒条件时，将处于低功耗状态的边缘代理模块唤醒，从而将缓存的数据传输至边缘代理模块进行存储或者计算，有效降低边缘物联代理的功耗。

可选的，所述唤醒条件为时间、缓存数据容量和电缆相别温度中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，根据实际情况，设置不同的唤醒条件，适用性更广。

可选的，所述接入系统还包括数据加密模块和安全网关，所述数据加密模块与边缘代理模块相连接，用于对存储的数据压缩成数据流后进行加密处理，采用二阶加密方式，将所述数据流拆分成数据片段并添加随机数，根据时间戳选择二阶加密算法，获得加密数据源并上传到对应的安全网关。

通过采用上述技术方案，对数据流进行拆分再增加随机数，改变数据流的值长，增加数据流的安全；通过对数据流进行二阶加密，提高了数据流存储时的安全性。

可选的，所述数据加密模块包括数据解析单元，所述数据解析单元用于对获取的数据片段进行解析，并判断所述数据片段是否解析成功，若解析成功，则自动生成一组随机数，并对所述数据流进行加密；若解析失败，则对所述检测模块的通信协议进行解析，将对应的解析算法保存到配置文件中，按照保存的解析算法对数据流进行重新解析。

通过采用上述技术方案，对获取的数据片段进行解析，便于改变数据流的值长，从而增加数据流的安全；当数据片段解析失败时，根据检测模块的通信协议重新配置解析算法，采用更新后的解析算法对数据片段进行解析，提高了数据流存储时的安全性。

可选的，所述数据加密模块包括算法选用单元，所述算法选用单元基于时间戳的运算结果输出多个二阶加密算法，随机选择一个二阶加密算法对数据进行加密。

通过采用上述技术方案，在二阶加密过程中，依据时间戳进行计算，选择多个加密算法中的一个进行加密，保证了数据加密的唯一性，提高了数据安全。

第二方面，本申请提供一种基于边缘物联代理的低功耗接入方法，采用如下的技术方案：

一种基于边缘物联代理的低功耗接入方法，包括以下步骤：

获取电缆运行各方面的数据；

通过单片机对所述数据进行缓存，并判断缓存的数据是否满足唤醒条件，如果是，则唤醒所述边缘代理模块，并将所述数据传输至所述边缘代理模块进行存储或者计算；如果否，则所述边缘代理模块进入低功耗状态；

所述唤醒条件为时间、缓存数据容量和电缆相别温度中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，当单片机内缓存的数据满足唤醒条件时，将处于低功耗状态的边缘代理模块唤醒，从而将缓存的数据传输至边缘代理模块进行存储或者计算，有效降低边缘物联代理的功耗。

可选的，将所述数据传输至所述边缘代理模块进行存储或者计算的步骤之后，还包括以下步骤：

对存储的数据压缩成数据流后进行加密处理，采用二阶加密方式，将所述数据流拆分成数据片段并添加随机数，根据时间戳选择二阶加密算法，获得加密数据源并上传到对应的安全网关。

通过采用上述技术方案，对数据流进行拆分再增加随机数，改变数据流的值长，增加数据流的安全；通过对数据流进行二阶加密，提高了数据流存储时的安全性。

可选的，将所述数据拆分成数据片段并添加随机数的步骤中，具体包括以下步骤：

对获取的数据片段进行解析，并判断所述数据片段是否解析成功，若解析成功，则自动生成一组随机数；若解析失败，则对所述数据获取中所采用的通信协议进行解析，将对应的解析算法保存到配置文件中，按照保存的解析算法对数据流进行重新解析。

通过采用上述技术方案，对获取的数据片段进行解析，便于改变数据流的值长，从而增加数据流的安全；当数据片段解析失败时，根据检测模块的通信协议重新配置解析算法，采用更新后的解析算法对数据片段进行解析，提高了数据流存储时的安全性。

第三方面，本申请提供一种可读存储介质，采用如下的技术方案：

一种可读存储介质，存储有能够被处理器加载并执行如上述基于边缘物联代理的低功耗接入方法中任一种方法的计算机程序。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：当单片机内缓存的数据满足唤醒条件时，将处于低功耗状态的边缘代理模块唤醒，从而将缓存的数据传输至边缘代理模块进行存储或者计算，有效降低边缘物联代理的功耗。

附图说明

图1是本申请其中一个实施例的系统框图；

图2是本申请其中一个实施例的方法流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-2及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种基于边缘物联代理的低功耗接入系统，参照图1，该接入系统包括检测模块、单片机和边缘代理模块，检测模块用于获取电缆运行各方面的数据；单片机分别与检测模块和边缘代理模块相连接，用于接收数据并缓存，并判断缓存的数据是否满足唤醒条件，如果是，则唤醒边缘代理模块，并将数据传输至边缘代理模块进行存储或者计算；如果否，则边缘代理模块进入低功耗状态。

本申请中，唤醒条件为时间、缓存数据容量和电缆相别温度中的一种或多种。单片机通过无线模块接收检测模块的数据，单片机包括缓存单元。

需要说明的是，检测模块有多种，比如温度传感器在线架测温时，用于分别对A、B和C三相的温度数据进行监测；则唤醒条件为单片机需要接收到A、B和C三相的温度数据，边缘代理模块工作时进行三相不平衡计算。比如避雷器计数器用于对雷击次数进行记录；则唤醒条件为单位时间内的雷击次数，当记录的雷击次数超过预设数值时，则需要将数据传输至边缘代理模块进行存储。

即唤醒条件是可配置的，其他实施例中，边缘代理模块每日定时唤醒的次数和时间可配置，精确到分钟；也可以当某相别的温度高于温度阈值时触发唤醒边缘代理模块工作，温度阈值可采用80℃。本申请中，该接入系统包括电源管理模块，电源管理模块分别与单片机和边缘代理模块相连接，单片机通过电源管理模块对边缘代理模块进行供电和断电，从而实现边缘代理模块的工作和休眠。其中，电源可以采用太阳能，也可以采用蓄电池。

本申请的接入系统还包括数据加密模块和安全网关，数据加密模块与边缘代理模块相连接，用于对存储的数据压缩成数据流后进行加密处理，采用二阶加密方式，将数据流拆分成数据片段并添加随机数，根据时间戳选择二阶加密算法，获得加密数据源并上传到对应的安全网关。

需要说明的是，二阶加密方式包括一阶加密和二阶加密，在一阶加密过程中，拆分数据流为多个子数据流，在各子数据流之间或前后添加随机数，形成新数据流，对新数据流压缩，获取时间戳节点并记录时间戳；在二阶加密过程中，根据时间戳进行运算，根据运算结果在多个加密算法选择一个作为二阶加密算法，对压缩后的新数据流进行加密，得到最终加密件后进行存储。

具体的，二阶加密方式包括以下步骤：将需加密数据压缩成数据流；采用值长运算，对数据流进行第一阶加密，得到第一阶加密件；压缩第一阶加密件，得到第一阶压缩件；获取时间戳节点并记录；根据时间戳节点进行运算，以运算结果选择多种加密算法中的一种加密算法，对第一阶压缩件进行加密，得到定向随机加密密钥和第二阶加密件。

其中，采用值长运算，包括：读取待加密数据流的字符串encrypted长度L，将字符串encrypted拆分为n段，得到n段子字符串；n是大于等于2的正整数。

为了说明的简单，本具体实施例以n=2来进行说明，对于n大于2的情况，以此类推。利用随机数函数获取长度为M的随机字符串：encry；当n为奇数时，设M1=(L/2)+0.5，M2=(L/2)-0.5；当n为偶数时，设M1=M2=l/2。利用随机函数分别获取长度为M1的随机字符串encry和长度为M2的随机字符串pted；将字符串encrypted拆分为二个子字符串encry和pted，其中子字符串encry的长度为M1，子字符串pted的长度为M2。以随机数1+encry+随机数2+pted+随机数3的方式，拼接随机数与子字符串，形成第一阶加密件。

数据加密模块包括数据解析单元，数据解析单元用于对获取的数据片段进行解析，并判断数据片段是否解析成功，若解析成功，则自动生成一组随机数，并对数据流进行加密；若解析失败，则对检测模块的通信协议进行解析，将对应的解析算法保存到配置文件中，按照保存的解析算法对数据流进行重新解析。

本申请，对获取的数据片段进行解析，便于改变数据流的值长，从而增加数据的安全；当数据片段解析失败时，根据检测模块的通信协议重新配置解析算法，采用更新后的解析算法对数据片段进行解析，提高了数据流存储时的安全性。数据加密作为网络安全的核心技术，是解决网络与信息安全最有效、最可靠的手段。

数据加密模块包括算法选用单元，算法选用单元基于时间戳的运算结果输出多个二阶加密算法，随机选择一个二阶加密算法对数据进行加密。本申请中，在二阶加密过程中，依据时间戳进行计算，选择多个加密算法中的一个进行加密，保证了数据加密的唯一性，提高了数据安全。

另外，各个检测模块在接入数据汇聚层时，需采用SM1 、SM2、SM4、CPK等轻量级认证方式实现终端的安全认证。各个检测模块与数据汇聚层组成的通信网络，如WiFi、载波通信和微功率无线通信等，应采用抗干扰性强的通信协议，并通过关闭SSID广播等方式，加强通道自身安全配置管控。

本申请实施例一种基于边缘物联代理的低功耗接入系统的实施原理为：当单片机内缓存的数据满足唤醒条件时，将处于低功耗状态的边缘代理模块唤醒，从而将缓存的数据传输至边缘代理模块进行存储或者计算，有效降低边缘物联代理的功耗。

本申请实施例还公开一种基于边缘物联代理的低功耗接入方法，参照图2，包括以下步骤：

S1、获取电缆运行各方面的数据；

S2、通过单片机对数据进行缓存，并判断缓存的数据是否满足唤醒条件，如果是，则唤醒边缘代理模块，并将数据传输至边缘代理模块进行存储或者计算；如果否，则边缘代理模块进入低功耗状态。其中，唤醒条件为时间、缓存数据容量和电缆相别温度中的一种或多种。

步骤S2之后，还包括以下步骤：

S3、对存储的数据压缩成数据流后进行加密处理，采用二阶加密方式，将数据流拆分成数据片段并添加随机数，根据时间戳选择二阶加密算法，获得加密数据源并上传到对应的安全网关。

步骤S3中，具体包括以下步骤：对获取的数据片段进行解析，并判断数据片段是否解析成功，若解析成功，则自动生成一组随机数；若解析失败，则对数据获取中所采用的通信协议进行解析，将对应的解析算法保存到配置文件中，按照保存的解析算法对数据流进行重新解析。

本申请实施例还公开一种可读存储介质，存储有能够被处理器加载并执行如上述基于边缘物联代理的低功耗接入方法中任一种方法的计算机程序。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (9)

1.一种基于边缘物联代理的低功耗接入系统，其特征在于，包括检测模块、单片机和边缘代理模块，

所述检测模块用于获取电缆运行各方面的数据；

所述单片机分别与检测模块和边缘代理模块相连接，用于接收所述数据并缓存，并判断缓存的数据是否满足唤醒条件，如果是，则唤醒所述边缘代理模块，并将所述数据传输至所述边缘代理模块进行存储或者计算；如果否，则所述边缘代理模块进入低功耗状态。

2.根据权利要求1所述的基于边缘物联代理的低功耗接入系统，其特征在于，所述唤醒条件为时间、缓存数据容量和电缆相别温度中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的基于边缘物联代理的低功耗接入系统，其特征在于，所述接入系统还包括数据加密模块和安全网关，所述数据加密模块与边缘代理模块相连接，用于对存储的数据压缩成数据流后进行加密处理，采用二阶加密方式，将所述数据流拆分成数据片段并添加随机数，根据时间戳选择二阶加密算法，获得加密数据源并上传到对应的安全网关。

4.根据权利要求3所述的基于边缘物联代理的低功耗接入系统，其特征在于，所述数据加密模块包括数据解析单元，所述数据解析单元用于对获取的数据片段进行解析，并判断所述数据片段是否解析成功，若解析成功，则自动生成一组随机数，并对所述数据流进行加密；若解析失败，则对所述检测模块的通信协议进行解析，将对应的解析算法保存到配置文件中，按照保存的解析算法对数据进行重新解析。

5.根据权利要求3所述的基于边缘物联代理的低功耗接入系统，其特征在于，所述数据加密模块包括算法选用单元，所述算法选用单元基于时间戳的运算结果输出多个二阶加密算法，随机选择一个二阶加密算法对数据流进行加密。

6.一种基于边缘物联代理的低功耗接入方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取电缆运行各方面的数据；

通过单片机对所述数据进行缓存，并判断缓存的数据是否满足唤醒条件，如果是，则唤醒所述边缘代理模块，并将所述数据传输至所述边缘代理模块进行存储或者计算；如果否，则所述边缘代理模块进入低功耗状态；

所述唤醒条件为时间、缓存数据容量和电缆相别温度中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的基于边缘物联代理的低功耗接入方法，其特征在于，将所述数据传输至所述边缘代理模块进行存储或者计算的步骤之后，还包括以下步骤：

对存储的数据压缩成数据流后进行加密处理，采用二阶加密方式，将所述数据流拆分成数据片段并添加随机数，根据时间戳选择二阶加密算法，获得加密数据源并上传到对应的安全网关。

8.根据权利要求7所述的基于边缘物联代理的低功耗接入方法，其特征在于，将所述数据拆分成数据片段并添加随机数的步骤中，具体包括以下步骤：

对获取的数据片段进行解析，并判断所述数据片段是否解析成功，若解析成功，则自动生成一组随机数；若解析失败，则对所述数据获取中所采用的通信协议进行解析，将对应的解析算法保存到配置文件中，按照保存的解析算法对数据流进行重新解析。

9.一种可读存储介质，其特征在于：存储有能够被处理器加载并执行如权利要求6至8中任一种方法的计算机程序。

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