一种边缘弹性接入的物联网系统及方法与流程

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种边缘弹性接入的物联网系统及方法。

背景技术：

随着物联网底层接入的感知设备数量及感知数据量与日俱增，云计算与边缘计算结合已成了发展趋势。云边协同一方面能在本地处理实时业务、数据预处理以减轻上行网络及云计算中心负担，另一方面也能在云中心进行大数据计算、升级系统算法模型。云边协同从下至上可分为感知层、边缘层、网络层、应用层。边缘接入设备位于边缘层，感知层的感知设备在边缘层接入边缘接入设备。现有的感知设备接入方法都基于直连式架构，即同一物联网中所有感知设备的感知数据全部上传至接入设备，由接入设备完成所有数据的边缘计算，并将结果上传至控制中心。但由于所有感知设备的感知数据中存在大量冗余数据，存储和计算这些不间断上传数据会造成不必要的资源浪费，同时现有接入设备仅对应一个控制模块，无法直接连入备用控制模块、其他关联控制模块。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的感知设备的接入设备仅能与一个控制模块连接的缺陷，从而提供一种边缘弹性接入的物联网系统及方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种边缘弹性接入的物联网系统，包括：控制中心、弹性接入设备及多个感知设备，控制中心包括多个控制模块，其中，每个感知设备均用于获取感知数据及自身的状态信息，状态信息包括感知能力；弹性接入设备，用于根据预设接入策略接入指定感知设备，根据指定感知设备的感知能力，对指定感知设备的感知数据进行预处理；对预处理后的感知数据进行边缘计算，并根据预设接入策略将边缘计算结果发送到指定控制模块；控制模块，用于设定初始业务程序及应用业务程序，根据初始设定的业务程序及应用业务程序，对边缘计算结果进行大数据计算，得到大数据计算结果，大数据计算结果包括感知需求；弹性接入设备对感知需求及边缘计算结果进行解析，生成大数据计算解析结果及边缘计算解析结果，并根据大数据计算解析结果，或边缘计算解析结果，判断预设接入策略是否需要修改，当预设接入策略需要修改时，对预设接入策略进行修改。

在一实施例中，控制模块还用于：当初始的业务程序及应用业务程序被修改时，控制模块根据修改后的业务程序及应用业务程序，对边缘计算结果进行大数据计算。

在一实施例中，弹性接入设备包括：弹性接入管理模块，用于根据预设接入策略接入指定感知设备，根据指定感知设备的感知能力，识别指定感知设备的数据协议类型，根据预设分类策略对指定感知设备的感知数据进行分类；协议转换模块，用于将具有与预设边缘计算数据协议类型不同的数据协议类型的感知数据，转换为具有预设边缘计算数据协议类型的感知数据；边缘计算模块，用于对转换后的指定感知设备的感知数据进行边缘计算，并根据预设接入策略将边缘计算结果发送到指定控制模块；对边缘计算结果进行解析，并根据解析结果判断预设接入策略是否需要修改，当预设接入策略需要修改时，发送修改请求到弹性接入管理模块；对感知需求进行解析，并根据解析结果判断预设接入策略是否需要修改，当预设接入策略需要修改时，发送修改请求到弹性接入管理模块；弹性接入管理模块根据修改请求对预设接入策略进行修改。

在一实施例中，弹性接入设备还包括：隔离模块、通信模块、接口模块及供电模块，其中，隔离模块用于隔离弹性接入管理模块与每个感知设备之间的数据信息，及边缘计算模块与每个控制模块之间的数据信息；通信模块，用于实现弹性接入管理模块与隔离模块之间的指定数据传输，及实现边缘计算模块与控制模块之间的指定数据传输；接口模块，包括感知设备接口及控制模块接口；供电模块，用于为通信模块、弹性接入管理模块及边缘计算模块提供电能。

在一实施例中，控制模块包括：用户终端及云计算中心，其中，用户终端，用于根据获取的业务程序及应用业务程序参数，设定初始或更新业务程序及应用业务程序；云计算中心，根据业务程序及应用业务程序，对边缘计算结果进行大数据计算，得到大数据计算结果。

在一实施例中，感知设备的状态信息包括感知能力及感知区域，弹性接入管理模块根据每个感知设备不同感知区域的感知能力，将每个感知设备的感知区域划分为多个监控等级区域，并识别每个监控等级区域的感知能力，根据感知需求，对不同监控等级区域与感知能力进行匹配，根据匹配的监控等级区域与感知能力，修改预设接入策略。

在一实施例中，弹性接入设备还包括：日志审计模块，用于记录系统安全事件、用户访问记录、系统运行日志、系统运行状态，并定期对系统安全事件、用户访问记录、系统运行日志、系统运行状态进行审计以发现系统异常；接口状态显示模块，用于显示供电模块状态及接口模块状态；电池管理模块，用于监测供电模块运行状态；安全管理模块，包括用户管理单元、安全认证单元、加密解密单元及密钥证书管理单元，用户管理单元用于实现管理员帐号、感知设备帐号、云计算中心帐号、应用程序的帐号的权限管理；安全认证单元用于管理员、感知设备、云计算中心、应用程序接入的安全认证；加密解密单元用于实现弹性接入设备与感知设备及与控制模块之间的收发数据的加密及解密；密钥证书管理单元用于实现安全认证单元所涉及的密钥和证书的管理。

第二方面，本发明实施例提供一种边缘弹性接入的物联网方法，应用于弹性接入设备，物联网包括多个感知设备及多个控制模块，方法包括：获取感知设备获取的感知数据及自身的状态信息，状态信息包括感知能力；根据预设接入策略接入指定感知设备，根据指定感知设备的感知能力，对指定感知设备的感知数据进行预处理；对预处理后的感知数据进行边缘计算，并根据预设接入策略将边缘计算结果发送到指定控制模块；获取控制中心对边缘计算结果进行大数据计算的大数据计算结果，大数据计算结果包括感知需求；对感知需求及边缘计算结果进行解析，生成大数据计算解析结果及边缘计算解析结果，并根据大数据计算解析结果，或边缘计算解析结果，判断预设接入策略是否需要修改，当预设接入策略需要修改时，对预设接入策略进行修改。

在一实施例中，对指定感知设备的感知数据进行预处理，包括：根据预设接入策略接入指定感知设备，根据指定感知设备的感知能力，识别指定感知设备的数据协议类型，根据预设分类策略对指定感知设备的感知数据进行分类；对分类后的指定感知设备的感知数据进行校正后对其进行数据协议类型转换处理。

在一实施例中，对预设接入策略进行修改，包括：根据每个感知设备不同感知区域的感知能力，将每个感知设备的感知区域划分为多个监控等级区域；识别每个监控等级区域的感知能力，根据感知需求，对不同监控等级区域与感知能力进行匹配；根据匹配的监控等级区域与感知能力，修改预设接入策略。

第三方面，本发明实施例提供一种边缘弹性接入的物联网方法，应用于控制中心，包括：接收弹性接入设备发送的边缘计算结果，并根据初始设定的业务程序及应用业务程序，对边缘计算结果进行大数据计算的大数据计算结果，大数据计算结果包括感知需求，并将大数据计算结果发送给弹性接入设备。

在一实施例中，边缘弹性接入的物联网方法还包括：当初始设定的业务程序及应用业务程序被修改时，根据修改后的业务程序及应用业务程序，对边缘计算结果进行大数据计算。

第四方面，本发明实施例提供一种计算机设备，包括：至少一个处理器，以及与至少一个处理器通信连接的存储器，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行本发明实施例第二方面及第三方面的边缘弹性接入的物联网方法。

第五方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行本发明实施例第二方面及第三方面的边缘弹性接入的物联网方法。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的边缘弹性接入的物联网系统及方法，弹性接入设备根据预设接入策略接入指定的感知设备，并对感知数据进行预处理及边缘计算，并将边缘计算结果发送到指定控制模块，指定控制模块对边缘计算结果进行大数据计算，利用云边结合的计算方法，简化了计算过程；弹性接入设备对大数据计算结果进行解析，并根据解析结果，判断预设接入策略是否需要修改，当其需要进行修改时，修改预设接入策略，从而增强了复杂现场下的物联网的灵活性及适应能力。

2.本发明提供的提供的边缘弹性接入的物联网系统及方法，弹性接入设备中的边缘计算模块对边缘计算结果及大数据计算结果进行解析，当解析结果为需要修改预设接入策略时，弹性接入管理模块对其进行修改，从而提高了物联网的适应能力，简化了物联网复杂的控制机制；设置隔离模块、通信模块、安全管理模块等多个模块，进一步提高了弹性接入设备的稳定性及可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的边缘弹性接入的物联网系统的一个具体示例的组成图；

图2为本发明实施例提供的边缘弹性接入的物联网系统的另一个具体示例的组成图；

图3为本发明实施例提供的弹性接入设备的一个具体示例的组成图；

图4为本发明实施例提供的弹性接入设备的另一个具体示例的组成图；

图5为本发明实施例提供的物联网边缘弹性接入流程图；

图6为本发明实施例提供的边缘弹性接入的物联网系统的一个具体示例的示意图；

图7为本发明实施例提供的边缘弹性接入的物联网方法的一个具体示例的流程图；

图8为本发明实施例提供的边缘弹性接入的物联网方法的另一个具体示例的流程图；

图9为本发明实施例提供的边缘弹性接入的物联网方法的另一个具体示例的流程图；

图10为本发明实施例提供的计算机设备一个具体示例的组成图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本发明实施例提供一种边缘弹性接入的物联网系统，应用于物联网系统需要工作在复杂环境现场下的场合，如图1所示，物联网系统分为三层，第一层为控制中心1、第二层为弹性接入设备2，第三层为感知设备3。

物联网系统第三层中包括多个感知设备，每个感知设备内置一种或多种传感器，传感器可以包括摄像头、烟雾探测器、光传感器、温度传感器、湿度传感器、位置传感器、压力传感器、射线辐射传感器等等。

每个感知设备均用于获取感知数据，感知设备内置的传感器获取感知数据，例如：摄像头可获取传感器覆盖范围内的照片及视频，烟雾探测器获取烟雾浓度及气体类型，光传感器获取光强，温度传感器获取温度，湿度传感器获取湿度，位置传感器获取位置，压力传感器获取压力，射线辐射传感器获取射线辐射等感知数据。

由于感知设备的智能程度不同，因此每个感知设备的感知能力是不同的，因此为了物联网的灵活性，感知设备还获取自身的状态信息，状态信息包括感知能力，其中感知能力包括但不限于感知设备运行状态、感知设备类型、感知数据类型、感知范围、感知精度、感知数据上报频率、设备状态信息上报频率。此外，根据物联网系统应用场景不同以及弹性接入设备计算时需要的感知能力的数量种类不同，除了感知设备自己获取并发送到弹性接入设备的感知能力外，可能还需要人工手动输入上述感知能力。

第二层的弹性接入设备用于根据预设接入策略接入指定感知设备，根据指定感知设备的感知能力，对指定感知设备的感知数据进行预处理；对预处理后的感知数据进行边缘计算，并根据预设接入策略将边缘计算结果发送到指定控制模块。

由于第三层的控制中心包括多个控制模块11，每个控制模块对感知设备的感知数据及感知能力的需求是不同的，因此弹性接入设备按照当前预设接入策略接入指定感知设备，并对指定感知设备的感知数据进行预处理及边缘计算后，将边缘计算结果发送到指定控制模块。

具体地，物联网系统中第三层和第二层之间的关系是：第三层的所有感知设备都按照感知设备自身的设定不停的向第二层传递信息，但是第二层并不是不停的接收，而是按照预设接入策略将感知设备的传递信息接入进来，同时第二层只向预设接入策略中指定的第一层的指定控制模块传递信息。

控制模块11用于设定初始业务程序及应用业务程序，根据初始设定的业务程序及应用业务程序，对边缘计算结果进行大数据计算，得到大数据计算结果，大数据计算结果包括感知需求。控制模块还用于当初始的业务程序及应用业务程序被修改时，控制模块根据修改后的业务程序及应用业务程序，对边缘计算结果进行大数据计算。

由于物联网系统应用环境不同，因此用户对于感知设备的感知需求不同，因此感知需求可以包括物联网系统所处实际现场的重要物资的进出场时间、进出场路线、存放路线、重点保障时间段、重要物资的防水、防盗、防高温等特殊需求。

弹性接入设备对感知需求及边缘计算结果进行解析，生成大数据计算解析结果及边缘计算解析结果，并根据大数据计算解析结果，或边缘计算解析结果，判断预设接入策略是否需要修改，当预设接入策略需要修改时，对预设接入策略进行修改。需要说明的是，弹性接入设备如果是第一次启动或运行后预设接入策略未进行修改，则该预设接入策略为初始设定的。

本发明实施例提供的边缘弹性接入的物联网系统，弹性接入设备根据预设接入策略接入指定的感知设备，并对感知数据进行预处理及边缘计算，并将边缘计算结果发送到指定控制模块，指定控制模块对边缘计算结果进行大数据计算，利用云边结合的计算方法，简化了计算过程；弹性接入设备对大数据计算结果进行解析，并根据解析结果，判断预设接入策略是否需要修改，当其需要进行修改时，修改预设接入策略，从而增强了复杂现场下的物联网的灵活性及适应能力。

在一具体实施例中，如图2所示，弹性接入设备2包括：弹性接入管理模块21、协议转换模块22、边缘计算模块23。

弹性接入管理模块，用于根据预设接入策略接入指定感知设备，根据指定感知设备的感知能力，识别指定感知设备的数据协议类型，根据预设分类策略对指定感知设备的感知数据进行分类。

协议转换模块，用于将具有与预设边缘计算数据协议类型不同的数据协议类型的感知数据，转换为具有预设边缘计算数据协议类型的感知数据。

弹性接入管理模块根据预设接入策略接入指定感知设备，指定感知设备不仅仅为同种类型的感知设备，可以为多种类型的感知设备，例如弹性接入管理模块可以同时接入摄像头、烟雾探测器、光传感器、温度传感器、湿度传感器、位置传感器等感知设备，且弹性接入管理模块根据预设测量接入多个感知设备，例如：1个摄像头、2个烟雾探测器等。

预设分类策略根据边缘计算模块的实际要求设定，实际需求可以是物理位置、感知数据类型等，例如边缘计算模块要求按照厂房分别计算、按照温度或湿度分别计算。因此弹性接入管理模块根据预设分类策略将接入的多个指定感知设备的感知数据进行分类。

由于指定感知设备的感知数据协议类型与边缘计算模块的协议类型不同，因此弹性接入管理模块识别出具有与预设边缘计算数据协议类型不同的数据协议类型的感知数据，协议转换模块将不同数据协议类型的感知数据转换成具有与边缘计算模块的协议类型的感知数据。

边缘计算模块，用于对转换后的指定感知设备的感知数据进行边缘计算，并根据预设接入策略将边缘计算结果发送到指定控制模块。

边缘计算模块对转换后的指定感知设备的感知数据进行边缘计算，边缘计算包含数据正确性校验、无效数据剔除、有效数据存储、有效数据计算、计算数据存储等。

边缘计算模块对边缘计算结果进行解析，并根据解析结果判断预设接入策略是否需要修改，当预设接入策略需要修改时，发送修改请求到弹性接入管理模块；对感知需求进行解析，并根据解析结果判断预设接入策略是否需要修改，当预设接入策略需要修改时，发送修改请求到弹性接入管理模块；弹性接入管理模块根据修改请求对预设接入策略进行修改。

若边缘计算模块解析边缘计算结果，发现预设接入策略不满足物联网系统应用场合的感知需求，则将修改当前接入策略的需求发送至弹性接入管理模块，弹性接入管理设备根据边缘计算模块发送的修改当前接入策略的需求，对当前预设接入策略进行修改。例如：在三个个厂房中设置了多个温度传感器及摄像头，边缘计算模块分别计算了这三个厂房的温度数据，通过解析认为其中一个有异常，就会发送修改请求到弹性接入管理模块，弹性接入管理模块修改当前接入策略，接入某个厂房的摄像头或者其他传感器的数据，来辅助判断是否有异常发生。

控制模块对边缘计算结果进行大数据计算后，将大数据计算结果反馈到弹性接入设备，边缘计算模块对大数据计算结果中的感知需求进行解析，并根据解析结果判断预设接入策略是否需要修改，当预设接入策略需要修改时，发送修改当前接入策略的需求到弹性接入管理模块，弹性接入管理模块对预设接入策略进行修改。

边缘计算模块解析感知需求，判断当前预设接入策略是否满足物联网应用现场的感知需求，具体地边缘计算模块通过判断当前预设接入策略是否满足用户配置、业务程序及应用程序初始设定的感知需求，以判断是否需修改当前接入策略。

具体地，弹性接入管理模块收到边缘计算模块模块发送的修改当前接入策略的需求后，通过计算用户配置、业务程序及应用程序初始设定的感知需求、现场感知需求及感知能力，完成感知能力编排，并更新预设接入策略。

感知设备的状态信息包括感知能力及感知区域，弹性接入管理模块根据每个感知设备不同感知区域的感知能力，将每个感知设备的感知区域划分为多个监控等级区域，并识别每个监控等级区域的感知能力，根据感知需求，对不同监控等级区域与感知能力进行匹配，根据匹配的监控等级区域与感知能力，修改预设接入策略。

如图2所示，控制模块11包括：用户终端111及云计算中心112。

用户终端根据获取的业务程序及应用业务程序参数，设定初始或更新业务程序及应用业务程序。用户在用户终端上配置业务程序及应用的业务参数，形成业务程序及应用初始设定。

云计算中心根据业务程序及应用业务程序，对边缘计算结果进行大数据计算，得到大数据计算结果。云计算中心默认按照初始设定的业务程序及应用进行大数据计算，在用户有新的业务需求并修改了业务程序及应用业务程序及应用初始设定时，云计算中心按照新的用户配置对边缘计算结果进行大数据计算。

在一具体实施例中，如图3所示，弹性接入设备还包括：隔离模块24、通信模块25、接口模块26及供电模块27。

隔离模块用于隔离弹性接入管理模块与每个感知设备之间的数据信息，及边缘计算模块与每个控制模块之间的数据信息。

通信模块，用于实现弹性接入管理模块与隔离模块之间的指定数据传输，及实现边缘计算模块与控制模块之间的指定数据传输，指定数据可以为特定ip地址、mac地址的数据。在实际应用中，数据信息由通信模块中通信协议进行传递的，例如a和b的微信能互发消息，是a的手机或电脑的通信接口(无线网口)按照通信协议(wifi、4g、5g等)与将微信消息封装后发送到b的手机的ip地址、mac地址等。

接口模块，包括感知设备接口及控制模块接口。

供电模块包括电源模块及电源转换模块，供电模块用于为通信模块、弹性接入管理模块及边缘计算模块提供电能。

如图4所示，物联网边缘弹性接入设备的硬件实体由以下部分组成：弹性接入设备机箱、接口状态指示灯、电源模块、电源转换模块、主控板、隔离模块、接口模块、散热片、接口模块(包括第1～第n控制模块接口、第1感知设备接口～第n感知设备接口)。

如图4所示弹性接入设备机箱内部中，电源转换模块与电源模块连接，主控板与接口状态指示灯、电源转换模块、隔离模块连接，隔离模块与电源转换模块、第1～第n控制模块接口、第1感知设备接口～第n感知设备接口连接，散热片与隔离模块、电源转换模块、主控板连接。

如图4所示弹性接入设备机箱外部，电源模块与外部电源连接，第1～第n控制模块接口与物联网网络层通信线路及设备连接，第1感知设备接口～第n感知设备接口与物联网感知层感知设备连接。

弹性接入设备机箱采用机架式结构，高度为1u，钣金材质；机箱采用无风扇设计，机箱内部底部满铺散热片，采用注射硅脂与机箱内部板卡连接，散热片采用铜螺柱与所述机箱连接，机箱可以根据实际情况进行设计及选材。

接口状态指示灯采用led点阵，对应led的颜色及闪烁频率指示着电源模块、第1～第n控制模块接口、第1感知设备接口～第n感知设备接口的工作状态。

电源模块为稳压电源模块，向电源转换模块供电，电源转换模块包含电压转换芯片及周边电路。

如图4所示主控板包含cpu、ram、flash、协议转换模块，其中cpu与ram、flash、协议转换模块连接，弹性接入管理模块与边缘计算模块所涉及的程序、算法等软件机制设置于flash中。

协议转换模块根据第1～第n控制模块接口、第1感知设备接口～第n感知设备接口接入的信号类型不同，分别完成协议转换，并将转换后的感知数据信息传递至cpu。cpu运行flash中存储的软件程序，完成感知数据信息的处理。

隔离模块为硬件形态，主要是隔离芯片及周边电路。隔离模块可以完成硬件层面的信号隔离，同时也支持cpu运行安全认证单元软件时，对隔离芯片级周边电路的信号修改。例如隔离芯片有2排各10个引脚，芯片硬件设定是1～3和11～13号引脚的芯片为一对隔离数据，则1～3输入的信号，自动会生成隔离信号从11～13输出。在cpu运行安全认证单元软件时，要求引脚5～8输入的信号，完成密码校验(硬件层面为波形校验)后，再生成隔离信号，从11～19输出。

第1感知设备接口～第n感知设备接口支持的协议类型包括但不限于百兆以太网口、千兆以太网口、rs-485接口、rs-232接口、rs-232/rs-485可切换接口、电力线载波通信接口、微功率无线接口、蓝牙接口。第1～第n控制模块接口支持的协议包括但不限于4g接口、5g接口、无线专网接口、百兆以太网口、千兆以太网口、万兆以太网口。

在一具体实施例中，弹性接入设备的软件机制设备除了弹性接入管理模块、边缘计算模块，还包括：

日志审查模块、接口状态显示模块、电池管理模块、安全管理模块。本发明实施例采用的操作系统为linux系统，但仅以此举例，不以此为限制，弹性接入设备的软件机制存储在flash中，由cpu运行该软件。

日志审计模块，用于记录系统安全事件、用户访问记录、系统运行日志、系统运行状态，并定期对系统安全事件、用户访问记录、系统运行日志、系统运行状态进行审计以发现系统异常。

接口状态显示模块，用于显示供电模块状态及接口模块状态。

电池管理模块，用于监测供电模块运行状态。

安全管理模块，包括用户管理单元、安全认证单元、加密解密单元及密钥证书管理单元，用户管理单元用于实现管理员帐号、感知设备帐号、云计算中心帐号、应用程序的帐号的权限管理；安全认证单元用于管理员、感知设备、云计算中心、应用程序接入的安全认证；加密解密单元用于实现弹性接入设备与感知设备及与控制模块之间的收发数据的加密及解密；密钥证书管理单元用于实现安全认证单元所涉及的密钥和证书的管理。

弹性接入设备的软件机制设备还包括：数据采集模块，用于分析物联网边缘弹性接入设备的感知设备接口接收的数据，根据弹性接入管理模块、边缘计算模块的需要，采集指定感知设备的数据信息。

弹性接入管理模块获取第1感知设备接口～第n感知设备的感知能力、网络拓扑信息、网络流量信息、设备状态信息，并将上述信息上报至边缘计算模块；根据边缘计算模块下达弹性接入管理指令，将第1感知设备接口～第n感知设备进行分离和虚拟化，控制不同感知设备的接入时间及网络流量。

边缘计算模块实现弹性接入设备的边缘计算功能，包括但不限于第1感知设备接口～第n感知设备业务数据汇聚、预处理、存储、计算、下发控制信息、上报云计算中心，云计算中心控制信息存储、计算、下发控制信息。

本发明实施例的边缘弹性接入的物联网系统的动作机制如图5所示。具体动作机制为：①感知设备上传感知数据及设备状态信息。②弹性接入设备获取感知设备感知能力，并根据预设接入策略接入指定感知设备，并对指定感知设备的感知数据进行边缘计算并发送到指定控制模块。③控制模块按照用户配置、业务程序及应用程序设定完成大数据计算，并将大计算结果发送到弹性接入设备。④弹性接入设备的边缘计算模块对边缘计算结果及大数据计算结果进行解析，判断是否需要修改当前预设接入策略。⑤当预设接入策略需要修改时，弹性接入设备的弹性接入管理模块根据感知设备的感知能力及感知需要，对预设接入策略进行修改，并修改日志(日志中储存预设接入策略等信息)；当预设接入策略不需要修改时，流程结束。

现结合物联网系统现场具体实际情况，对感知设备、弹性接入设备及控制中心的工作机制进行详细举例说明。

如图6所示，某市消防安全在线监测系统包括街道火灾在线监测应用、市火灾在线监测应用、消防指挥系统、弹性接入设备、4个摄像头、3个烟雾探测器、2个光传感器、10个温度传感器。街道火灾在线监测应用、市火灾在线监测应用、消防指挥系统均为控制模块，且位于物联网系统第三层，弹性接入设备默认向街道火灾在线监测应用、市火灾在线监测应用上报不同颗粒度的边缘计算结果，弹性接入设备默认不向消防指挥系统上报边缘计算结果，所有的摄像头、烟雾探测器、光传感器、温度传感器向弹性接入设备上报感知数据及自身设备状态信息。

弹性接入设备的弹性接入管理模块获取下联所有的摄像头、烟雾探测器、光传感器、温度传感器的感知能力，包括但不限于摄像头安装位置、摄像头监视角度、摄像头监视距离、摄像头像素、摄像头红外夜视距离、摄像头变焦倍数、摄像头焦距、烟雾探测器安装位置、烟雾探测器检测面积、烟雾探测器报警面积、烟雾探测器探测灵敏度、光传感器安装位置、光传感器检测范围、光照强度量程、光传感器光照强度精度、光传感器波长范围、温度传感器安装位置、温度传感器检测面积、温度传感器分辨率。

弹性接入管理模块按照当前设置的预设接入策略接入指定感知设备，例如按每摄像头0.5小时的周期轮流接入摄像头1～4，按每烟雾探测器5分钟的周期轮流接入烟雾探测器1～3，每天18点至次日6点接入光传感器1～2，按每组温度传感器10分钟的周期轮流接入温度传感器1-3、温度传感器4-6、温度传感器7-9、温度传感器10。

弹性接入管理模块识别摄像头、烟雾探测器、光感器、温度传感器上传数据的协议类型，将感知数据分类提交至边缘计算模块。边缘计算模块将感知数据的协议转换为边缘计算模块指定的协议类型对转换后数据进行边缘计算，包含数据正确性校验、无效数据剔除、有效数据存储、有效数据计算、计算数据存储等。若边缘计算模块解析本地的边缘计算结果，发现当前接入策略不满足现场感知需求，则将修改当前接入策略的需求发送至弹性接入管理模块。例如解析到街道的某个温度传感器故障，需接入其他温度传感器，或者解析到某个烟雾传感器检测到烟雾，需接入光传感器或摄像头以判断明火位置。

边缘计算模块按照当前预设接入策略，分别将不同颗粒度的边缘计算结果分别上传至街道火灾在线监测应用、市火灾在线监测应用，如每1小时向街道火灾在线监测应用上传所有感知设备。

街道火灾在线监测应用、市火灾在线监测应用默认按照用户端的初始设置进行大数据计算，当有重大活动保障任务、重要物资保障任务、季节性防火任务、突发高温干旱天气临时防火任务等时，用户可在街道火灾在线监测应用、市火灾在线监测应用、消防指挥系统用户端修改系统设定，则控制中心按照该设定进行大数据计算，控制中心将大数据计算结果发至弹性接入设备。

边缘计算模块解析大数据计算结果中的感知需求，例如当有临时防火任务、大数据计算结果显示周边环境异常等情况，需加大指定区域监控力度、火灾已发生要求接入消防指挥系统等时，边缘计算模块则将修改当前预设接入策略的需求发送至弹性接入管理模块。

弹性接入管理模块检测是否收到修改当前预设接入策略的请求，若未收到修改当前预设接入策略的请求，则继续按照当前预设接入策略进行街道火灾在线监测应用、市火灾在线监测应用、消防指挥系统与感知设备的连接；若收到修改当前预设接入策略的请求，则弹性接入管理模块根据每个感知设备不同感知区域的感知能力，将每个感知设备的感知区域划分为多个监控等级区域，并识别每个监控等级区域的感知能力，根据感知需求，对不同监控等级区域与感知能力进行匹配，根据匹配的监控等级区域与感知能力，修改预设接入策略。

具体地，边缘计算模块解析感知需求，得出街道火灾在线监测应用、市火灾在线监测应用及消防指挥系统的上报内容、现场重要物资的进出场时间、进出场路线、存放路线、重点保障时间段、重要物资的防水、防盗、防高温等特殊需求。因此根据感知需求解析结果，针对于第一层接入的预设接入策略应该修改为向街道火灾在线监测应用提供边缘计算结果，并接入监控等级高、中级、低级区域的视频监控画面及温度传感数据；向市火灾在线监测应用提供边缘计算结果，并接入监控等级高、中级区域的视频监控画面、低级区域的温度传感数据；向消防指挥中心系统提供异常边缘计算结果中异常状态信息，接入监控等级高级区域的视频监控画面。

弹性接入管理模块将下联感知设备的覆盖区域进行划分，重要物资不会经过且火灾风险较低区域的感知区域监控等级为低，重要物资短时间经过或火灾风险为中的感知区域监控等级为中，重要物资停留时间长或火灾风险高的感知区域监控等级为高。

火灾在线监测系统预设的各监控等级的感知需求如下：①监控等级为低的区域，每30分钟感知温度不少于1次且每次不少于2分钟或每6小时视频监控次数不小于1次，夜间视频监控次数不小于3次或每小时感知光强度不小于1次。②监控等级为中的区域，每15分钟感知温度不少于1次且每次不少于2分钟或每3小时视频监控次数不小于1次，夜间视频监控次数不小于6次或每小时感知光强度不小于2次。③监控等级为高的区域，每10分钟感知温度不少于1次且每次不少于5分钟或每1小时视频监控次数不小于1次，夜间视频监控次数不小于18次或每小时感知光强度不小于6次。

弹性接入管理模块通过匹配火灾在线监测系统预设的各监控等级的感知需求得出各区域的感知能力要求。通过对感知设备的感知能力的计算分析，得出各区域可用的感知设备及感知能力。对各区域的感知要求及感知能力进行排列组合，得出以下接入策略可满足感知需求：摄像头1、4每0.5小时接入一次，摄像头2每1小时接入一次，摄像头3每2小时接入一次，烟雾探测器1、2每5分钟轮流接入，烟雾探测器3不间断接入，每天18点至次日6点接入光传感器1～2，温度传感器1、2、4、7、8、9每5分钟接入一次，温度传感器3、5、6每10分钟接入，温度传感器8、9每30小时接入一次，温度传感器10不间断接入。

本发明实施例提供的边缘弹性接入的物联网系统，弹性接入设备根据预设接入策略接入指定的感知设备，并对感知数据进行预处理及边缘计算，并将边缘计算结果发送到指定控制模块，指定控制模块对边缘计算结果进行大数据计算，利用云边结合的计算方法，简化了计算过程；弹性接入设备对大数据计算结果进行解析，并根据解析结果，判断预设接入策略是否需要修改，当其需要进行修改时，修改预设接入策略，从而增强了复杂现场下的物联网的灵活性及适应能力；弹性接入设备中的边缘计算模块对边缘计算结果及大数据计算结果进行解析，当解析结果为需要修改预设接入策略时，弹性接入管理模块对其进行修改，从而提高了物联网的适应能力，简化了物联网复杂的控制机制；设置隔离模块、通信模块、安全管理模块等多个模块，进一步提高了弹性接入设备的稳定性及可靠性。

实施例2

本发明实施例提供一种边缘弹性接入的物联网方法，应用于弹性接入设备，物联网包括多个感知设备及多个控制模块，如图7所示，边缘弹性接入的物联网方法包括：

步骤s11：获取感知设备获取的感知数据及自身的状态信息，状态信息包括感知能力。

步骤s12：根据预设接入策略接入指定感知设备，根据指定感知设备的感知能力，对指定感知设备的感知数据进行预处理；对预处理后的感知数据进行边缘计算，并根据预设接入策略将边缘计算结果发送到指定控制模块。

步骤s13：获取控制中心对边缘计算结果进行大数据计算的大数据计算结果，大数据计算结果包括感知需求。

步骤s14：对感知需求及边缘计算结果进行解析，生成大数据计算解析结果及边缘计算解析结果，并根据大数据计算解析结果，或边缘计算解析结果，判断预设接入策略是否需要修改，当预设接入策略需要修改时，对预设接入策略进行修改。

物联网系统包括多个控制模块及多个感知设备，每个控制模块用于满足不同用户需求，每个感知设备用于获取不同的感知数据，由于物联网系统的现场环境错综复杂，因此为了规避危险或是加强监测力度，需要全部或部分的控制模块配合，若控制模块直接与感知设备对接，则会造成控制模块中的计算庞大，因此可以根据预设接入策略接入指定的感知设备，并对指定感知设备预处理后进行边缘计算，将边缘计算结果发送到控制模块，控制模块再对边缘计算结果进行大数据计算。

为了满足多种多样的感知需求或突发情况，需要对大数据计算结果及边缘计算结果的进行解析，判断预设接入策略是否需要修改，当预设接入策略需要修改时，对预设接入策略进行修改。

在一具体实施例中，如图8所示，对指定感知设备的感知数据进行预处理，包括：

步骤s21：根据预设接入策略接入指定感知设备，根据指定感知设备的感知能力，识别指定感知设备的数据协议类型，根据预设分类策略对指定感知设备的感知数据进行分类。

步骤s22：对分类后的指定感知设备的感知数据进行校正后对其进行数据协议类型转换处理。

由于感知设备的功能、性能等不同，且指定感知设备可以为不同功能的感知设备，且数量不唯一，因此需要对指定感知设备的感知数据进行分类。由于感知设备的感知数据协议类型可能与边缘计算指定的数据协议类型不同，因此需要将具有不同数据协议类型的感知数据转换成具有边缘计算指定的数据协议类型的感知数据。

在一具体实施例中，如图9所示，对预设接入策略进行修改，包括：

步骤s31：根据每个感知设备不同感知区域的感知能力，将每个感知设备的感知区域划分为多个监控等级区域。

步骤s32：识别每个监控等级区域的感知能力，根据感知需求，对不同监控等级区域与感知能力进行匹配。

步骤s33：根据匹配的监控等级区域与感知能力，修改预设接入策略。

用户初始设定用户配置、业务程序及应用程序，弹性接入设备通过计算用户配置、业务程序及应用程序初始设定的感知需求、大数据计算结果的现场感知需求及感知设备的感知能力，完成感知能力编排，并更新预设接入策略。

本发明实施例提供的边缘弹性接入的物联网方法，弹性接入设备根据预设接入策略接入指定的感知设备，并对感知数据进行预处理及边缘计算，并将边缘计算结果发送到指定控制模块，简化了计算过程；弹性接入设备对控制中心计算得到的大数据计算结果进行解析，并根据解析结果，判断预设接入策略是否需要修改，当其需要进行修改时，修改预设接入策略，从而增强了复杂现场下的物联网的灵活性及适应能力。

实施例3

本发明实施例提供一种边缘弹性接入的物联网方法，应用于控制中心，包括：

接收弹性接入设备发送的边缘计算结果，并根据初始设定的业务程序及应用业务程序，对边缘计算结果进行大数据计算的大数据计算结果，大数据计算结果包括感知需求，并将大数据计算结果发送给弹性接入设备。

物联网系统包括多个感知设备及控制中心，控制中心接收对感知数据进行预处理、边缘计算后的边缘计算结果，指定控制模块对边缘计算结果进行大数据计算，该大数据计算结果中包括物联网系统现场的感知需求。

在一具体实施例中，边缘弹性接入的物联网方法还包括：

当初始设定的业务程序及应用业务程序被修改时，根据修改后的业务程序及应用业务程序，对边缘计算结果进行大数据计算。

控制中心中有用户初始设置的业务程序及应用业务程序，控制中心根据初始设置的业务程序及应用业务程序，对边缘计算结果进行大数据计算，当由于用户需求，初始设置的业务程序及应用业务程序被修改后，根据修改后的业务程序及应用业务程序，对边缘计算结果进行大数据计算。

本发明实施例提供的边缘弹性接入的物联网方法，利用云边结合的计算方法，控制中心对边缘计算结果进行大数据计算，简化了计算过程，并将大数据计算结果反馈到弹性接入设备，以备弹性接入设备根据大数据计算结果，判断预设接入策略是否需要修改，从而增强了复杂现场下的物联网的灵活性及适应能力。

实施例4

本发明实施例提供一种终端，如图10所示，包括：至少一个处理器401，例如cpu(centralprocessingunit，中央处理器)，至少一个通信接口403，存储器404，至少一个通信总线402。其中，通信总线402用于实现这些组件之间的连接通信。其中，通信接口403可以包括显示屏(display)、键盘(keyboard)，可选通信接口403还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器404可以是高速ram存储器(ramdomaccessmemory，易挥发性随机存取存储器)，也可以是非不稳定的存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器404可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器401的存储装置。其中处理器401可以执行实施例2及实施例3的边缘弹性接入的物联网方法。存储器404中存储一组程序代码，且处理器401调用存储器404中存储的程序代码，以用于执行实施例2及实施例3的边缘弹性接入的物联网方法，当执行实施例2时，终端为弹性接入设备，当执行实施例3时，终端为控制中心。

其中，通信总线402可以是外设部件互连标准(peripheralcomponentinterconnect，简称pci)总线或扩展工业标准结构(extendedindustrystandardarchitecture，简称eisa)总线等。通信总线402可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图10中仅用一条线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

其中，存储器404可以包括易失性存储器(英文：volatilememory)，例如随机存取存储器(英文：random-accessmemory，缩写：ram)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatilememory)，例如快闪存储器(英文：flashmemory)，硬盘(英文：harddiskdrive，缩写：hdd)或固降硬盘(英文：solid-statedrive，缩写：ssd)；存储器404还可以包括上述种类的存储器的组合。

其中，处理器401可以是中央处理器(英文：centralprocessingunit，缩写：cpu)，网络处理器(英文：networkprocessor，缩写：np)或者cpu和np的组合。

其中，处理器401还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文：application-specificintegratedcircuit，缩写：asic)，可编程逻辑器件(英文：programmablelogicdevice，缩写：pld)或其组合。上述pld可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complexprogrammablelogicdevice，缩写：cpld)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field-programmablegatearray，缩写：fpga)，通用阵列逻辑(英文：genericarraylogic,缩写：gal)或其任意组合。

可选地，存储器404还用于存储程序指令。处理器401可以调用程序指令，实现如本申请执行实施例2及实施例3中的边缘弹性接入的物联网方法。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行实施例2及实施例3的边缘弹性接入的物联网方法。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)、随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)、快闪存储器(flashmemory)、硬盘(harddiskdrive，缩写：hdd)或固降硬盘(solid-statedrive，ssd)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。