基于分布式物联网的服务区智能设备管理方法及装置与流程

1.本发明属于物联网技术领域，具体涉及基于分布式物联网的服务区智能设备管理方法及装置。


背景技术：

2.物联网(internet of things，简称iot)是指通过信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。
3.专利申请号为cn201310467622.0的专利文献公开了一种认证方法、管理平台和物联网设备，克服目前物联网认证技术无法实现物联网设备与远程管理平台间互相验证对方合法性的不足，在该方法中，管理平台接收物联网设备发送的使用ppuk加密的一认证请求，认证请求中包括物联网设备的设备信息及设备id；使用psuk解密认证请求，得到物联网设备的设备信息及设备id；根据物联网设备的设备id向mdm进行查询，mdm可以存储设备id与设备信息的对应关系；根据mdm反馈的查询结果，或者mdm反馈的查询结果及解密认证请求得到的物联网设备的设备信息，对物联网设备进行认证。
4.其通过验证的方法来实现对物联网设备的合法管理，但对物联网中大量的节点如何进行高效的管理，以及提升节点的利用率方面，依然没有很好的解决方案。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供基于分布式物联网的服务区智能设备管理方法及装置，本发明与传统的物联网中节点的管理方法完全不同，针对节点及功能组成单元的拆解，以此在故障发生时，可以通过功能组成单元完成替换，降低成本，同时在节点的删除时，只删除节点，保留功能组成单元，可以随时将功能组成单元重新组合成节点，降低节点误删除带来的风险。
6.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
7.基于分布式物联网的服务区智能设备管理方法，所述方法执行以下步骤：
8.步骤1：根据分布式物联网中的各个节点的功能，将分布式物联网的节点进行分组，得到多个特征区；
9.步骤2：对每个特征区内的节点进行功能解析，得到节点的功能组成单元，针对不同特征区内的节点进行功能解析时，将得到不同的功能组成单元；
10.步骤3：在每个特征区内的每个节点周围，以节点为中心，按照设定的半径值，均匀布设n个与该节点特征区内的功能组成单元类别一致的功能组成单元；若该节点特征区内的功能组成单元包括多个种类，则对应每个种类在每个节点的周围均布设n/n个功能组成
单元；
11.步骤4：当物联网中有新的节点加入时，首先根据该节点的功能，将该节点分配到与该节点的功能对应的特征区内，然后在该节点的周围按照步骤3所述的方法，布设功能组成单元；
12.步骤5：当物联网中的节点出现故障时，锁定出现故障的节点，对节点进行故障分析，以判断节点中出现故障的功能组成单元是否超过设定的阈值，若超过，则在物联网内进行寻路，以找到空闲的节点，以空闲的节点替换出现故障的节点；若在设定的阈值范围内，则从该节点周围布设的功能组成单元中，筛选出与出现故障的功能组成单元同种类，同数量的功能组成单元，用以替换出现故障的功能组成单元；
13.步骤6：当从物联网中筛除节点时，直接删除该节点，但保留该节点周围的功能组成单元；
14.步骤7：当对物联网中的节点进行更新时，锁定需要更新的节点，进行删除，然后将该节点周围的功能组成单元按照需要更新成为的节点的自身的功能组成单元的结构、数量和种类，进行组合，得到更新的节点。
15.进一步的，所述在进行分组时，若节点具备多个功能，则该节点会同时分组到多个特征区内。
16.进一步的，若节点同时被分组到多个特征区内，则在该节点的周围布设功能组成单元时，以该节点为中心，按照多个设定的半径值，划定多个圆周，然后分析该节点内的功能组成单元的种类和数量与每个特征区的接近程度，按照接近程度的高低，从内至外，均匀布设n个与特征区内的功能组成单元类别一致的功能组成单元；若该节点特征区内的功能组成单元包括多个种类，则对应每个种类在每个节点的周围均布设n/n个功能组成单元；其中设定的半径值的数量等于划定的圆周的数量等于节点被同时分组到的特征区的数量。
17.进一步的，若更新后的节点分属不同的特征区，则锁定需要更新的节点，然后对更新后的节点进行功能解析，以判断更新后的节点所属的特征区，作为目标特征区，然后将需要更新的节点平移至目标特征区，筛除节点周围的功能组成单元；然后基于功能解析的结果，在目标特征区内以平移后的节点为中心，重新生成功能组成单元。
18.进一步的，所述步骤5中当物联网中的节点出现故障时，锁定出现故障的节点，对节点进行故障分析的方法执行以下步骤：对节点的运行常量值进行监控，并统计所述运行常量值的变化；若所述运行常量值的变化符合预先设定的变化规则，则判定所述节点发生故障，并根据运行常量值与设定的阈值范围的比较，判断出现故障的功能组成单元的数量。
19.进一步的，所述运行常量值使用如下公式进行计算：f＝lg(1+n*n)*e
t
；其中，f为运行常量值，n为节点的功能组成单元的数量，n为节点的功能组成单元的种类数量，t为节点在物联网中运行的总的时长。
20.进一步的，在对节点的运行常量值进行监控，统计运行常量值的变化后，使用如下方法判断运行常量值的变化符合预先设定的变化规则：设定一个阈值范围，若运行常量值在设定的阈值范围内，则判断节点出现故障。
21.进一步的，所述步骤5中在物联网内进行寻路，以找到空闲的节点的方法执行以下步骤：首先以发生故障的节点为起点，在同一特征区内进行寻路，以找到同一特征区内的空闲的节点；若在同一特征区内没有找到空闲的节点，则到发生故障的节点所属的特征区与
其他特征区的交集部分进行寻路，以找到空闲的节点，若没有找到，则再向该交集部分对应的非故障发生节点所属的特征区的其他特征区进行寻路，以找到空闲节点。
22.进一步的，在进行寻路时，遵循以下公式，依次进行寻路：|h-h|《g；其中，h为发生故障的节点的运行常量值，h为进行寻路时的下一个节点的运行常量值，g为判定阈值；在进行寻路时，首先使用该公式判断发生故障的节点与下一个节点的运行常量值是否满足该公式，若满足，则寻路至下一个节点，若不满足，则另寻节点进行判断；在进行寻路过程中，判定阈值随着寻路的次数而变化，满足以下关系：g＝0.2kg；其中，g为变化后的判定阈值，k为寻路的次数。
23.基于分布式物联网的服务区智能设备管理装置。
24.本发明的基于分布式物联网的服务区智能设备管理方法及装置，具有如下有益效果：
25.1.节点管理效率高：本发明在进行节点管理时，没有通过直接的对节点进行操作，而是将节点进行功能分析后，将节点划分为多个功能组成单元，以此在进行节点管理时，直接进行功能组成单元的管理就能实现节点的管理，功能组成单元相较于节点来说，其功能更少，替换和更新的效率更高，以此提升了节点的管理效率；
26.2.节约了成本：本发明在进行节点管理时，使用功能组成单元，在节点出现故障以及需要对节点进行增删改等操作时，对功能单元进行操作，而不需要对节点整体进行操作，可以最大化利用正常工作的功能组成单元，降低节点的损耗率；
27.3.算法实现简单：本发明的故障分析以及后面的寻路的算法都使用较为简单的算法实现，其算法复杂度相较于现有技术又大幅度降低；首先是在进行寻路时，寻路的算法使用遍历寻路的方法，但遍历的过程中判断下一个节点仅与运行常量值和寻路次数相关，算法复杂度低；而之所以能够采用这种低复杂度的算法，是因为本发明进行特征分区，每个特征区内可以使用这种算法进行寻路，因为特征区内的节点的功能组成单元相似，运行常量值接近，而在常规技术中，大规模节点的寻路如果使用这种算法，需要进行大规模的判断和分析，因为没有分区，则需要对每个节点进行另外的判断，导致复杂度升高；同理针对故障判断时，本发明的算法复杂度也较低，也是基于运行常量值来判断，而现有技术中则没有利用功能组成单元的方式来进行，则需要进行更多的判断来避免虚警，导致复杂度升高。
附图说明
28.图1为本发明实施例提供的基于分布式物联网的服务区智能设备管理方法的方法流程示意图；
29.图2为本发明实施例提供的基于分布式物联网的服务区智能设备管理方法的物联网内的特征区的分布结构示意图；
30.图3为本发明实施例提供的基于分布式物联网的服务区智能设备管理方法的进行寻路的原理示意图。
具体实施方式
31.下面结合附数据集及本发明的实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。
32.实施例1
33.如图1所示，基于分布式物联网的服务区智能设备管理方法，所述方法执行以下步骤：
34.步骤1：根据分布式物联网中的各个节点的功能，将分布式物联网的节点进行分组，得到多个特征区；
35.步骤2：对每个特征区内的节点进行功能解析，得到节点的功能组成单元，针对不同特征区内的节点进行功能解析时，将得到不同的功能组成单元；
36.步骤3：在每个特征区内的每个节点周围，以节点为中心，按照设定的半径值，均匀布设n个与该节点特征区内的功能组成单元类别一致的功能组成单元；若该节点特征区内的功能组成单元包括多个种类，则对应每个种类在每个节点的周围均布设n/n个功能组成单元；
37.步骤4：当物联网中有新的节点加入时，首先根据该节点的功能，将该节点分配到与该节点的功能对应的特征区内，然后在该节点的周围按照步骤3所述的方法，布设功能组成单元；
38.步骤5：当物联网中的节点出现故障时，锁定出现故障的节点，对节点进行故障分析，以判断节点中出现故障的功能组成单元是否超过设定的阈值，若超过，则在物联网内进行寻路，以找到空闲的节点，以空闲的节点替换出现故障的节点；若在设定的阈值范围内，则从该节点周围布设的功能组成单元中，筛选出与出现故障的功能组成单元同种类，同数量的功能组成单元，用以替换出现故障的功能组成单元；
39.步骤6：当从物联网中筛除节点时，直接删除该节点，但保留该节点周围的功能组成单元；
40.步骤7：当对物联网中的节点进行更新时，锁定需要更新的节点，进行删除，然后将该节点周围的功能组成单元按照需要更新成为的节点的自身的功能组成单元的结构、数量和种类，进行组合，得到更新的节点。
41.具体的，本发明与传统的物联网中节点的管理方法完全不同，针对节点及功能组成单元的拆解，以此在故障发生时，可以通过功能组成单元完成替换，降低成本，同时在节点的删除时，只删除节点，保留功能组成单元，可以随时将功能组成单元重新组合成节点，降低节点误删除带来的风险。
42.本发明通过建立特征区至少能够带来以下两个方面的好处：一方面通过特征区可以将功能组成单元相似的节点进行分组，分组后的节点之间由于相似性较高，则可以在后续的寻路和故障判断中，只需要对单一指标，如运行常量值进行判断和计算就行，这是因为如果节点的差异性较高，通过单一指标往往难以判断节点的故障发生和进行寻路，因为每个节点的情况都不同，而在某个区域内节点的相似度较高时，则可以使用单一指标进行判断，因为节点都较为接近，而在需要跨特征区进行判断时，则可以通过渐进的方式来进行，因为本发明的特征区中存在交叉区域，先对交叉区域内的节点进行分析和计算，再进行跨区，则可以完成通过单一指标对所有节点进行分析和结算；另一方面特征区内的节点的功能组成单元相似，则在进行功能组成单元的生成和布设时，可以遵循一个标准，提升了效率。
43.实施例2
44.在上一实施例的基础上，所述在进行分组时，若节点具备多个功能，则该节点会同
时分组到多个特征区内。
45.具体的，具备多个功能的节点将组成不同特征区的交集部分。
46.实施例3
47.在上一实施例的基础上，若节点同时被分组到多个特征区内，则在该节点的周围布设功能组成单元时，以该节点为中心，按照多个设定的半径值，划定多个圆周，然后分析该节点内的功能组成单元的种类和数量与每个特征区的接近程度，按照接近程度的高低，从内至外，均匀布设n个与特征区内的功能组成单元类别一致的功能组成单元；若该节点特征区内的功能组成单元包括多个种类，则对应每个种类在每个节点的周围均布设n/n个功能组成单元；其中设定的半径值的数量等于划定的圆周的数量等于节点被同时分组到的特征区的数量。
48.具体的，在布设功能组成单元时，接近圆心，即接近节点的部分是核心部分，因为该圆周上的功能组成单元最接近节点的功能组成，这样会使得节点在后续的替换，删除和修改这些操作时，能以最快的速度进行。
49.参考图2，图2中的每个特征区内具备多个节点，第一特征区，第二特征区，第三特征区和第四特征区存在部分交叉部分，交叉部分的节点具备多种功能。
50.实施例4
51.在上一实施例的基础上，若更新后的节点分属不同的特征区，则锁定需要更新的节点，然后对更新后的节点进行功能解析，以判断更新后的节点所属的特征区，作为目标特征区，然后将需要更新的节点平移至目标特征区，筛除节点周围的功能组成单元；然后基于功能解析的结果，在目标特征区内以平移后的节点为中心，重新生成功能组成单元。
52.具体的，本发明在进行节点管理时，没有通过直接的对节点进行操作，而是将节点进行功能分析后，将节点划分为多个功能组成单元，以此在进行节点管理时，直接进行功能组成单元的管理就能实现节点的管理，功能组成单元相较于节点来说，其功能更少，替换和更新的效率更高，以此提升了节点的管理效率。
53.实施例5
54.在上一实施例的基础上，所述步骤5中当物联网中的节点出现故障时，锁定出现故障的节点，对节点进行故障分析的方法执行以下步骤：对节点的运行常量值进行监控，并统计所述运行常量值的变化；若所述运行常量值的变化符合预先设定的变化规则，则判定所述节点发生故障，并根据运行常量值与设定的阈值范围的比较，判断出现故障的功能组成单元的数量。
55.实施例6
56.在上一实施例的基础上，所述运行常量值使用如下公式进行计算：f＝lg(1+n*n)*e
t
；其中，f为运行常量值，n为节点的功能组成单元的数量，n为节点的功能组成单元的种类数量，t为节点在物联网中运行的总的时长。
57.本发明在进行节点管理时，使用功能组成单元，在节点出现故障以及需要对节点进行增删改等操作时，对功能单元进行操作，而不需要对节点整体进行操作，可以最大化利用正常工作的功能组成单元，降低节点的损耗率。
58.实施例7
59.在上一实施例的基础上，在对节点的运行常量值进行监控，统计运行常量值的变
化后，使用如下方法判断运行常量值的变化符合预先设定的变化规则：设定一个阈值范围，若运行常量值在设定的阈值范围内，则判断节点出现故障。
60.具体的，本发明的故障分析以及后面的寻路的算法都使用较为简单的算法实现，其算法复杂度相较于现有技术又大幅度降低；首先是在进行寻路时，寻路的算法使用遍历寻路的方法，但遍历的过程中判断下一个节点仅与运行常量值和寻路次数相关，算法复杂度低；而之所以能够采用这种低复杂度的算法，是因为本发明进行特征分区，每个特征区内可以使用这种算法进行寻路，因为特征区内的节点的功能组成单元相似，运行常量值接近，而在常规技术中，大规模节点的寻路如果使用这种算法，需要进行大规模的判断和分析，因为没有分区，则需要对每个节点进行另外的判断，导致复杂度升高；同理针对故障判断时，本发明的算法复杂度也较低，也是基于运行常量值来判断，而现有技术中则没有利用功能组成单元的方式来进行，则需要进行更多的判断来避免虚警，导致复杂度升高。
61.实施例8
62.在上一实施例的基础上，所述步骤5中在物联网内进行寻路，以找到空闲的节点的方法执行以下步骤：首先以发生故障的节点为起点，在同一特征区内进行寻路，以找到同一特征区内的空闲的节点；若在同一特征区内没有找到空闲的节点，则到发生故障的节点所属的特征区与其他特征区的交集部分进行寻路，以找到空闲的节点，若没有找到，则再向该交集部分对应的非故障发生节点所属的特征区的其他特征区进行寻路，以找到空闲节点。
63.具体的，物联网的基本特征从通信对象和过程来看，物与物、人与物之间的信息交互是物联网的核心。物联网的基本特征可概括为整体感知、可靠传输和智能处理。
64.实施例9
65.在上一实施例的基础上，在进行寻路时，遵循以下公式，依次进行寻路：|h-h|《g；其中，h为发生故障的节点的运行常量值，h为进行寻路时的下一个节点的运行常量值，g为判定阈值；在进行寻路时，首先使用该公式判断发生故障的节点与下一个节点的运行常量值是否满足该公式，若满足，则寻路至下一个节点，若不满足，则另寻节点进行判断；在进行寻路过程中，判定阈值随着寻路的次数而变化，满足以下关系：g＝0.2kg；其中，g为变化后的判定阈值，k为寻路的次数。
66.参考图3，图3中当进行寻路时，首先在特征区内进行寻路，标号为11的为同一特征区的节点；标号为21的也为同一特征区内的节点；标号为12的则为特征区的交叉部分的节点。
67.具体的，物联网可以利用射频识别、二维码、智能传感器等感知设备感知获取物体的各类信息。
68.通过对互联网、无线网络的融合，将物体的信息实时、准确地传送，以便信息交流、分享。
69.使用各种智能技术，对感知和传送到的数据、信息进行分析处理，实现监测与控制的智能化。根据物联网的以上特征，结合信息科学的观点，围绕信息的流动过程，可以归纳出物联网处理信息的功能:
70.(1)主要是信息的感知、识别，信息的感知是指对事物属性状态及其变化方式的知觉和敏感；信息的识别指能把所感受到的事物状态用一定方式表示出来。(2)传送信息的功能。主要是信息发送、传输、接收等环节，最后把获取的事物状态信息及其变化的方式从时
间(或空间)上的一点传送到另一点的任务，这就是常说的通信过程。(3)处理信息的功能。是指信息的加工过程，利用已有的信息或感知的信息产生新的信息，实际是制定决策的过程。(4)施效信息的功能。指信息最终发挥效用的过程，有很多的表现形式，比较重要的是通过调节对象事物的状态及其变换方式，始终使对象处于预先设计的状态。
71.实施例10
72.基于分布式物联网的服务区智能设备管理装置。
73.所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
74.需要说明的是，上述实施例提供的系统，仅以上述各功能单元的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元来完成，即将本发明实施例中的单元或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的单元可以合并为一个单元，也可以进一步拆分成多个子单元，以完成以上描述的全部或者单元功能。对于本发明实施例中涉及的单元、步骤的名称，仅仅是为了区分各个单元或者步骤，不视为对本发明的不当限定。
75.所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
76.本领域技术人员应能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件单元、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
77.术语“第一”、“另一部分”等是配置用于区别类似的数据，而不是配置用于描述或表示特定的顺序或先后次序。
78.术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者单元/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者单元/装置所固有的要素。
79.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术标记作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
80.以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非配置用于限定本发明的保护范围。