应用于智慧城市的通讯适配方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体为一种应用于智慧城市的通讯适配方法及系统。

背景技术

智慧城市是物联网基础设施、云计算基础设施和地理空间基础设施等新一代信息技术的高度集成，包括信息技术的智能化应用、人的智慧参与、以人为本、可持续发展等内涵，是一种服务器体系架构，应用于民生、环保、公共安全、城市服务和工商业活动等领域。

物联网(IoT，Internet of things)，即“万物相连的互联网”，是智慧城市基础的核心要素，实现各种传感器的交互适配和智能感知。物联网领域主要的国际标准组织有IEEE、ISO、ETSI、ITU-T、3GPP、3GPP2等。国内外各大物联网平台主要有基于NB-IoT/HTTP协议的电信IoT、移动Onenet，基于MQTT协议的百度IoT，基于MQTT/CoAP/HTTP协议的阿里AIoT、QQ物联，基于LwM2M/CoAP协议的华为IoT，和基于MQTT/WebSockets/HTTP亚马逊AWSIoT。

随着物联网技术的发展，海量的物联网感知设备需要接入物联网平台，而由于不同的物联网感知设备的接口协议不同，造成物联网感知设备不能灵活便捷的接入物联网平台，限制了智慧城市的物联网的发展。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种应用于智慧城市的通讯适配系统，以满足作为外部系统的物联网感知设备能灵活、便捷的接入各种智慧城市的物联网平台。

本发明提供的基础方案一：应用于智慧城市的通讯适配系统，连接有配置管理应用，包括：根服务节点和若干计算节点；

所述根服务节点，用于向配置管理应用提供所有计算节点的基本信息，以及向所有计算节点提供基础信息服务；其中基本信息包括：计算节点身份信息、地址信息以及实时运行状态信息；

所述计算节点，用于根据外部系统接口协议连接外部系统，对相应外部系统的数据进行采集、处理和分析，并向根服务节点发送基本信息；

所述配置管理应用，与计算节点进行信息交互，用于计算节点的配置管理和运行状态管理。

基础方案一的有益效果：计算节点根据外部系统接口协议连接外部系统，可以适应不同的外部系统，根据外部系统接口协议进行连接通信，并对相应外部系统的数据进行采集、处理和分析，并向根服务节点发送基本信息，便于接入多的外部系统，并分别进行管理，并且计算节点向根服务节点发送基本信息，由根服务节点为向所有计算节点提供基础信息服务，用户在实际使用时，可以通过配置管理应用，对通讯适配系统中的计算节点进行管理，以此降低计算节点的成本，可自由增加计算节点，以此满足多设备、多协议的外部系统能灵活、便捷的自适应接入。

本系统拥有全新的、开放性的、高扩展性的架构体系，把服务从计算节点中剥离出来，进行集中提供，降低了架构体系的复杂度，让架构体系更容易实现。

进一步，所述根服务节点，包括根交互服务模块、计算节点信息交互功能模块、日志服务模块、专题系统管理功能模块、工程项目管理功能模块、设备类型管理功能模块、IO资源管理功能模块和用户鉴权功能模块；

所述根交互服务模块，用于提供计算节点信息交互的基础信息服务；

所述计算节点信息交互功能模块，用于与计算节点进行信息交互，获取计算节点的基本信息；

所述日志服务模块，用于接收、管理、存储、分发和共享来自于系统运行、外部系统交互、用户交互和计算节点提交的日志信息；

所述专题系统管理功能模块，用于管理采集的外部系统的数据所归属的专题系统信息；

所述工程项目管理功能模块，用于管理采集的外部系统的数据所归属的工程项目；

所述设备类型管理功能模块，用于管理采集的外部系统中设备和监测参数的类型信息；

所述IO资源管理功能模块，用于采集计算节点的IO负载信息，并通过IO接口方式将实时信息发送给配置管理应用；

所述用户鉴权功能模块，用于根据口令验证外部系统中调用IO接口时的登录和数据权限。

有益效果：根服务节点，包括根交互服务模块、计算节点信息交互功能模块、日志服务模块、专题系统管理功能模块、工程项目管理功能模块、设备类型管理功能模块、IO资源管理功能模块和用户鉴权功能模块，多模块能为各计算节点提供全面的服务。

进一步，所述计算节点，包括：计算节点服务模块、采集模块、分析模块、管理模块、事件管理模块、日志服务模块、用户鉴权管理模块和订阅推送服务模块；

所述计算节点服务模块，用于向根服务节点发送基本信息；

所述采集模块，用于对相应外部系统的数据进行采集；

所述分析模块，用于对相应外部系统的数据进行处理和分析；

所述管理模块，用于对采集模块和分析模块进行管理，包括定义配置、动态加载和卸载；

所述事件管理模块，用于对外部系统的异常事件、故障事件和报警事件进行分析和管理；

所述日志服务模块，用于对外部系统进行日志记录；

所述用户鉴权管理模块，用于进行用户鉴权；

所述订阅推送服务模块，用于数据和事件的订阅和推送。

有益效果：上述各模块使计算节点能对连接的外部系统进行数据的采集、处理和分析，以及外部系统的监控，能实际反馈外部系统的数据和事件，便于用户掌握外部系统情况，及时进行管理和调整。

进一步，所述各模块均以接口方式向配置管理应用、根服务节点或计算节点提供服务，且接口均封装成规范接口。

有益效果：各模块均以接口方式向配置管理应用、根服务节点或计算节点提供服务，且接口均封装成规范接口，便于调用。

本发明的目的之二在于提供一种应用于智慧城市的通讯适配方法，以满足作为外部系统的物联网感知设备能灵活、便捷的接入各种智慧城市的物联网平台。

本发明提供基础方案二：一种应用于智慧城市的通讯适配方法，包括如下内容：

计算节点根据外部系统接口协议连接外部系统，对相应外部系统的数据进行采集、处理和分析，并向根服务节点发送基本信息；其中基本信息包括：计算节点身份信息、地址信息以及实时运行状态信息；

根服务节点向配置管理应用提供所有计算节点的基本信息，并向所有计算节点提供信息服务；

配置管理应用，根据计算节点的基本信息与计算节点进行信息交互，并对计算节点进行配置管理和运行状态管理。

基础方案二的有益效果：计算节点根据外部系统接口协议连接外部系统，可以适应不同的外部系统，根据外部系统接口协议进行连接通信，并对相应外部系统的数据进行采集、处理和分析，并向根服务节点发送基本信息，便于接入多的外部系统，并分别进行管理，并且计算节点向根服务节点发送基本信息，由根服务节点为向所有计算节点提供基础信息服务，用户在实际使用时，可以通过配置管理应用，对通讯适配系统中的计算节点进行管理，以此降低计算节点的成本，可自由增加计算节点，以此满足多设备、多协议的外部系统能灵活、便捷的自适应接入。

本方法把服务从计算节点中剥离出来，进行集中提供，降低了架构体系的复杂度，让架构体系更容易实现。

进一步，所述信息服务，包括：根交互服务、计算节点信息交互功能服务、日志服务、专题系统管理功能服务、工程项目管理功能服务、设备类型管理功能服务、IO资源管理功能服务和用户鉴权功能服务；

根交互服务提供计算节点信息交互的基础信息服务；

计算节点信息交互功能服务与计算节点进行信息交互，获取计算节点的基本信息；

日志服务接收、管理、存储、分发和共享来自于系统运行、外部系统交互、用户交互和计算节点提交的日志信息；

专题系统管理功能服务管理采集的外部系统的数据所归属的专题系统信息；

工程项目管理功能服务管理采集的外部系统的数据所归属的工程项目；

设备类型管理功能服务管理采集的外部系统中设备和监测参数的类型信息；

IO资源管理功能服务采集计算节点的IO负载信息，并通过IO接口方式将实时信息发送给配置管理应用；

用户鉴权功能服务根据口令验证外部系统中调用IO接口时的登录和数据权限。

有益效果：信息服务，包括：根交互服务、计算节点信息交互功能服务、日志服务、专题系统管理功能服务、工程项目管理功能服务、设备类型管理功能服务、IO资源管理功能服务和用户鉴权功能服务，能为各计算节点提供全面的服务。

进一步，还包括：计算节点对外部系统的异常事件、故障事件和报警事件进行分析和管理，并且对外部系统进行日志记录，推送外部系统的数据和事件；

外部系统中用户进行登入时，计算节点对用户进行鉴权。

有益效果：计算节点对外部系统的异常事件、故障事件和报警事件进行分析和管理，并且对外部系统进行日志记录，推送外部系统的数据和事件；外部系统中用户进行登入时，计算节点对用户进行鉴权，从而能实际反馈外部系统的数据和事件，便于用户掌握外部系统情况，及时进行管理和调整。

附图说明

图1为本发明应用于智慧城市的通讯适配系统实施例一的逻辑框图；

图2为本发明应用于智慧城市的通讯适配系统实施例二的逻辑框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例一

实施例基本如附图1所示：应用于智慧城市的通讯适配系统，连接有配置管理应用，包括：根服务节点和若干计算节点；配置管理应用与根服务节点和计算节点均通过HTTP协议进行通讯，整个系统在Linux服务器环境下运行。

根服务节点，用于向配置管理应用提供所有计算节点的基本信息，以及向所有计算节点提供基础信息服务；其中基本信息包括：计算节点身份信息、地址信息以及实时运行状态信息；

根服务节点，包括根交互服务模块、计算节点信息交互功能模块、日志服务模块、专题系统管理功能模块、工程项目管理功能模块、设备类型管理功能模块、IO资源管理功能模块和用户鉴权功能模块；

根交互服务模块，用于提供计算节点信息交互的基础信息服务；

计算节点信息交互功能模块，用于与计算节点进行信息交互，获取计算节点的基本信息；

日志服务模块，用于接收、管理、存储、分发和共享来自于系统运行、外部系统交互、用户交互和计算节点提交的日志信息；

专题系统管理功能模块，用于管理采集的外部系统的数据所归属的专题系统信息；专题系统按系统进行分类，管理包括：新增、修改和删除的编辑功能，以及获取专题系统数据功能；

工程项目管理功能模块，用于管理采集的外部系统的数据所归属的工程项目；一个工程项目有且仅有一个归属的专题系统，管理包括：新增、修改和删除的编辑功能，以及获取工程项目数据功能；

设备类型管理功能模块，用于管理采集的外部系统中设备和监测参数的类型信息；管理包括：新增、修改和删除的编辑功能，以及获取设备类型数据功能；

IO资源管理功能模块，用于采集计算节点的IO负载信息，并通过IO接口方式将实时信息发送给配置管理应用；

用户鉴权功能模块，用于根据口令验证外部系统中调用IO接口时的登录和数据权限。

计算节点，用于根据外部系统接口协议连接外部系统，对相应外部系统的数据进行采集、处理和分析，并向根服务节点发送基本信息；本实施例中包括：三个计算节点，四个外部系统，计算节点1分别连接外部系统1和外部系统2，且分别通过TCP/IP协议和Modbus协议进行通讯，计算节点2连接外部系统3，通过HTTP协议进行通讯，计算节点3连接外部系统4，通过UDP协议进行通讯，且计算节点和外部系统之间的通讯协议不仅限于上述协议；

计算节点，包括：计算节点服务模块、采集模块、分析模块、管理模块、事件管理模块、日志服务模块、用户鉴权管理模块和订阅推送服务模块；

计算节点服务模块，用于向根服务节点发送基本信息；

采集模块，用于对相应外部系统的数据进行采集；

分析模块，用于对相应外部系统的数据进行处理和分析；

管理模块，用于对采集模块和分析模块进行管理，包括定义配置、动态加载和卸载；

事件管理模块，用于对外部系统的异常事件、故障事件和报警事件进行分析和管理；

日志服务模块，用于对外部系统进行日志记录；

用户鉴权管理模块，用于进行用户鉴权；

订阅推送服务模块，用于数据和事件的订阅和推送。

配置管理应用，与计算节点进行信息交互，用于计算节点的配置管理和运行状态管理。

各模块均以接口方式向配置管理应用、根服务节点或计算节点提供服务，且接口均封装成规范接口，便于调用；其中规范接口是基于HTTP协议，面向根节点、客户端的，用于描述交互的功能接口、交互方式、交换数据结构的约束性约定，采用通用的接口规范，例如：Restful接口规范。

本系统拥有全新的、开放性的、高扩展性的架构体系，把服务从计算节点中剥离出来，进行集中提供，降低了架构体系的复杂度，让架构体系更容易实现。

实施例二

本实施例与上述实施例基本相同，区别在于：还包括分配节点，所述分配节点与跟服务节点连接；

跟服务节点，还包括：分析计算节点模块；

分析计算节点模块，用于分析各计算节点的分析模块的分析处理能力；具体为：分析计算节点模块，获取各计算节点的分析模块对相应外部系统的数据进行处理和分析的运行速度，以及正常工作的概率；

若计算节点的分析模块运行速度大于等于预设运行速度，且正常工作的概率大于等于预设概率，则该计算节点的分析处理能力为高，该计算节点为高可靠节点；

若计算节点的分析模块运行速度小于预设运行速度，正常工作的概率大于等于预设概率，则该计算节点的分析处理能力为中，该计算节点为第一类中可靠节点；

若计算节点的分析模块运行速度大于等于预设运行速度，正常工作的概率小于预设概率，则该计算节点的分析处理能力为中，该计算节点为第二类中可靠节点；

若计算节点的分析模块运行速度小于预设运行速度，正常工作的概率小于预设概率，则该计算节点的分析处理能力为低，该计算节点为低可靠节点。将计算节点根据分析模块的运行速度，以及正常工作的概率进行分类，便于后续根据传输的数据的情况调取对应的计算节点进行处理，使系统更合理更有针对性的对数据进行处理，此外，对于计算节点的分类，还可设置多个预设运行速度和预设概率，将计算节点进行更为细化的分类，以满足更多的应用需求。

计算节点根据外部系统接口协议连接外部系统，若多个计算节点分配连接的外部系统的接口协议相同，则将外部系统和计算节点均接入分配节点；如图2所示：三个计算节点，四个外部系统，计算节点1、计算节点2和计算节点3通过分配节点和外部系统1、外部系统2、外部系统3和外部系统4连接，均通过Modbus协议进行通讯；

分配节点，用于根据外部系统传输的数据的情况，为数据分配相应分析处理能力的计算节点；具体为：外部系统传输的数据的情况，包括：数据量和传输频率；

若传输频率大于等于预设传输频率，数据量大于等于预设数据量，则为该外部系统的数据分配高可靠节点；从而保证该外部系统的数据的传输；

若传输频率大于等于预设传输频率，数据量小于预设数据量，则为该外部系统的数据分配第二类中可靠节点；例如：外部系统为监控系统时，虽然分配的计算节点的正常工作的概率偏低，但是视频出现一帧的缺失，对监控视频的完整性影响可以忽略不计，因此无需分配高可靠节点；

若传输频率小于预设传输频率，数据量大于等于预设数据量，则为该外部系统的数据分配第一类中可靠节点；针对于数据量大，但是传输频率低的数据，采用第一类中可靠节点，即可满足数据处理的需求；

若传输频率小于预设传输频率，数据量小于预设数据量，则为该外部系统的数据分配低可靠节点，从而更合理的分配计算节点，不用高可靠节点处理数据量小，传输频率低的外部系统传输的数据，避免优质资源的浪费，此外，对于计算节点的分配，还可设置多个预设传输频率和预设数据量，将计算节点进行更为细化的分配，以满足更多的应用需求。

配置管理应用，与分配节点连接，还用于配置各外部系统的权重值；

分配节点，还用于根据外部系统传输的数据的情况和外部系统的权重值，为数据分配相应分析处理能力的计算节点；具体为：

若外部系统的权重值属于第一预设权重值范围，则直接分配高可靠节点；

若外部系统的权重值属于第二预设权重值范围，则直接分配第一类中可靠节点；

若外部系统的权重值属于第三预设权重值范围，则直接分配第二类中可靠节点；

若外部系统的权重值属于第四预设权重值范围，则直接分配低可靠节点；

若外部系统的权重值属于第五预设权重值范围，则再根据外部系统传输的数据的情况，为数据分配相应分析处理能力的计算节点；对于重要的外部系统设置高权重值，使其权重值属于第一预设权重值范围，从而直接为其分配高可靠节点，以此类推，可以根据外部系统传输数据的重要性设置不同的权重值，保证重要数据的传输，也对非重要数据进行合理的分配计算节点进行处理，此外，对于计算节点的分配，还可设置多个预设权重值范围、预设传输频率和预设数据量，将计算节点进行更为细化的分配，以满足更多的应用需求。

实施例三

本实施例与上述实施例基本相同，区别在于：

配置管理应用，还用于进行数据突变预警；本实施例配置管理应用设置在计算机上，配置管理应用控制计算机发出警报进行数据突变预警；还用于设置外部系统的访问权限；

分配节点，还用于检测当前外部系统传输的数据的数据量与历史的数据量的差值是否符合预设差值范围，若不符合，则为该外部系统的数据分配高可靠节点并触发配置管理应用进行数据突变预警和提高访问权限，使外部系统只能被本系统访问；从而防止数据突变，其他计算节点对突变数据处理出现问题，影响外部系统数据的处理；并且及时提示管理人员。

实施例四

应用于智慧城市的通讯适配方法，包括如下内容：

计算节点根据外部系统接口协议连接外部系统，对相应外部系统的数据进行采集、处理和分析，并向根服务节点发送基本信息；其中基本信息包括：计算节点身份信息、地址信息以及实时运行状态信息；例如：三个计算节点，四个外部系统，计算节点1分别连接外部系统1和外部系统2，且分别通过TCP/IP协议和Modbus协议进行通讯，计算节点2连接外部系统3，通过HTTP协议进行通讯，计算节点3连接外部系统4，通过UDP协议进行通讯，且计算节点和外部系统之间的通讯协议不仅限于上述协议；

外部系统中用户进行登入时，计算节点对用户进行鉴权；

根服务节点向配置管理应用提供所有计算节点的基本信息，并向所有计算节点提供信息服务；信息服务，包括：根交互服务、计算节点信息交互功能服务、日志服务、专题系统管理功能服务、工程项目管理功能服务、设备类型管理功能服务、IO资源管理功能服务和用户鉴权功能服务；

根交互服务提供计算节点信息交互的基础信息服务；

计算节点信息交互功能服务与计算节点进行信息交互，获取计算节点的基本信息；

日志服务接收、管理、存储、分发和共享来自于系统运行、外部系统交互、用户交互和计算节点提交的日志信息；

专题系统管理功能服务管理采集的外部系统的数据所归属的专题系统信息；

工程项目管理功能服务管理采集的外部系统的数据所归属的工程项目；

设备类型管理功能服务管理采集的外部系统中设备和监测参数的类型信息；

IO资源管理功能服务采集计算节点的IO负载信息，并通过IO接口方式将实时信息发送给配置管理应用；

用户鉴权功能服务根据口令验证外部系统中调用IO接口时的登录和数据权限。

配置管理应用，根据计算节点的基本信息与计算节点进行信息交互，并对计算节点进行配置管理和运行状态管理；

计算节点对外部系统的异常事件、故障事件和报警事件进行分析和管理，并且对外部系统进行日志记录，推送外部系统的数据和事件；

本方法把服务从计算节点中剥离出来，进行集中提供，降低了架构体系的复杂度，让架构体系更容易实现。

实施例五

本实施例与上述实施例基本相同，区别在于：还包括：

跟服务节点分析各计算节点对相应外部系统的数据进行处理和分析的分析处理能力；具体为：跟服务节点获取各计算节点对相应外部系统的数据进行处理和分析的运行速度，以及正常工作的概率；

若计算节点的运行速度大于等于预设运行速度，且正常工作的概率大于等于预设概率，则该计算节点的分析处理能力为高，该计算节点为高可靠节点；

若计算节点的运行速度小于预设运行速度，正常工作的概率大于等于预设概率，则该计算节点的分析处理能力为中，该计算节点为第一类中可靠节点；

若计算节点的运行速度大于等于预设运行速度，正常工作的概率小于预设概率，则该计算节点的分析处理能力为中，该计算节点为第二类中可靠节点；

若计算节点的运行速度小于预设运行速度，正常工作的概率小于预设概率，则该计算节点的分析处理能力为低，该计算节点为低可靠节点。将计算节点根据运行速度，以及正常工作的概率进行分类，便于后续根据传输的数据的情况调取对应的计算节点进行处理，能更合理更有针对性的对数据进行处理，此外，对于计算节点的分类，还可设置多个预设运行速度和预设概率，将计算节点进行更为细化的分类，以满足更多的应用需求。

计算节点根据外部系统接口协议连接外部系统，若多个计算节点分配连接的外部系统的接口协议相同，则将外部系统和计算节点均接入分配节点；

分配节点根据外部系统传输的数据的情况，为数据分配相应分析处理能力的计算节点；具体为：外部系统传输的数据的情况，包括：数据量和传输频率；

若传输频率大于等于预设传输频率，数据量大于等于预设数据量，则为该外部系统的数据分配高可靠节点；从而保证该外部系统的数据的传输；

若传输频率大于等于预设传输频率，数据量小于预设数据量，则为该外部系统的数据分配第二类中可靠节点；例如：外部系统为监控系统时，虽然分配的计算节点的正常工作的概率偏低，但是视频出现一帧的缺失，对监控视频的完整性影响可以忽略不计，因此无需分配高可靠节点；

若传输频率小于预设传输频率，数据量大于等于预设数据量，则为该外部系统的数据分配第一类中可靠节点；针对于数据量大，但是传输频率低的数据，采用第一类中可靠节点，即可满足数据处理的需求；

若传输频率小于预设传输频率，数据量小于预设数据量，则为该外部系统的数据分配低可靠节点，从而更合理的分配计算节点，不用高可靠节点处理数据量小，传输频率低的外部系统传输的数据，避免优质资源的浪费，此外，对于计算节点的分配，还可设置多个预设传输频率和预设数据量，将计算节点进行更为细化的分配，以满足更多的应用需求。

将配置管理应用与分配节点连接，通过管理配置应用配置各外部系统的权重值；

分配节点根据外部系统传输的数据的情况和外部系统的权重值，为数据分配相应分析处理能力的计算节点；具体为：

若外部系统的权重值属于第一预设权重值范围，则直接分配高可靠节点；

若外部系统的权重值属于第二预设权重值范围，则直接分配第一类中可靠节点；

若外部系统的权重值属于第三预设权重值范围，则直接分配第二类中可靠节点；

若外部系统的权重值属于第四预设权重值范围，则直接分配低可靠节点；

若外部系统的权重值属于第五预设权重值范围，则再根据外部系统传输的数据的情况，为数据分配相应分析处理能力的计算节点；对于重要的外部系统设置高权重值，使其权重值属于第一预设权重值范围，从而直接为其分配高可靠节点，以此类推，可以根据外部系统传输数据的重要性设置不同的权重值，保证重要数据的传输，也对非重要数据进行合理的分配计算节点进行处理，此外，对于计算节点的分配，还可设置多个预设权重值范围、预设传输频率和预设数据量，将计算节点进行更为细化的分配，以满足更多的应用需求。

实施例六

本实施例与上述实施例基本相同，区别在于：

通过配置管理应用，进行数据突变预警；本实施例配置管理应用设置在计算机上，配置管理应用控制计算机发出警报进行数据突变预警；

通过配置管理应用设置外部系统的访问权限；

分配节点检测当前外部系统传输的数据的数据量与历史的数据量的差值是否符合预设差值范围，若不符合，则为该外部系统的数据分配高可靠节点并触发配置管理应用进行数据突变预警和提高访问权限，使外部系统只能被本系统访问；从而防止数据突变，其他计算节点对突变数据处理出现问题，影响外部系统数据的处理；并且及时提示管理人员。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。