市政管理的二维码边缘计算平台的制作方法

市政管理的二维码边缘计算平台
(一)技术领域
1.本发明在市政设施上标记二维码，利用边缘节点扫码解读编码内容，构成城市级的市政管理平台，用于各类设施的安全管理。市政设施包括街道或建筑的指示牌、广告牌及店招等，均存在安全隐患。本发明在这些设施上设置二维码，记录地理坐标、竣工日期、巡检周期、竣工责任人等信息，手机扫码即时获取工程信息与安全提示。进一步，本发明在路灯与建筑上设置无线网关与边缘节点，建立通讯专网与边服务器，手机直接访问边服务器即可获取数据和写入更新，实时响应，稳定可靠，为城市基础设施的精细管理奠定技术基础。
(二)

背景技术：

2.市政设施的安全防范一直是城市管理的难题，经常有广告牌或路牌脱落倒塌，造成行人伤亡的报道。街道或建筑的指示牌、广告牌及店招，用于商业展示与道路指引，是不可或缺的基础设施。这些设施一般用金属件、工程塑料及玻璃制作，使用时间越长，材料老化的风险越大，带来安全隐患。
3.目前的信息时代，在设施上喷涂二维码，扫码解析成网址，访问云服务器获得具体信息，是常规措施。云计算要求稳定的无线通讯，手机信号不好的地方很难使用。远端服务器负载较重，计算反馈时间有延时，不太适合需要即时响应的场景。边缘计算是在靠近物或数据源头的网络侧设置边缘节点，就近提供计算服务，实时性高，经济性好，很适合处理基于本地管理的需求。作为云计算的有益补充，可以利用边缘节点(手机、路由器或边缘计算机)，形成协同效应，大大提高数据处理效率。
4.注意到上述问题，本发明提出基于多层次边缘节点的市政管理平台，在各类市政设施上标记二维码，编码中包含设施的综合信息，边缘节点分为临时节点与永久节点两类，临时节点是手机与扫码器，永久节点是路灯上的边缘计算机与建筑中的路由器，手机上安装应用，扫码后提取编码信息，记录变更和发出指令，同时把变更数据发送给邻近的永久节点，便于其他人调用。本发明建立城市级的多层次边缘计算系统，高效存储和调用设施上的安全信息，实现分布计算与安全管理的完美结合，是物联网 边缘计算的创新性应用，形成智慧城市的信息基础设施。
(三)

技术实现要素：

5.市政设施包括街道或建筑的指示牌、广告牌及店招等，属于安装工程。这些设施广泛分布，数量众多，很难逐个安装传感器，无法做到统一管理。如何利用边缘计算设施，在工程可行的基础上全面监控，是智慧城市的管理难点。本发明引入免检期和责任人的概念，自设施竣工日起，免检期内认定为安全，责任人记录在案，免检期内出现问题，由责任人承担个人责任。过了免检期，规定巡检周期，责任人巡检后，手机扫码留下记录。巡检发现隐患完成维修，完工后同样扫码留下记录。
6.二维码的前身是常用的条形码(一维码)，局限性较大，只能识别0
‑
9数字编成的标识符，不能生成字母和符号。二维码是指在一维码的基础上扩展出另一维具有可读性的条
码，使用黑白矩形图案表示二进制数据，存储的数据量更大，可以包含数字、字符及中文等混合内容。二维码还有一维码没有的“定位点”和“容错机制”，即使没有辨识到全部的条码，也可以正确还原条码上的信息。
7.边缘计算是在靠近物或数据源头的网络边缘侧，融合网络、计算、存储的开放平台。它就近提供智能互联服务，满足实时、安全与隐私保护等方面的需求。物联网数据都由边缘设备生成，然后通过远端的云计算处理，很难做出实时决策。云计算还会消耗庞大的能源，未来十年数据中心所消耗的电量预计是如今消耗量的3倍。边缘计算可以充分利用边缘节点(手机、路由器或边缘计算机)就近处理，形成协同效应，大大提高数据处理效率。
8.边缘节点分为临时节点与永久节点两类，临时节点是手机与扫码器，可以到处移动，永久节点是路灯上的边缘计算机与建筑中的路由器，一次安装永久使用。边缘节点均通过软件代码来定义，结合ipv6寻址与srv6网络切片技术，以专用代码标明身份，能够快速加入市政物联网。路灯是沿街道均匀分布的基础设施，断电的风险低，靠近各类市政设施，通讯可靠，是安装永久节点的优选位置。建筑中的路由器可采用有线或无线两种方式与手机通讯，均需要在外墙面设置天线，方便连接街道中的手机。
9.电信运营商的宏站布点经常会出现盲区，这些地方的手机信号较差，导致通讯困难。本发明在路灯或建筑外墙上设置无线网关，开通上行和下行两个链路，上行以3g/4g/5g信号直接与宏站通讯，下行以公共频段信号(wifi/bluetooth/zigbee
…
)连接服务区的设备，建立基于3g/4g/5g的城市专网，保证物联传感器与边缘节点都能稳定联网，克服电信盲区的缺陷。
10.进一步，基于以上的城市专网与边缘节点，本发明在二维码中存储地理坐标、竣工日期、巡检周期、竣工责任人等信息，以及一个专用网址，指向记录安全信息的的网站，该网站存储在就近的永久节点中。每个市政设施竣工时，都喷涂或固定一个二维码，包含该设施的上述竣工数据。管理员安装手机应用，扫码获得数据，先提取代表竣工日期的一串数字，与扫码日期比对，计算出使用时长，如果在免检期内，即认定为安全，如果过了免检期，手机会访问永久节点中的网站，提取巡检与维修的记录。
11.由此可见，本发明的边缘算力是分级使用的，设施在免检期内，只动用临时节点，过了免检期，手机扫码后会自动连接邻近的永久节点。一方面，维护员在手机应用上确认巡检与记录维修，发送到永久节点，写入网站备查，另一方面，管理员从永久节点调用更新后的数据，包括巡查记录、维修记录与责任人，方便检查与追责。如果发现某些设施过期了又没有正常巡查，手机应用会提取位置坐标，直接显示在手机的电子地图中，同时把对应代码发送到永久节点，通过城市专网或手机信号发送到云服务器，显示在管理后台的地图中，高显标记为潜在危险。
12.本发明的多层次的边缘计算，确保计算平台的实时性，云服务器用来备份数据和远程管理，确保平台的可靠性。由此，本发明实现分布计算与安全管理的完美结合，完善了智慧城市的管理职能。
13.(四)有益效果
14.本发明首先建立城市专网与多层次边缘节点，优先利用路灯安装边缘计算机和无线网关，形成分布式物联网平台，进一步，在市政设施上标记二维码，记录全部安全信息，管理员与维护员通过手机应用扫码提取信息，判断设施是否安全与更新维护数据，并显示在
管理后台中。本发明在街区构筑物联网 边缘计算的物联网平台，极大提高智慧城市的的管理水平。
(五)附图说明
15.以下结合附图对本发明加以说明，图1是本发明的系统结构图，图2是本发明的街区应用示意图。图1也是个人应用的实施例，图2也是无人机扫码管理的实施例。
16.图1说明了本发明的边缘计算系统构成。设施1上标记二维码2，记录该设施的地理坐标、竣工日期、巡检周期、竣工责任人等信息，以及一个专用网址，指向记录安全信息的的网站。边缘节点分为临时节点与永久节点两类，临时节点3是安装了应用的手机与扫码器，永久节点5是路灯上的边缘计算机与建筑中的路由器，优先利用路灯6安装边缘计算机和无线网关，边缘计算机存储专用网站的全部数据，可即时读写与调用，无线网关建立基于3g/4g/5g的城市专网，保证物联传感器与边缘节点都能稳定联网。
17.图2说明系统如何应用在街区中。设施1是建筑上的招牌，都喷涂有二维码2，分别记录各自的信息。永久节点5是路灯6上的边缘计算机与建筑中的路由器，优先利用路灯6安装边缘计算机和无线网关。临时节点是扫码器，可以安装在无人机7上，用于大范围的快速扫码巡查。
18.图1也是管理员巡查的实施例。手机扫码会获得字符表4，包括该设施的地理坐标、竣工日期、巡检周期、竣工责任人等信息，以及一个专用网址，指向记录安全信息的的网站，该网站存储在就近的永久节点中。手机应用先提取代表竣工日期的一串数字“20210426”，与扫码日期比对，计算出使用时长。如果在免检期内，即认定为安全，如果过了免检期，手机会自动连接邻近的永久节点5，访问上述的专用网站，检查是否有更新的数据，包括巡查记录、维修记录与责任人。如果发现某些设施过期了又没有正常巡查，手机应用会提取位置坐标，直接显示在手机的电子地图中，同时把对应代码发送到永久节点，通过城市专网或手机信号发送到云服务器，显示在管理后台的地图中，高显标记为潜在危险。
19.上述流程中，如果设施1在免检期内，边缘计算只动用临时节点3，无须连接永久节点5。过了免检期，扫码后会自动连接邻近的永久节点5，调用更新后的数据，包括巡查记录、维修记录与责任人，方便检查与追责。同理，维护员可以用手机扫码来确认巡检与记录维修，发送到永久节点5，记录在专用网站中备查。
20.图2也是无人机巡查的实施例。管理人员无需持手机逐个检查，使用带有扫码器的无人机7，按规定线路飞过街区，一次性扫描所有的二维码2。如果招牌1处于免检期，无人机7内部确认即可，如过了免检期，无人机7连接永久节点5，获取更新后的数据。如果发现某些设施过期了又没有正常巡查，无人机提取它们的位置坐标，转发到云服务器，全部显示在电子地图中，为自动化的安全管理提供依据。
21.本发明适用于所有固定或移动的设施，二维码是边缘计算的入口，多层次的算力网络是通用的。