智慧灯杆设备的云边协同场景联动方法

技术领域

本发明涉及一种智慧灯杆设备的云边协同场景联动方法，主要涉及到云计算中心平台与边缘侧协同配合的智能联动方法。

背景技术

目前，智慧灯杆功能越来越丰富，相比于传统的路灯杆，其集成化越来越高，挂载功能模块也越来越多，怎样通过存量的智慧灯杆的功能设备，实现市政场景的合理化搭建和使用，是个亟待解决的问题；另一方面智慧灯杆点位及其功能设备本身比较分散，如何通过智能逻辑联动算法将单个边缘网关下面的设备或者跨边缘侧网关下的设备进行调用执行。

智慧灯杆云中心计算平台提供了大数据分析及处理的能力，为整个联动场景提供了基础条件，但是随着接入设备量的增加，数据不仅越来越大，而且对网络的传输延时要求也越来越高，网络带宽的压力较大，关于数据的实时性和准确性难以保证。为应对上述问题，解决越来越多的海量数据而带来的压力，在云计算平台的大数据计算及分析的基础上，进行源头端数据边缘化的分析及处理显得尤为重要，云边协同的处理方式将打破原有数据处理分析的固有思维方式，分担云平台及网络压力，保证数据的实时性和准确性，为各种场景联动规则及算法的实现提供便利和可能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种智慧灯杆设备的云边协同场景联动方法，实现智慧灯杆单元内设备或区域内多类型设备的联动，并通过边缘网关分担云平台和网络带宽的的压力，保证了数据的实时性和准确性。

为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案是：智慧灯杆设备的云边协同场景联动方法，包括以下步骤：

S01）、将智慧灯杆设备通过边缘网关接入云中心计算平台，边缘网关负责边缘计算和数据通信；

S02）、在云中心计算平台制定各类型智慧灯杆设备之间的联动策略，联动策略包括传感器采集的环境信号的阈值、设备联动策略模型，设备联动策略模型规定执行联动策略的设备类型及具体执行的动作任务；

S03）、云中心计算平台根据传感器的环境信号阈值，生成相应的触发条件，并将触发条件及其对应的设备联动策略模型一起下发到相关的边缘网关中；

S04）、边缘网关实时进行边缘侧数据的采集和分析，传感器采集的环境信号超过阈值，形成相应的触发条件，边缘网关通过反馈机制将触发记录上传至云平台计算中心；

S05）、云计算平台根据反馈机制接收到触发条件，根据对应设备联动策略模型确定联动设备的类型及涉及到的设备范围，然后通过相应反馈机制通知相应边缘网关执行对应的联动策略模型的联动任务；

S06）、单个或多个边缘网关接到执行联动的任务后，控制对应的联动策略流程联动范围内的设备终端执行相应动作；

S07）、边缘网关按照联动策略执行，直至联动任务结束，并通过反馈机制确认联动是否完成及联动事件的记录，反馈给云中心计算平台。

进一步的，步骤S02）中，设备联动策略还包括：

边缘网关选择策略模型：检测到联动触发条件，确定相应联动范围后，进行区域内相应的网关设备的选择及确定，或者根据相应部门或者群组不同的权限进行设备筛选，确定联动的网关单元；

联动设备类型及范围选择策略模型：检测到不同联动触发条件，选择相应类型的设备，并进行联动设备范围的确定，指定以事件发生地点为中心，一定范围区域内的设备终端执行相应动作；

联动执行反馈策略：联动场景执行完成后，进行联动结果的反馈，将联动结果上传至云平台计算中心，如果没有执行成功，进行二次执行动作。

进一步的，步骤S05）中，设备联动的执行动作、触发条件的数据采集和计算由边缘网关执行完成。

进一步的，步骤S06）中，联动策略模型涉及到多个网关设备时，云中心计算平台根据边缘网关上传的触发记录，进行区域范围内的跨网关设备的调用，边缘网关再根据相应触发条件找到对应的联动策略模型，执行对应的动作任务，当边缘网关需要云中心计算平台协助处理时，云中心计算平台进行数据的深度处理。

进一步的，判断边缘网关需要云中心计算平台协助处理的依据是：根据边缘网关所需计算数据的时间来判定，当边缘网关处理数据的长度大于边缘网关能够处理数据的长度时，超过边缘网关本身算力，则需要云中心计算平台协同处理，云中心计算平台将数据计算分析后的结果下发到相应网关，再执行对应策略模型。

进一步的，边缘网关与云中心计算平台无法进行数据交换、物理链路或者网络虚拟链路不通时，边缘网关进行脱机操作，联动场景自运行，运行结果进行本地保存备份，等待网络恢复后将结果及数据上传。

进一步的，所述智慧灯杆设备包括挂载在同一灯杆上的功能设备或者挂载在不同灯杆上的功能设备。

进一步的，步骤S04）中，边缘网关反馈的触发记录包括事件类型、事件发生时间、事件发生地点、联动任务数据和状态。

本发明的有益效果：本发明所述智慧灯杆场景的联动方法优化了智慧灯杆上各种智慧设备的联动流程，一方面规定了联动时由指定某个固定设备变成指定某一种类型的设备，扩大了联动场景涉及的设备范围，意味着可以进行单个灯杆单元设备的联动，也可以进行跨网关多个灯杆单元上的同类型多设备进行联动。另一方面，尽可能减少边缘侧与云计算平台中心的交互，将大部分数据计算与分析工作集中在边缘侧完成，云计算中心平台系统进行联动流程的管理；当边缘侧网关算力达不到时，云计算中心平台会接手数据的运算及分析，协同边缘网关实现场景化的智能联动。同时边缘侧在与云中心计算平台无法进行数据交换、物理链路或者网络虚拟链路不通时，依托边缘网关强大的边缘计算和自运行能力，仍然可以进行场景联动。

附图说明

图1为本发明的网络拓扑图；

图2为本发明智慧灯杆智慧设备联动执行的流程图；

图3为本发明在无法与云计算平台中心交互时的执行示意图；

图4为本发明在联动过程当中的执行示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

本实施例公开一种智慧灯杆设备的云边协同场景联动方法，如图1所示，为本发明的网络拓扑图，包括以下模块：

智慧设备：主要包括智慧灯杆上挂载的常用的功能设备，例如监控、广播、LED屏、车路协同RSU、传感器等智能设备。

边缘网关：指的是在整个智慧灯杆架构中边缘侧的计算单元，也是承担主要数据计算及分析的边缘服务器，主要对底层分散的数据进行采集、计算处理，以及向云计算中心平台进行指令和数据的交互。

云中心计算平台：指的是智慧灯杆最终数据汇集、处理的大数据平台，提供相应的客户服务的数据中心，并且提供良好的人机交互界面，可根据需要进行场景化联动的定制。计算中心平台与边缘侧的边缘网关服务器协同工作，不仅满足了客户端的各种定制化要求，同时边缘侧分担了一部分云平台的数据计算压力，为将来更多场景联动如车路协同、智能喷淋、智慧交通、无人驾驶、无人机巡航等，提供了有力的条件和可能。

如图2所示，本方法的具体流程为：

S01）、将智慧灯杆设备通过边缘网关接入云中心计算平台，边缘网关负责边缘计算和数据通信。

S02）、在云中心计算平台制定各类型智慧灯杆设备之间的联动策略，联动策略包括传感器采集的环境信号的阈值、设备联动策略模型，设备联动策略模型规定执行联动策略的设备类型及具体执行的动作任务。

设备联动策略还包括：

边缘网关选择策略模型：检测到联动触发条件，确定相应联动范围后，进行区域内相应的网关设备的选择及确定，或者根据相应部门或者群组不同的权限进行设备筛选，确定联动的网关单元；

联动设备类型及范围选择策略模型：检测到不同联动触发条件，选择相应类型的设备，并进行联动设备范围的确定，指定以事件发生地点为中心，一定范围区域内的设备终端执行相应动作；

联动执行反馈策略：联动场景执行完成后，进行联动结果的反馈，将联动记录上传至云平台计算中心，如果没有执行成功，进行二次执行动作。

S03）、云中心计算平台根据传感器的环境信号阈值，生成相应的触发条件，并将触发条件及其对应的设备联动策略模型一起下发到相关的边缘网关中。

其中，传感器可为灯杆上各类智能挂载设备；环境信号的阈值为各传感器采集要素的阈值。云平台根据各类传感器及其阈值，可生成不同的触发条件。

S04）、边缘网关实时进行边缘侧数据的采集和分析，传感器采集的环境信号超过阈值，形成相应的触发条件，边缘网关通过反馈机制将触发记录上传至云平台计算中心。

其中，边缘网关反馈的触发记录包括事件类型、事件发生时间、事件发生地点、联动任务数据和状态等。

S05）、云计算平台根据反馈机制接收到触发条件，根据对应设备联动策略模型确定联动设备的类型及涉及到的设备范围，然后通过相应反馈机制通知相应边缘网关执行对应的联动策略模型的联动任务。

所述设备联动的执行动作，及触发条件的数据采集和计算都是由边缘侧网关执行完成的，大部分工作都由边缘侧网关负责，分担了云计算平台的计算压力。

S06）、单个或多个边缘网关接到执行联动的任务后，控制对应的联动策略流程联动范围内的设备终端执行相应动作。

联动策略模型涉及到多个网关设备时，云平台计算中心根据边缘侧网关上传的触发记录，进行区域范围内的跨网关设备的调用，边缘侧网关再根据相应触发条件找到对应的联动策略模型，执行对应的动作任务。当边缘侧需要云计算中心平台协助处理时，云计算平台会进行数据的深度处理。

判断云计算中心平台协同边缘网关进行数据分析和计算的依据是：根据边缘网关所需计算数据的时间来判定，当边缘网关处理数据的长度大于边缘网关能够处理数据的长度时，超过边缘网关本身算力，则需要云计算中心平台协同处理，云中心计算平台将数据计算分析后的结果下发到相应网关，再执行对应策略模型。

S07）、边缘网关按照联动策略执行，直至联动任务结束，并通过反馈机制确认联动是否完成及联动事件的记录，反馈给云中心计算平台。

如图3所示，边缘网关与云中心计算平台无法进行数据交换时、物理链路或者网络虚拟链路不通时，边缘网关可进行脱机操作，联动场景自运行，运行结果进行本地保存备份，等待网络恢复后在将结果及数据上传。

边缘侧设备的边缘网关之所以可以在没有网络或者链路不通时进行工作，归结于在整个运行场景之初，相应的触发条件及联动策略模型已下发到相应的边缘侧网关设备，依托网关自运行功能，真正的实现数据的边缘侧计算，另一方面，联动场景运行结束后，可以将最终的结果，暂时保存在边缘网关内部，等待网络恢复后，将联动结果和联动记录告警反馈给云侧中心做备份记录。

如图4所述为本发明在联动过程当中具体的执行示意图：

本发明旨在优化智慧灯杆上各种智慧设备的联动流程，当场景触发条件发生，根据触发条件指向相应的策略模型，云计算中心平台根据联动策略模型中设备和边缘侧网关选择策略及网关反馈的触发记录来判定是否是单个智慧灯杆上哪种类型智慧设备联动。

其中的，如果将单个灯杆或网关作为一个联动单元的话，过去智慧灯杆的联动，只能以网关单元为中心，进行该单元内的各设备联动，无法实现多个网关下的设备联动，在本联动方法中，云计算中心平台可根据反馈的触发记录及策略模型，进行区域范围内的多网关下设备的同时调用，形成规模化的联动场景，使得智慧灯杆的联动更加人性化、实用化，增加了灵活性，打破了过去联动场景设定的局限性。

另一方面，尽可能减少边缘侧与云计算平台中心的数据交换，将大部分数据计算与分析工作集中在边缘侧完成，云计算中心平台系统进行联动流程的管理；当边缘侧网关算力达不到时，云计算中心平台会接手数据的运算及分析，协同边缘网关实现场景化的智能联动。同时边缘侧在与云中心计算平台无法进行数据交换、物理链路或者网络虚拟链路不通时，依托边缘网关强大的边缘计算和自运行能力，仍然可以进行场景联动。联动结束后，将联动结果和联动记录告警反馈给云侧中心做备份记录。

以上描述的仅是本发明的基本原理和优选实施例，本领域技术人员根据本发明做出的改进和替换，属于本发明的保护范围。