CN114500601B - 基于管理引擎的物联网系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于管理引擎的物联网系统，实时性好、设备分布均匀、动态调度好、系统变化灵活性。本发明的物联网系统，包括物联网云平台(1)、多个边缘网关(2)和多个多智能设备(3)，还包括管理引擎(4)，用于上报和\或接收物联网云平台(1)的设备数据和\或管控命令；监控边缘网关(2)、对智能设备(3)进行管理、数据存储；建立边缘网关(2)与其所管辖智能设备(3)的对应关系表，根据边缘网关(2)实时处理数据流量大小，实时动态调度边缘网关(2)；所述管理引擎上端与物联网云平台(1)信号相连，下端分别与各边缘网关(2)信号相连；所述每个边缘网关下端与至少一个智能设备相连。
Description
技术领域
本发明属于物联网技术领域，特别是一种基于管理引擎的物联网系统。
背景技术
现有物联网系统普遍采用如图1所示的分布式结构，包括物联网云平台、多个边缘网关及众多智能设备。各边缘网关上端与物联网云平台信号相连，下端与多个智能设备相连。通过边缘网关完成对智能设备的数据采集与计算，物联网云平台实现设备管理、数据报表呈现以及相关联动控制操作。
现有物联网系统存在如下不足之处：
1、实时性差：当海量设备，边缘网关过多，存在管理效率低与繁冗，不能满足物联数据的实时要求；
2、智能设备分布不均匀：对后续新增加\减少智能设备时，导致单个区域管理智能设备过多\过少，不能根据智能设备实际分布情况，不能动态实时管理边缘网关所管控智能设备的数量；
3、动态调度差：当某个边缘网关设备自身宕机损坏，导致不在线，其所管控的智能设备，不能由其他边缘网关及时接管，做到实施动态调度；
4、灵活性不够：不能根据接入智能设备数量与处理数据流量的实际情况，及时增减网关设备，难以实现节约成本，不能做到系统最优管控。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于管理引擎的物联网系统，实时性好、设备分布均匀、动态调度好、系统变化灵活性。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种基于管理引擎的物联网系统，包括：
物联网云平台1，用于用户与权限管理、设备管理、数据报表呈现以及相关联动控制操作，接收管理引擎的数据上报，同时也下发对多设备的操控命令；
多个边缘网关2，用于多智能设备的数据采集、边缘计算，将结果数据上报给管理引擎，同时转发来自于管理引擎的操控命令；
多个多智能设备3，用于产生场景实时数据，在与边缘网关协议对接通信后，上报相关实时数据，并执行由边缘网关下发的操控命令；
还包括管理引擎4，用于上报和\或接收物联网云平台1的设备数据和\或管控命令；监控边缘网关2、对智能设备3进行管理、数据存储；建立边缘网关2与其所管辖智能设备3的对应关系表，根据边缘网关2实时处理数据流量大小，实时动态调度边缘网关2；
所述管理引擎上端与物联网云平台1信号相连，下端分别与各边缘网关2信号相连；所述每个边缘网关下端与至少一个智能设备相连。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
1、实时性好：当海量设备，边缘网关过多，存在对数据链路拥塞的风险，增加管理引擎，用于提高管理效率以及为物理网云平台减负，提高物联数据的实时性；
2、设备分布均匀：在后续新增加\减少智能设备时，能根据智能设备实际分布情况，动态实时管理边缘网关所管控智能设备的数量，不会导致单个边缘网关管理设备过多\过少，达到设备管理的均匀分布的目的；3、动态调度好：当某个\部分边缘网关设备自身宕机损坏或其它原因导致不在线，根据链路保活机制，以及边缘网关实时处理数据流量大小，能实时动态调度其所管控的智能设备，由其它边缘网关及时接管，做到实施动态调度；
4、系统变化灵活性：根据接入智能设备数量与处理数据流量的实际情况，及时增减网关设备，由人工调整转变为系统调整，及时实现节约成本，做到系统最优管控
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是现有技术物联网系统的结构示意图。
图2是本发明基于管理引擎的物联网系统的结构示意图。
图3是图2中管理引擎的内部结构框图。
图4是本发明基于管理引擎的物联网系统的处理时序图。
图中，1物联网云平台，2边缘网关，3智能设备，4管理引擎，
41引擎管理单元，42数据中台单元，43数据转发单元，44数据上报单元，45动态调度单元，46逻辑分析单元，47数据采集单元，48内网接口，49外网接口。
具体实施方式
如图2所示，本发明基于管理引擎的物联网系统，包括：
物联网云平台1，用于用户与权限管理、设备管理、数据报表呈现以及相关联动控制操作，接收管理引擎的数据上报，同时也下发对多设备的操控命令；
多个边缘网关2，用于多智能设备的数据采集、边缘计算，将结果数据上报给管理引擎，同时转发来自于管理引擎的操控命令；
多个多智能设备3，用于产生场景实时数据，在与边缘网关协议对接通信后，上报相关实时数据，并执行由边缘网关下发的操控命令；
还包括管理引擎4，用于上报和\或接收物联网云平台1的设备数据和\或管控命令；监控边缘网关2、对智能设备3进行管理、数据存储；建立边缘网关2与其所管辖智能设备3的对应关系表，根据边缘网关2实时处理数据流量大小，实时动态调度边缘网关2。所述管理引擎上端与物联网云平台1信号相连，下端分别与各边缘网关2信号相连；所述每个边缘网关下端与至少一个智能设备相连。
如图3所示，所述管理引擎4包括：
引擎管理单元41，用于管理整个引擎系统、系统配置管理；
数据中台单元42，用于计算\存储南向上报的设备\系统数据，用于计算\存储北向下发的物联网云平台业务数据与管控命令，存储所有边缘网关和所有智能设备的全量实时数据与历史数据，包含对数据计算、加工、清洗、数据安全处理、智能算法；
数据转发单元43，用于数据转发；包括报警数据、历史数据、控制命令的转发；
数据上报单元44，用于将分析处理后的数据，上报给物联网云平台或第三方平台；
动态调度单元45，用于根据动态调度算法实时分析边缘网关与所管辖智能设备的绑定关系，对于过载或异常边缘网关能做到动态调度；
逻辑分析单元46，用于对获取的数据进行进一步分析处理，为动态调度提供数据支持；
数据采集单元47，用于获取边缘网关侧提供的数据，并将数据传送至逻辑分析单元；
内网接口48，用于内部网络数据链接，主要用于边缘网关与管理引擎的数据交互；
外网接口49，用于外部网络数据链接，主要用于管理引起与物联网云平台的数据交互；
所述数据上报单元44、动态调度单元45、逻辑分析单元46、数据采集单元47的一端均与引擎管理单元41相连，另一端均与数据中台单元42的一端相连；
所述数据中台单元42的另一端与数据转发单元43相连；
所述数据转发单元43分别与内网接口48和外网接口49相连；
所述引擎管理单元41分别与内网接口48和外网接口49相连；
所述数据上报单元44与外网接口49相连，还与动态调度单元45相连；
所述逻辑分析单元46与动态调度单元45相连，还与数据采集单元47相连；
所述数据采集单元47相连还与内网接口48相连；
所述内网接口48用于与内部网络相连；
所述外网接口49用于与外部网络相连。
所述管理引擎4内各单元之间均为双向信号相连。
如图4所示为本发明基于管理引擎的物联网系统的处理时序图。
对照图4，详细说明本发明的工作过程：
1)系统启动：实现智能设备与边缘网关的协议对接，使得数据交互能正确解析；
2)心跳报文：用于链路保活，为周期性发送，实现边缘网关与管理引擎相互在线实时感知，并携带当前边缘网关的调度值，调度值的初始值＝智能设备数/边缘网关数。
3)回应心跳报文：是对边缘网关心跳报文的回应，确定管理引擎对边缘网关的实时感知；
4)调度表：实现边缘网关与智能设备对应关系以及调度值，其中对应关系为1：N，即单个边缘网关所管辖多个智能设备的对应关系，调度值为其管辖智能设备个数与报文流量的加权计算获得；
5)下发调度策略：将调度策略下发给边缘网关，包含单个边缘网关与多个智能设备的对应的关系，该对应关系就是该边缘网负责监控的智能设备；
6)回应调度策略：即某边缘网关对收到调度策略的回应，使得管理引擎确定每个边缘网关都有对应的调度策略；
7)数据采集：即边缘网关对智能设备的数据采集；
8)数据分析\存储：即管理引擎的数据中台对采集数据的分析与存储；
9)数据上报：即管理引擎对采集数据上报给物联网云平台或第三方平台；
其中步骤7)～9)是读操作流程。
10)下发控制命令：即物联网云平台下发的写操作下发；
11)控制命令转发：即对物联网平台下发的写操作转发；
12)控制命令执行：即实现收到的控制命令进行执行，实现达到对智能设备控制的目的。
13)控制结果回应：对控制命令操作结果的回应，并上报给物联网平台。
其中步骤10)～12)是写操作流程。
Claims (2)
1.一种基于管理引擎的物联网系统，包括：
物联网云平台(1)，用于用户与权限管理、设备管理、数据报表呈现以及相关联动控制操作，接收管理引擎的数据上报，同时也下发对多设备的操控命令；
多个边缘网关(2)，用于多智能设备的数据采集、边缘计算，将结果数据上报给管理引擎，同时转发来自于管理引擎的操控命令；
多个智能设备(3)，用于产生场景实时数据，在与边缘网关协议对接通信后，上报相关实时数据，并执行由边缘网关下发的操控命令；其特征在于：
还包括管理引擎(4)，用于上报和\或接收物联网云平台(1)的设备数据和\或管控命令；监控边缘网关(2)、对智能设备(3)进行管理、数据存储；建立边缘网关(2)与其所管辖智能设备(3)的对应关系表，根据边缘网关(2)实时处理数据流量大小，实时动态调度边缘网关(2)；
所述管理引擎上端与物联网云平台(1)信号相连，下端分别与各边缘网关(2)信号相连；每个所述边缘网关下端与至少一个智能设备相连；
所述管理引擎(4)包括：
引擎管理单元(41)，用于管理整个引擎系统、系统配置管理；
数据中台单元(42)，用于计算\存储南向上报的设备\系统数据，用于计算\存储北向下发的物联网云平台业务数据与管控命令，存储所有边缘网关和所有智能设备的全量实时数据与历史数据，包含对数据计算、加工、清洗、数据安全处理、智能算法；
数据转发单元(43)，用于数据转发；包括报警数据、历史数据、控制命令的转发；
数据上报单元(44)，用于将分析处理后的数据，上报给物联网云平台或第三方平台；
动态调度单元(45)，用于根据动态调度算法实时分析边缘网关与所管辖智能设备的绑定关系，对于过载或异常边缘网关能做到动态调度；
逻辑分析单元(46)，用于对获取的数据进行进一步分析处理，为动态调度提供数据支持；
数据采集单元(47)，用于获取边缘网关侧提供的数据，并将数据传送至逻辑分析单元；
内网接口(48)，用于内部网络数据链接，用于边缘网关与管理引擎的数据交互；
外网接口(49)，用于外部网络数据链接，用于管理引擎与物联网云平台的数据交互；
所述数据上报单元(44)、动态调度单元(45)、逻辑分析单元(46)、数据采集单元(47)的一端均与引擎管理单元(41)相连，另一端均与数据中台单元(42)的一端相连；
所述数据中台单元(42)的另一端与数据转发单元(43)相连；
所述数据转发单元(43)分别与内网接口(48)和外网接口(49)相连；
所述引擎管理单元(41)分别与内网接口(48)和外网接口(49)相连；
所述数据上报单元(44)与外网接口(49)相连，还与动态调度单元(45)相连；
所述逻辑分析单元(46)与动态调度单元(45)相连，还与数据采集单元(47)相连；
所述数据采集单元(47)相连还与内网接口(48)相连；
所述内网接口(48)用于与内部网络相连；
所述外网接口(49)用于与外部网络相连；
所述基于管理引擎的物联网系统的工作过程包括：
1)系统启动：系统启动，实现智能设备与边缘网关的协议对接，使得数据交互能正确解析；
2)心跳报文：周期性发送用于链路保活的心跳报文，实现边缘网关与管理引擎相互在线实时感知，并携带当前边缘网关的调度值，调度值的初始值＝智能设备数/边缘网关数；
3)回应心跳报文：回应边缘网关心跳报文，确定管理引擎对边缘网关的实时感知；
4)调度表：通过调度表确定边缘网关与智能设备对应关系以及调度值，其中对应关系为1：N，即单个边缘网关所管辖多个智能设备的对应关系，调度值由其管辖智能设备个数与报文流量的加权计算获得；
5)下发调度策略：将调度策略下发给边缘网关，包含单个边缘网关与多个智能设备的对应关系，该对应关系就是该边缘网关负责监控的智能设备；
6)回应调度策略：边缘网关收到调度策略后，回应调度策略，使得管理引擎确定每个边缘网关都有对应的调度策略；
7)数据采集：边缘网关对智能设备进行数据采集；
8)数据分析\存储：管理引擎的数据中台对采集的数据进行分析与存储；
9)数据上报：管理引擎将采集的数据上报给物联网云平台或第三方平台；
10)下发控制命令：物联网云平台下发写操作命令；
11)控制命令转发：对物联网平台下发的写操作命令进行转发；
12)控制命令执行：根据收到的控制命令进行执行，实现对智能设备的控制；
13)控制结果回应：将控制命令执行结果上报给物联网平台。
2.根据权利要求1所述的物联网系统，其特征在于：
所述管理引擎(4)内各单元之间均为双向信号相连。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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