一种边缘网关与管理系统间的信息交互方法及装置

技术领域

本发明涉及信息交互技术领域，更具体地，涉及一种边缘网关与管理系统间的信息交互方法及装置。

背景技术

电力计量数字实验室智能边缘网关是部署在实验室的数据处理装置，主要实现实验室内的设备接入、协议转换、数据采集、分析处理和上传，并且可通过轻量级容器/虚拟化技术支持业务应用在实验室侧的灵活部署和运行。通过标准化接口，实现实验室各类仪器设备、计量装置、传感器等接入和管理，实现实验室人、机、料、法、环、测各要素数据采集和处理，实现本地业务自治，实验室大部分业务可在边缘侧处理，并将处理后的数据根据需求上传到网省实验室管理系统。

现有技术中，还没有相关标准规范定义电力计量数字实验室智能边缘网关与上层应用系统的信息交互，这就导致实验室侧的智能边缘网关无法快速、准确的将采集的数据上传到上层应用系统，同时，上层应用系统也无法通过智能边缘网关下达指定，实现对智能边缘网关连接的仪器设备的控制。

因此，需要制定智能边缘网关与网省级实验室管理系统的信息交互方案，实现两者间的信息交互，实现网省级实验室管理系统对下层设备的控制以及数据的收集、汇总和利用。

发明内容

本发明技术方案提供一种边缘网关与管理系统间的信息交互方法及装置，以解决边缘网关与管理系统间的信息交互问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种边缘网关与管理系统间的信息交互方法，所述方法包括：

通过管理系统基于HTTP协议向边缘网关发送任务指令；

通过所述边缘网关基于接收到的所述任务指令执行任务，获取执行任务的反馈数据；

通过所述边缘网关对所述反馈数据进行加密，并根据预设的规则进行签名处理，并将处理后的反馈数据基于AMQP协议发送至所述管理系统。

优选地，所述反馈数据的数据格式为JSON格式。

优选地，还包括：

通过所述边缘网关进行运行监控；

当监控到有异常事件发生时，生成异常事件上报信息；

通过所述边缘网关将所述异常事件上报信息基于AMQP协议发送至所述管理系统。

优选地，还包括：

通过RSA2048算法对所述反馈数据进行加密；

通过SM3算法对所述反馈数据进行签名。

优选地，还包括对控制结果进行验证：

通过管理系统对处理后的反馈数据进行解析，获取反馈数据的签名；

通过管理系统根据预设的规则生成验证签名，将所述验证签名与解析出的签名进行验证，获取验证结果；

当所述验证结果为一致时，所述控制结果验证通过。

基于本发明的另一方面，本发明提供一种边缘网关与管理系统间的信息交互装置，所述装置包括：

管理系统，用于基于HTTP协议向边缘网关发送任务指令；

边缘网关，用于基于接收到的所述任务指令执行任务，获取执行任务的反馈数据；所述边缘网关对所述反馈数据进行加密，并根据预设的规则进行签名处理，并将处理后的反馈数据基于AMQP协议发送至所述管理系统。

优选地，所述反馈数据的数据格式为JSON格式。

优选地，所述边缘网关还用于：

通过所述边缘网关进行运行监控；

当监控到有异常事件发生时，生成异常事件上报信息；

通过所述边缘网关将所述异常事件上报信息基于AMQP协议发送至所述管理系统。

优选地，所述边缘网关还用于：

通过RSA2048算法对所述反馈数据进行加密；

通过SM3算法对所述反馈数据进行签名。

优选地，所述边缘网关还用于对控制结果进行验证：

通过管理系统对处理后的反馈数据进行解析，获取反馈数据的签名；

通过管理系统根据预设的规则生成验证签名，将所述验证签名与解析出的签名进行验证，获取验证结果；

当所述验证结果为一致时，所述控制结果验证通过。

本发明技术方案提供一种边缘网关与管理系统间的信息交互方法及装置，方法包括：通过管理系统基于HTTP协议向边缘网关发送任务指令；通过边缘网关基于接收到的任务指令执行任务，获取执行任务的反馈数据；通过边缘网关对反馈数据进行加密，并根据预设的规则进行签名处理，并将处理后的反馈数据基于AMQP协议发送至管理系统。本发明技术方案提供的用于电力计量数字实验室智能边缘网关与网省级实验室管理系统信息交互方法及装置，能够实现智能边缘网关与网省级实验室管理系统的信息交互，实现数据上传和指令下达，实现网省级实验室管理系统通过智能边缘网关对下层设备的控制和数据提取，实现实验室数据的集中和精细化管理。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明优选实施方式的一种边缘网关与管理系统间的信息交互方法流程图；

图2为根据本发明优选实施方式的网省级实验室管理系统与智能边缘网关总体架构示意图；

图3为根据本发明优选实施方式的JSON格式示意图；

图4为根据本发明优选实施方式的设备注册信息交互流程示意图；

图5为根据本发明优选实施方式的任务信息流程示意图；

图6为根据本发明优选实施方式的数据上传信息交互流程示意图；

图7为根据本发明优选实施方式的任务信息交互流程示意图；

图8为根据本发明优选实施方式的异常告警信息流程示意图；以及

图9为根据本发明优选实施方式的一种边缘网关与管理系统间的信息交互装置结构图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明优选实施方式的一种边缘网关与管理系统间的信息交互方法流程图。

本发明中，电力计量数字实验室智能边缘网关与网省级实验室管理系统信息交互主要包括：总体架构、信息交互方式、信息交互内容、信息交互流程、信息安全管理。本发明的总体架构智能边缘网关与网省级实验室管理系统信息交互整体层次分为网省级实验室管理系统、智能边缘网关和设备层。总体架构如图2所示。

(1)网省级实验室管理系统与智能边缘网关连接，实现检测任务编制、下发和调度。

(2)智能边缘网关由试验模块、物联感知模块以及接口服务组成，接收网省级实验室管理系统下发的任务信息并指导设备进行试验，接收检测设备回传的试验数据，处理计算后上传至网省级实验室管理系统。

(3)设备层由试验检测装置、环境采集与控制设备构成，接收智能边缘网关的指令并回传状态与数据。

如图1所示，本发明提供一种边缘网关与管理系统间的信息交互方法，方法包括：

步骤101：通过管理系统基于HTTP协议向边缘网关发送任务指令；

步骤102：通过边缘网关基于接收到的任务指令执行任务，获取执行任务的反馈数据；

步骤103：通过边缘网关对反馈数据进行加密，并根据预设的规则进行签名处理，并将处理后的反馈数据基于AMQP协议发送至管理系统。

优选地，反馈数据的数据格式为JSON格式。

本发明的电力计量数字实验室智能边缘网关与网省级实验室管理系统信息交互有2种方式：

基于HTTP协议，RESTful API方式。由智能边缘网关作为信息交互服务提供方，网省级实验室管理系统通过调用服务接口实现检测任务、控制指令的下达。

基于消息队列(AMQP协议)方式。由智能边缘网关作为消息生产者，网省级实验室管理系统作为消息消费者，接收智能边缘网关上传的数据和信息。

本发明的数据格式采用JSON格式实现信息交互中的信息交互。JSON(JavaScriptObject Notation)是一种轻量级的数据交换格式。它基于ECMAScript(欧洲计算机协会制定的JS规范)的一个子集，采用完全独立于编程语言的文本格式来存储和表示数据。

JSON格式与同为标准数据交换格式的XML相比，JSON简单的语法格式和清晰的层次结构明显要比XML容易阅读，并且在数据交换方面，由于JSON所使用的字符要比XML少得多，可以大大得节约传输数据所占用的带宽，提升数据传输效率。JSON数据格式如图3所示。

本发明的接口规范：

1)请求消息头

表1请求消息头

2)响应消息体

接口响应采用JSON格式，内容定义见表2：

表2请求消息头

接口响应参数示例：

{

"RETURN_CODE":"响应消息码",

"RETURN_MSG":"响应消息"

"DATA":{

}

}

本发明的信息交互内容包括：

智能边缘网关与网省级实验室管理系统信息交互内容如表3所示：

表3信息交互内容

优选地，还包括：

通过边缘网关进行运行监控；

当监控到有异常事件发生时，生成异常事件上报信息；

通过边缘网关将异常事件上报信息基于AMQP协议发送至管理系统。

本发明的信息交互流程包括：

(1)设备注册信息交互

设备信息注册由智能边缘网关发起，通过请求网省级实验室管理系统，请求注册，由网省级实验室管理系统下发设备注册码，在同一系统中，注册码唯一。如图4所示。

(2)任务信息交互

试验任务信息交互由网省级实验室管理系统发起请求，将试验检测任务与检测方案下发至智能边缘网关，智能边缘网关接收任务与方案信息。如图5所示。

(3)数据上传信息交互

智能边缘网关与网省级实验室管理系统数据上传信息交互由智能边缘网关发起，连接数据上传接口，网省级实验室管理系统接收数据，向智能边缘网关返回数据接收成功标志。如图6所示。

(4)设备控制信息交互

设备控制信息交互由网省级实验室管理系统发起请求，选择需要控制的设备与控制信息下发至智能边缘网关，智能边缘网关接收控制命令信息并执行控制命令，并返回结果。如图7所示。

(5)异常告警信息交互

异常告警信息交互有智能边缘网关发起，将智能边缘网关的异常告警信息上传至网省级实验室管理系统，网省级实验室管理系统接收异常告警信息并保存。如图8所示。

优选地，还包括：

通过RSA2048算法对反馈数据进行加密；

通过SM3算法对反馈数据进行签名。

优选地，还包括对控制结果进行验证：

通过管理系统对处理后的反馈数据进行解析，获取反馈数据的签名；

通过管理系统根据预设的规则生成验证签名，将验证签名与解析出的签名进行验证，获取验证结果；

当验证结果为一致时，控制结果验证通过。

本发明的信息安全管理包括：

电力计量数字实验室智能边缘网关与网省级实验室管理系统信息交互采用RSA2048算法实现数据加密，采用SM3算法实现数据签名，保障了数据在传输过程中的加密和完整性。数据签名采用下面的方式实现：

(1)AppKey和AppSecret

AppKey和AppSecret是接口服务方颁发给接口客户方的身份认证信息。AppKey是调用服务的身份证明，AppSecret是服务的访问密钥。

(2)签名制作

签名用来防止提交的信息在传输过程中被篡改。客户方需要在调用接口前，生成签名参数，并在调用时传递。

签名按照下面的规则生成：

sign＝SM3(appsecret+[param1+value1....param2+value2])

签名由AppSecret和调用参数组成的字符串经过MD5加密后生成。

(3)数据完整性验证

客户端按照规则生成签名后，将签名作为参数传递给服务端，服务端按照相同规则生成签名，并与客户端传递的签名进行比对，如果一致，则证明数据未被篡改，不一致，则证明数据被篡改，需要返回客户端相应的提示信息。

本发明通过专业的信息交互方案，能够解决电力计量数字实验室智能边缘网关与网省级实验室管理系统信息交互问题，通过分析两个交互对象的特点和信息交互需求，采用不同的信息交互协议，实现了智能边缘网关与实验室信息管理系统间的信息传递，规范了信息交互方式和方法，提升了信息交互效率和准确性，实现了上、下两层的数据贯通，为上层应用提供了快速、准确的数据支撑。

图9为根据本发明优选实施方式的一种边缘网关与管理系统间的信息交互系统结构图。如图9所示，本发明提供一种边缘网关与管理系统间的信息交互装置，装置包括：

管理系统901，用于基于HTTP协议向边缘网关发送任务指令；

边缘网关902，用于基于接收到的任务指令执行任务，获取执行任务的反馈数据；边缘网关对反馈数据进行加密，并根据预设的规则进行签名处理，并将处理后的反馈数据基于AMQP协议发送至管理系统。

优选地，反馈数据的数据格式为JSON格式。

优选地，边缘网关还用于：

通过边缘网关进行运行监控；

当监控到有异常事件发生时，生成异常事件上报信息；

通过边缘网关将异常事件上报信息基于AMQP协议发送至管理系统。

优选地，边缘网关还用于：

通过RSA2048算法对反馈数据进行加密；

通过SM3算法对反馈数据进行签名。

优选地，边缘网关还用于对控制结果进行验证：

通过管理系统对处理后的反馈数据进行解析，获取反馈数据的签名；

通过管理系统根据预设的规则生成验证签名，将验证签名与解析出的签名进行验证，获取验证结果；

当验证结果为一致时，控制结果验证通过。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。