CN114500554B - 一种物联网系统管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种物联网系统管理方法，系统工作连续、可靠。本发明方法在边缘网关与物联网云平台网络连接正常时，选举一个边缘网关作为备用管理节点；网络连接中断时，备用管理节点管理物联网系统。包括如下步骤：(10)系统启动：物联网系统启动，网络连接正常；(20)备用管理节点选出：从边缘网关中选出一个作为备用管理节点，发送链路保活报文；(30)当前管理节点重新确定：根据当前链路保活回应报文情况，重新确定当前管理节点；(40)读操作：由各代理节点采集\计算智能设备数据，上报给当前管理节点；(50)写操作：当前管理节点下发管控命令，由各代理节点分析转发给各智能设备；(60)循环执行跳转：跳转至(30)步骤。

Description

一种物联网系统管理方法
技术领域
本发明属于物联网技术领域，特别是一种物联网系统管理方法。
背景技术
现有物联网系统的结构如图1所示。通常包括物联网云平台、多个边缘网关及众多智能设备。各边缘网关上端通过网络连接与物联网云平台信号相连，下端与多个智能设备相连。智能设备通过边缘网关完成数据采集及计算，并将数据上报到物联网云平台，物联网云平台会将数据按照报表形式予以实时展示以及相关联动控制操作。在上述物联网系统现有的处理系统中，物理网云平台是整个系统默认的manager管理节点(manager)，且为系统唯一的单节点，分布在各区域的边缘网关设备为单个agent代理节点(agent)，由agent代理节点采集\计算接入的智能设备
当物联网云平台与边缘网关网络链路畅通时，物理网云平台能正常下发控制\操作命令，整个系统能正常工作，其处理时序如图2所示。主要包括如下步骤：系统启动；读操作：各边缘网关将采集\计算数据上报至物联网云平台；写操作：物联网下发计划任务、多场景联动、控制\操作控制命令；
由图2所示的处理过程可知，当前物联网系统，在网络链接正常情况下，在系统启动后，可进行正常的读、写操作，以及上报的报警数据。当出现物联网云平台与边缘网关网络断链时，如图3所示，则该系统就无法完成控制\操作命令以及断链期间智能设备相关数据的丢失。例如，计划任务无法下发，使得计划任务得不到正常执行；多场景无法实时联动控制，不能对多个设备进行实时控制；无法实现告警信息展示，相关隐患不能及时排除；在网络断链期间，物联网平台无法获取设备侧相关数据。需要人工排障网络恢复后，该系统才能正常工作。
总之，现有技术存在的问题是：当物联网云平台与边缘网关之间网络断链时，整个物联网系统无法正常工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种物联网系统管理方法，在物联网云平台与边缘网关之间网络断链时，系统仍能正常工作，系统工作连续、可靠。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种物联网系统管理方法，所述物联网系统包括作为默认管理节点的物联网云平台、多个作为代理节点的边缘网关及多个智能设备，各边缘网关上端与物联网云平台通过网络连接，下端分别与多个智能设备信号相连；各代理节点将采集\计算的智能设备数据上报至当前管理节点，实现读操作；当前管理节点下发管控命令，包括计划任务、多场景联动、控制\操作命令，实现写操作；当边缘网关与物联网云平台之间网络连接正常时，从所述多个边缘网关选举一个作为备用管理节点；当边缘网关与物联网云平台之间网络连接中断时，所述备用管理节点代替默认管理节点，作为当前管理节点，管理所述物联网系统。
实现本发明目的的另一技术解决方案为：
一种物联网系统管理方法，所述物联网系统包括作为默认管理节点的物联网云平台、多个作为代理节点的边缘网关及多个智能设备，各边缘网关上端与物联网云平台通过网络连接，下端分别与多个智能设备信号相连；本方法包括如下步骤：
(10)系统启动：物联网系统启动，边缘网关与物联网云平台之间网络连接正常；
(20)备用管理节点选出：从边缘网关中选出一个作为备用管理节点，备用管理节点发送链路保活报文；
(30)当前管理节点重新确定：备用管理节点持续监测链路保活报文回应报文，
根据当前链路保活回应报文情况，重新确定当前管理节点；
(40)读操作：由各代理节点采集\计算智能设备数据，上报给当前管理节点；
(50)写操作：当前管理节点下发管控命令，包括计划任务、多场景联动、控制\操作命令，由各代理节点分析转发给各智能设备，各代理节点将控制\操作结果上报给当前管理节点；
(60)循环执行跳转：跳转至(30)当前管理节点重新确定步骤，执行下一轮管理操作。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
系统工作连续、可靠：本发明在物联网云平台与各边缘网关网络断链期间，采用备用管理节点临时替代原物联网云平台，正常下发、执行计划任务，对设备进行实时联动控制、展示告警信息、获取设备侧相关数据，从而保证系统工作连续、可靠运行。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1是现有物联网系统的结构框图，图中物联网云平台与边缘网关之间的网络链路连接正常。
图2是现有技术物联网系统管理方法的时序图，对应如图1所示的链路连接正常的物联网系统。
图3是图1所示物联网系统中物联网云平台与边缘网关之间的网络链路连接断开时的结构示意图。
图4是本发明物理网系统管理方法的时序图。
图5是是本发明物理网系统管理方法的主流程图。
图6是图5中备用管理节点选出步骤的流程图。
图7是图5中当前管理节点重新确定步骤的流程图。
具体实施方式
本发明物联网系统管理方法，用于如图1、3所示的物联网系统。
如图1所示，所述物联网系统包括作为默认管理节点的物联网云平台、多个作为代理节点的边缘网关及多个智能设备，各边缘网关上端与物联网云平台通过网络连接，下端分别与多个智能设备信号相连；
各代理节点将采集\计算的智能设备数据上报至当前管理节点，实现读操作；当前管理节点下发管控命令，包括计划任务、多场景联动、控制\操作命令，实现写操作；
当边缘网关与物联网云平台之间网络连接正常时，从所述多个边缘网关选举一个作为备用管理节点；
当边缘网关与物联网云平台之间网络连接中断时，所述备用管理节点代替默认管理节点，作为当前管理节点，管理所述物联网系统。
当所述备用管理节点管理所述物联网系统时，其同时完成自身作为一个边缘网关的操作。
备用管理节点选出，且边缘网关与物联网云平台之间网络连接正常时，当前管理节点下发使得每个代理节点都能感知备用管理节点信息的同步报文。
备用管理节点选出，且边缘网关与物联网云平台之间网络连接正常时，当前管理节点与备用管理节点同步管控命令。
当边缘网关与物联网云平台之间网络连接由中断恢复正常时，管理物联网系统的备用管理节点将网络连接中断期间智能设备采集\计算的数据同步至默认管理节点。
当备用管理节点将网络连接中断期间采集\计算的智能设备数据同步至默认管理节点后，默认管理节点重新作为当前管理节点。
本发明物联网系统管理方法，用于如图1、3所示的物联网系统。
如图1所示，所述物联网系统包括作为默认管理节点的物联网云平台、多个作为代理节点的边缘网关及多个智能设备，各边缘网关上端与物联网云平台通过网络连接，下端分别与多个智能设备信号相连；
图4为本发明物理网系统管理方法的时序图。图5为本发明物理网系统管理方法的主流程图。
如图4、5所示，本发明物理网系统管理方法，包括如下步骤：
(10)系统启动：物联网系统启动，边缘网关与物联网云平台之间网络连接正常；
(20)备用管理节点选出：从边缘网关中选出一个作为备用管理节点，备用管理节点发送链路保活报文；
备用manager的选举与竞争，用于当物联网云平台与边缘网关之间链路断链时，备用manager转为正式manager，接管整个系统，使得整个系统能正常工作，不能因原物联网系统处理逻辑因网络链路断链而受影响，此时某边缘网关既是manager又是agent。
如图6所示，所述(20)备用管理节点选出步骤包括：
(21)心跳报文广播上报：物联网系统启动后，默认管理节点作为当前管理节点，各代理节点广播上报心跳报文，当前管理节点接受心跳报文；
所述心跳报文携带本代理节点标识、本代理节点所接入设备总数、测点总数，以及cpu\内存利用率。
各边缘网关agent节点广播上报心跳报文，manager接受心跳报文；心跳报文携带：本agent标识，本agent所接入设备总数，测点总数，以及cpu\内存利用率，便于通过量化选举出备用manager节点。
心跳报文主要维系manager节点与agent节点之间的链路保活，为周期性发送。
(22)心跳回应报文下发：当前管理节点收到各代理节点的心跳报文后，广播下发心跳回应报文；
所述心跳回应报文携带当前管理节点标识；
manager收到各agent节点的心跳报文后，广播下发心跳回应报文；该心跳回应报文携带当前manager标识，当物联网云平台与边缘网关链路畅通时，此时manager标识即为物联网云平台；
(23)备用管理节点选举：通过直接指定或竞争，选举一个代理节点作为备用管理节点；
所述(23)备用管理节点选举步骤中，通过竞争选举获得备用管理节点步骤具体为：
加权计算各代理节点接入设备总数、测点总数、CPU\内存利用率，得到备用管理节点选举值，
根据备用管理节点选举值，选择一代理节点作为备用管理节点。
通常以备用管理节点选举值最小的代理节点作为备用管理节点。因为最小值是最空闲的设备。
也可以根据实际情况，按照自定义的某标准，根据备用管理节点选举值，选择一代理节点作为备用管理节点。
(24)备用管理节点信息下发：当前管理节点下发使得每个代理节点都能感知备用管理节点信息的同步报文；
当前正式manager下发同步报文，使得每个agent都能感知备用manager信息；即对某个边缘网关，其既是agent，同时也是备用manager。当前manger在正常工作时，此时只作为agent，备用manger是不工作的。
(25)管控命令同步：当前管理节点与备用管理节点同步管控命令，包括计划任务、多场景联动、控制\操作命令；
当前manager与备用manager同步管控命令，包括计划任务、场景联动、控制命令等；
目的为当与原manager网络断链时，备用manager能立即管控整个系统，其管控的命令需提前同步，便于系统异常时，能实时管控整个系统。
(26)链路保活报文发送：备用管理节点周期性向默认管理节点发送链路保活报文，用于实时感知边缘网关与物联网云平台之间的网络连接是否畅通。
某边缘网关为当前管理节点时，同时也是agent，需要周期性发送链路心跳报文至物联网云平台；
(30)当前管理节点重新确定：备用管理节点持续监测链路保活报文回应报文，根据当前链路保活回应报文情况，重新确定当前管理节点；
如图7所示，所述(30)当前管理节点重新确定步骤包括：
(31)链路畅通处理：若在设定时间周期内有当前链路保活回应报文，表明边缘网关与物联网云平台之间的网络连接畅通，则进一步判断当前管理节点是默认管理节点或备用管理节点；
如当前管理节点为默认管理节点，则跳转至步骤(40)；
如当前管理节点为备用管理节点，则当前管理节点将边缘网关与物联网云平台之间网络连接中断时段内所采集\控制的计算数据同步至物联网云平台，并将默认管理节点设为当前管理节点，跳转至步骤(40)；
(32)链路中断处理：若在设定时间周期内无当前链路保活回应报文，表明边缘网关与物联网云平台之间的网络连接中断，则将备用管理节点转为当前管理节点；跳转至步骤(40)。
链路保活，用于物联网云平台与边缘网关之间的链路是否畅通的实时感知，具体可采用心跳报文以及其它方式来实现。
若在规定时间周期内无当前心跳回应报文，此时备用manger节点转为正式manager节点，充当原来manager角色，便于能实时管理整个系统，使得整个系统能正常运行。
若物联网云平台与边缘网关链路断链时，此时是收不到心跳回应报文，某边缘网关继续为当前管理节点，同时也回应其他边缘网关的心跳报文；
若物联网云平台与边缘网关链路畅通时，此时能收到心跳回应报文，某边缘网关转为备用管理节点，物联网云平台为管理节点，同时也回应其他边缘网关的心跳报文。若当前manager为某边缘网关，待与物联网云平台链接恢复时，当前manager及时同步链路断链时间段内所采集\控制的数据至物联网云平台；
(40)读操作：由各代理节点采集\计算智能设备数据，上报给当前管理节点；
(50)写操作：当前管理节点下发管控命令，包括计划任务、多场景联动、控制\操作命令，由各代理节点分析转发给各智能设备，各代理节点将控制\操作结果上报给当前管理节点；
由当前正式manager节点下发计划任务、多场景联动任务、控制命令等信息。并由agent分析转发给智能设备完成控制操作。并将控制\操作结果上报给manager。这取决于物联网云平台与边缘网关链路的链接的状态，若链路畅通时，manager即为物联网云平台，若链路断链时，manager即为某边缘网关并暂时保存各agent反馈的操控结果，当链路畅通恢复时，再将操控结果同步到物联网云平台。
(60)循环执行跳转：跳转至(30)当前管理节点重新确定步骤，执行下一轮管理操作。
当前manager节点可能是物理网云平台，也可能是某边缘网关agent，当某边缘网关作为manager时，若出现manager节点与各agent节点再次链路断开，此时重复步骤30～60，使得整个系统不会因链路状态而受到影响。

Claims (4)

1.一种物联网系统管理方法，所述物联网系统包括作为默认管理节点的物联网云平台、多个作为代理节点的边缘网关及多个智能设备，各边缘网关上端与物联网云平台通过网络连接，下端分别与多个智能设备信号相连；
各代理节点将采集\计算的智能设备数据上报至当前管理节点，实现读操作；当前管理节点下发管控命令，包括计划任务、多场景联动、控制\操作命令，实现写操作；
其特征在于：
当边缘网关与物联网云平台之间网络连接正常时，从多个边缘网关选举一个作为备用管理节点；
当边缘网关与物联网云平台之间网络连接中断时，所述备用管理节点代替默认管理节点，作为当前管理节点，管理所述物联网系统；
当所述备用管理节点管理所述物联网系统时，其同时完成自身作为一个边缘网关的操作；
备用管理节点选出，且边缘网关与物联网云平台之间网络连接正常时，当前管理节点下发使得每个代理节点都能感知备用管理节点信息的同步报文；
当前管理节点与备用管理节点同步管控命令。
2.根据权利要求1所述的物联网系统管理方法，其特征在于：
当边缘网关与物联网云平台之间网络连接由中断恢复正常时，管理物联网系统的备用管理节点将网络连接中断期间采集\计算的智能设备数据同步至默认管理节点。
3.根据权利要求2所述的物联网系统管理方法，其特征在于：
当备用管理节点将网络连接中断期间采集\计算的智能设备数据同步至默认管理节点后，默认管理节点重新作为当前管理节点。
4.一种物联网系统管理方法，所述物联网系统包括作为默认管理节点的物联网云平台、多个作为代理节点的边缘网关及多个智能设备，各边缘网关上端与物联网云平台通过网络连接，下端分别与多个智能设备信号相连；
其特征在于，本方法包括如下步骤：
（10）系统启动：物联网系统启动，边缘网关与物联网云平台之间网络连接正常；
（20）备用管理节点选出：从边缘网关中选出一个作为备用管理节点，备用管理节点发送链路保活报文；
（30）当前管理节点重新确定：备用管理节点持续监测链路保活报文回应报文，根据当前链路保活回应报文情况，重新确定当前管理节点；
（40）读操作：由各代理节点采集\计算智能设备数据，上报给当前管理节点；
（50）写操作：当前管理节点下发管控命令，包括计划任务、多场景联动、控制\操作命令，由各代理节点分析转发给各智能设备，各代理节点将控制\操作结果上报给当前管理节点；
（60）循环执行跳转：跳转至（30）当前管理节点重新确定步骤，执行下一轮管理操作；
所述（20）备用管理节点选出步骤包括：
（21）心跳报文广播上报：物联网系统启动后，默认管理节点作为当前管理节点，各代理节点广播上报心跳报文，当前管理节点接受心跳报文；
所述心跳报文携带本代理节点标识、本代理节点所接入设备总数、测点总数，以及cpu\内存利用率；
（22）心跳回应报文下发：当前管理节点收到各代理节点的心跳报文后，广播下发心跳回应报文；
所述心跳回应报文携带当前管理节点标识；
（23）备用管理节点选举：通过直接指定或竞争，选举一个代理节点作为备用管理节点；
（24）备用管理节点信息下发：当前管理节点下发使得每个代理节点都能感知备用管理节点信息的同步报文；
（25）管控命令同步：当前管理节点与备用管理节点同步管控命令，包括计划任务、多场景联动、控制\操作命令；
（26）链路保活报文发送：备用管理节点周期性向默认管理节点发送链路保活报文，用于实时感知边缘网关与物联网云平台之间的网络连接是否畅通；
所述（23）备用管理节点选举步骤中，通过竞争选举获得备用管理节点步骤具体为：
加权计算各代理节点接入设备总数、测点总数、CPU\内存利用率，得到备用管理节点选举值，
根据备用管理节点选举值，选择一代理节点作为备用管理节点；
所述（30）当前管理节点重新确定步骤包括：
（31）链路畅通处理：若在设定时间周期内有当前链路保活回应报文，表明边缘网关与物联网云平台之间的网络连接畅通，则进一步判断当前管理节点是默认管理节点或备用管理节点；
如当前管理节点为默认管理节点，则跳转至步骤（40）；
如当前管理节点为备用管理节点，则当前管理节点将边缘网关与物联网云平台之间网络连接中断时段内所采集\计算的智能设备数据同步至物联网云平台，并将默认管理节点设为当前管理节点，跳转至步骤（40）；
（32）链路中断处理：若在设定时间周期内无当前链路保活回应报文，表明边缘网关与物联网云平台之间的网络连接中断，则将备用管理节点转为当前管理节点；跳转至步骤（40）。
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