一种智慧灯杆管理方法及系统与流程

1.本发明涉及智慧城市下的物联网技术领域，具体地说是一种智慧灯杆管理方法及系统。


背景技术：

2.在城市管理过程中，普遍会面对的海量设备接入管理，异构数据处理开放，多维事件处置决策，跨域业务感知联动等各类业务需求，要求能够高效、敏捷、准确的处理各类城市棘手的问题。《关于2018年推进电信基础设施共建共享的实施意见》中要求“积极推动多领域社会资源共建共享、积极推进多杆塔资源共享，推动“多塔合一”、“多杆合一”。提出到2021年，随着智慧路灯技术上日趋成熟，各地也纷纷开展智慧灯杆示范项目或示范工程，智慧灯杆也越来越被业界广泛认可。而对于城市级物联设备管理时会产生的数据高并发问题、数据传输延时问题及云端存储压力问题，目前还没有较好的方法解决。


技术实现要素：

3.本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种智慧灯杆管理方法及系统，能够保障物联数据安全传输的同时，减少云端计算压力，提高城市灯杆管理的稳定性与智能化。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
5.一种智慧灯杆管理方法，包括：
6.物联管理，通过边缘智能网关对灯杆挂载的物联设备进行统一接入与管理，完成设备全生命周期的管理与配置；
7.模型及指令下发，在云端完成算法模型的训练与压缩，同时进行模型管理及权限管控，根据设备端的场景建设需要，将模型下发至边缘智能网关对视频流进行实时监测分析；
8.设备边缘解析，借助边缘智能网关自身强大的处理能力，对不同维度的异构数据进行融合分析，归纳出场景建设所需的结构化数据；
9.结构化数据管理，用于对边缘端上报数据的汇聚及分析处理。
10.实现直连设备、物联网网关的设备标准化接入、物联数据的边缘解析以及反向控制指令的全生命周期监测。边缘解析使用了边缘计算节点的计算能力，极大的减轻了云端的数据处理压力、减少了数据传输的带宽消耗，使用流数据处理引擎对数据进行实时分析与监控；本方法中所有边缘节点具备一定的算力和存储能力，仅在需要时将数据同步至云端，减少数据传输，提高数据安全性；所述反向控制能力适配了行业内各个硬挂载设备主流控制卡的指令集，实现了指令的一键适配、一键下发及云端的编辑和管理。
11.本方法通过云平台与边缘智能网关的级联管理，实现算力下沉，在保障物联数据安全传输的同时，减少云端计算压力，提高城市灯杆管理的稳定性与智能化。
12.优选的，对物联设备的管理，首先通过灯杆管理系统和物联网平台对灯杆挂载的
不同厂家、不同类型设备集中统一管理；采用产品-网关-设备3级管理机制，适配物联网各类应用；
13.平台内预置多种规范化模型；设置并管理终端属性以及终端具备的服务信息，通过设备认证机制，建立标准、规范的设备认证模型库，实现快速一键接入；
14.在系统内，每个设备都有其唯一标识的id，实现设备数据的精准定位及精确管理。
15.优选的，所述边缘智能网关支持以太网口、usb 3.0口、rs485接口、rs232接口及can接口，无线接口包括wifi、zigbee接口；可适配多协议物联设备的链接，实现设备数据的实时采集及指令下发，可以将需要云平台处理的数据转移到本地处理；
16.在云端，灯杆管理系统对物联设备进行属性物模型定义，实现不用类设备的数据隔离，提高数据分析的准确率。
17.通过设备标准化接入适配了多种物联网协议，可标准化连接直连设备、网关设备及第三方设备平台。
18.进一步的，所述结构化数据管理，对设备的实时数据进行监测，当产生如设备异常数据时，云端生产报警事件，并对数据信息进行统计呈现，包括能耗、告警类型。
19.优选的，智慧灯杆上挂载的物联设备通过边缘智能网关进行实时处理并上报信息到emq服务器，emq服务器将消息缓存到kafka；灯杆管理系统从kafka读取消息，改变设备状态，并将消息纳入spark streaming流处理，处理后的数据默认存入mongodb，若用户自定义存储位置，则将流处理完成的数据存入kafka缓存，并根据用户的配置存入指定节点。
20.进一步的，在云端对灯杆挂载的物联设备所需的媒体资源进行在线管理，通过页面可视化配置对灯杆操作指令进行自动化拼接，确认后下发至边缘智能网关，由网关进行资源下载及设备分发，并获取各设备响应状态，以便验证指令是否下发成功；同时，网关会保存操作记录至服务日志中，用于异常情况排查及备案。
21.优选的，对所述物联设备的管理中的照明管理，包括设备管理、数据监控、分组管理及调光策略，
22.设备管理用于管理照明设备的基本信息，包括照明设备的注册、编辑、删除，照明设备与灯杆的绑定与解绑；列表页提供照明设备的基本信息和运行状态的分页展示，包括序号、设备名称、设备id、imei号、固件版本、激活状态、设备状态、是否订阅、路灯分组名称、所属灯杆、创建日期、更新日期信息；
23.数据监控列表页展示设备的设备名称、设备id、当前亮度、输入电流、输入电压信息；数据分为历史数据和实时数据分开展示，历史数据展示照明设备上报的全部数据，实时数据展示所有照明设备当前最新数据，并支持导出当前所有照明设备的历史数据；
24.调光策略用于管理各个照明设备下发命令的新建、编辑与删除；列表页呈现策略的创建日期、更新日期、类型、起始日期、终止日期、照明id信息；调光默认策略详情分别设置时、分、及亮度，作为照明设备的默认执行的操作，可实现在指定时刻完成亮度调节；调光定时策略添加区间：分为起始日期与终止日期，在设置时间区间内执行该区间内的所有定时策略；
25.所述物联设备的管理中的广播管理包括广播管理、广播资源及广播策略，
26.广播管理用于管理音柱设备的基本信息，包括音柱设备的注册、编辑、删除，音柱设备与灯杆的绑定与解绑；列表页提供音柱设备的基本信息和运行状态的分页展示，包括
序号、所属灯杆、序列号、设备名称、生产厂家、设备型号、网络地址、状态、默认音量、创建日期和更新日期信息；设备运行状态通过后台服务定时刷新，用户下达控制命令后状态会立即更新；
27.广播策略用于配置音柱设备的节目和播放策略，包括策略的创建、编辑、删除、执行、停止以及定时任务、实时任务的配置功能；列表页呈现任务名称、任务类型、任务音量、循环次数、播放顺序、任务启动时间、任务启动日期、任务停止日期、创建人、创建日期、更新日期信息；
28.所述物联设备的管理中的信息发布包括屏幕策略，屏幕策略用于配置信息屏的节目和播放策略，包括策略的创建、编辑、删除、执行、停止以及定时任务、实时任务的配置功能；页面呈现了策略名称、控制卡id、屏宽、屏高、节目类型、节目数量、创建时间、更新时间。
29.优选的，支持实时视频预览，可同时呈现多路监控视频。
30.本发明还要求保护一种智慧灯杆管理系统，包括物联管理模块、模型及指令下发模块、设备边缘解析模块和结构化数据管理模块，
31.该系统实现上述的智慧灯杆管理方法。
32.本发明还要求保护一种智慧灯杆管理装置，包括：至少一个存储器和至少一个处理器；
33.所述至少一个存储器，用于存储机器可读程序；
34.所述至少一个处理器，用于调用所述机器可读程序，执行上述的智慧灯杆管理方法。
35.本发明的一种智慧灯杆管理方法及系统与现有技术相比，具有以下有益效果：
36.本方法及系统通过边缘智慧网关对直连接入的物联设备进行数据接入解码及检测分析，将各类计算任务就近下放到边缘服务器去执行，有效解决将任务直接上传到云平台带来的高延时问题，提升任务处理实时性，缓解网络带宽的压力，避免设备数据的海量并发，减少网络延迟现象；通过端边云三层异构资源的有效协同，形成智慧灯杆系统与智慧城市应用的完美连接，支撑典型的智慧路灯应用到智慧城市的场景。
附图说明
37.图1是本发明实施例提供的智慧灯杆管理方法架构图；
38.图2是本发明实施例提供的照明设备管理示例图；
39.图3是本发明实施例提供的广播设备管理示例图；
40.图4是本发明实施例提供的设备gis图示例图；
41.图5是本发明实施例提供的数据监测示例图；
42.图6是本发明实施例提供的照明策略配置示例图；
43.图7是本发明实施例提供广播策略配置示例图；
44.图8是本发明实施例提供屏幕策略配置示例图；
45.图9是本发明实施例提供视频预览示例图。
具体实施方式
46.在技术开放上，智慧灯杆系统要具备极强的迭代开发能力，并随着数据的积累，可
以根据业务需要，逐步沉淀与增加新的异常监控模型、算法及相关应用，通过设备数据的异常反应出业务场景的异常，并及时预警；在技术领先上，智慧灯杆系统要实现异构通讯支持、多类型设备连接、多协议与数据标准化统一，推进应用与设备的标准化接入和有机融合，以及推进基于事件的智能化城市治理；在技术可行性上，智慧灯杆系统要基于应用场景的技术实践，实现灯杆设备、物联网与智慧城市的有机结合，并按照智慧的理念推进持续运营与优化；依托标准的体系，支撑各类应用场景，形成具有自主开发能力与自主算法算力的智能化解决方案，实现业务与能力的结合。基于此，本发明实施例提供一种智慧灯杆管理方法，包括物联管理、模型及指令下发、设备边缘解析、结构化数据管理四个模块，通过云平台与边缘智能网关的级联管理，实现算力下沉，在保障物联数据安全传输的同时，减少云端计算压力，提高城市灯杆管理的稳定性与智能化。
47.物联管理，通过边缘智能网关对灯杆挂载的信息屏、单灯控制器、音柱、摄像头、环境监测站等物联设备进行统一接入与管理，完成设备全生命周期的管理与配置。在边缘端，边缘智能网关支持以太网口、rs485接口、rs232接口及can接口，可适配多协议物联设备的链接，实现设备数据的实时采集及指令下发；在云端，智慧灯杆系统对物联设备进行属性物模型定义，实现不用类设备的数据隔离，提高数据分析的准确率。
48.模型及指令下发，在云端完成算法模型的训练与压缩，同时进行模型管理及权限管控，根据设备端的场景建设需要，将模型下发至边缘智能网关对视频流进行实时监测分析。
49.设备边缘解析，借助边缘智能网关自身强大的处理能力，对不同维度的异构数据进行融合分析，归纳出场景建设所需的结构化数据。
50.结构化数据管理，用于对边缘端上报数据的汇聚及分析处理，例如对照明设备的电压、电流，光照强度等实时数据进行监测，当产生如设备离线等异常的数据时，云端的灯杆系统将生产报警事件，并对能耗、告警类型等数据进行统计呈现。
51.本方法实现直连设备、物联网网关的设备标准化接入、物联数据的边缘解析以及反向控制指令的全生命周期监测。设备标准化接入适配了多种物联网协议，可标准化连接直连设备、网关设备及第三方设备平台。边缘解析使用了边缘计算节点的计算能力，极大的减轻了云端的数据处理压力、减少了数据传输的带宽消耗，使用流数据处理引擎对数据进行实时分析与监控。本方法中所有边缘节点具备一定的算力和存储能力，仅在需要时将数据同步至云端，减少数据传输，提高数据安全性；所述反向控制能力适配了行业内各个硬挂载设备主流控制卡的指令集，实现了指令的一键适配、一键下发及云端的编辑和管理。
52.如图1所示，为本方法实现的架构图。本方法基于边缘网关的计算能力、物联网平台的设备接入能力及灯杆挂载设备的数据分析及反向控制能力建立起来的，主要分为向上的设备数据的采集、处理、上报和向下的定制化指令下发两条数据流向。包括：
53.设备管理：首先通过灯杆管理系统和物联网平台对灯杆挂载的不同厂家、不同类型设备集中统一管理；采用产品-网关-设备3级管理机制，适配物联网各类应用。平台内会预置多种规范化模型；设置并管理终端属性以及终端具备的服务信息，通过设备认证机制，建立标准、规范的设备认证模型库，实现快速一键接入。在系统内，每个设备都有其唯一标识的id，实现设备数据的精准定位及精确管理。
54.边缘计算：边缘智能网关采用了英伟达的jetson平台的处理单元，有着强大的边
缘计算能力。同时，它有着丰富的接口资源，有线接口包括了usb 3.0口，千兆网口，232\485串口、can总线接口等接口，无线接口包括了wifi、zigbee等接口。它可以将原本需要云平台处理的数据转移到本地处理，既可以节省数据流量的浪费，也减少了响应时间，每一台设备都会对整个智慧灯杆管理体系提供算力，可以大大减少云平台的压力，实现降本增效。
55.数据上报：智慧灯杆上挂载的设备会通过边缘智能网关进行实时处理并上报信息到emq服务器，emq服务器将消息缓存到kafka，灯杆管理系统从kafka读取消息改变设备状态，并将消息纳入spark streaming流处理，处理后的数据默认存入mongodb，若用户自定义存储位置，则将流处理完成的数据存入kafka缓存，并根据用户的配置存入指定节点。
56.指令下发：灯杆管理系统在云端对灯杆挂载设备所需的媒体资源进行在线管理，通过页面可视化配置对灯杆操作指令进行自动化拼接，确认后下发至边缘智能网关，由网关进行资源下载及设备分发，并获取各设备响应状态，以便验证指令是否下发成功。同时，网关会保存操作记录至服务日志中，用于异常情况排查及备案。
57.如图2-图9所示，为为实现本方法的系统功能设计及页面展示。
58.设备管理：首先用户登录系统，如图2所示，选择左侧菜单“照明管理
”‑“
设备管理”，进入设备管理页面。设备管理用于管理照明设备的基本信息，包括照明设备的注册、编辑、删除，照明设备与灯杆的绑定与解绑。列表页提供照明设备的基本信息和运行状态的分页展示，包括序号、设备名称、设备id、imei号、固件版本、激活状态、设备状态、是否订阅、路灯分组名称、所属灯杆、创建日期、更新日期等信息。
59.如图3所示，选择左侧菜单“广播管理
”‑“
广播管理”，进入广播管理页面。其他挂载设备，如信息屏、环境监测站、wifi、摄像头等与广播管理基本相同。广播管理用于管理音柱设备的基本信息，包括音柱设备的注册、编辑、删除，音柱设备与灯杆的绑定与解绑。列表页提供音柱设备的基本信息和运行状态的分页展示，包括序号、所属灯杆、序列号、设备名称、生产厂家、设备型号、网络地址(ip地址)、状态、默认音量、创建日期和更新日期等信息；设备运行状态通过后台服务定时刷新，频率为10分钟/次，用户下达控制命令后状态会立即更新。
60.如图4所示，点击页面“gis”按钮，进入“照明gis”页面。gis功能提供所有照明设备的地理位置以及实时状态的二维可视化呈现，用于点聚合的海量点呈现方式。设备搜索：左侧输入框输入设备名称，点击搜索按钮完成查询，支持模糊搜索；设备定位：点击左侧列表设备名称，可在二维地图中聚焦当前设备位置；设备信息查看：在地图中点击设备图标，可触发弹窗，呈现当前设备实时数据。
61.数据监控：如图5所示，选择左侧菜单“数据监测”，进入数据监测页面。数据监测列表页展示设备的设备名称、设备id、当前亮度(％)、输入电流(ma)、输入电压(v)等信息。数据分为历史数据和实时数据分开展示，历史数据展示照明设备上报的全部数据，实时数据展示所有照明设备当前最新数据。进入数据监测页面，系统默认查询所有设备的历史数据。条件查询则需要在输入框输入设备名称(支持模糊搜索)，选择查询时间区间。点击“历史数据”搜索按钮即可完成查询。点击“实时数据”查询按钮即可完成所有设备实时数据的查询与呈现，支持根据设备名称进行模糊查询。点击页面“导出”按钮，即可导出当前所有照明设备的历史数据。默认下载，保存为excel文件。
62.照明策略下发：如图6所示，选择左侧菜单“照明管理
”‑“
调光策略”，进入调光策略
页面。用于管理各个照明设备下发命令的新建、编辑与删除。列表页呈现了策略的创建日期、更新日期、类型、起始日期、终止日期、照明id等信息。
63.照明调光默认策略详情分别设置时、分、及亮度，作为照明设备的默认执行的操作，可实现在指定时刻完成亮度调节；0为关灯；可设置多个默认策略，最少设置一个默认策略。照明调光定时策略详情需添加区间：分为起始日期与终止日期，在设置时间区间内执行该区间内的所有定时策略，策略添加原理同“照明调光默认策略”；定时策略区间可添加多个，也可为空；无定时策略时，执行默认策略。
64.广播策略下发：如图7所示，选择左侧菜单“广播管理
”‑“
广播策略”，进入广播策略页面。广播策略用于配置音柱设备的节目和播放策略，包括策略的创建、编辑、删除、执行、停止以及定时任务、实时任务的配置功能。列表页呈现了任务名称、任务类型、任务音量、循环次数、播放顺序、任务启动时间、任务启动日期、任务停止日期、创建人、创建日期、更新日期等。
65.新增策略时，任务名称(必填)：设置唯一的任务名称；任务类型(必选)：分为实时任务与定时任务，实时任务立即执行，实时任务提供音频资源的实时播放功能。定时任务则需要额外配置任务的执行模式、启动时间(时、分)、启动日期和停止日期；需要播放的音乐(必选)：根据资源名称选择在广播资源中存储的音乐资源，可多选；播放设备(必选)：根据设备名称选择播放节目的广播设备，可多选；任务音量(必填)：设置广播播放音量(1-100)；循环次数(必填)：该节目的播放次数；播放顺序(必选)：设置节目播放顺序，分为顺序与乱序；执行模式：单次：任务会在启动日期的指定时间执行一次。每天：任务会在启动日期和停止日期之间每天的指定时间执行一次。每周：需额外配置执行的星期数(如星期一、星期三)，任务会在启动日期和停止日期之间的指定星期数的指定时间执行一次。
66.屏幕策略下发：如图8所示：选择左侧菜单“信息发布
”‑“
屏幕策略”，进入屏幕策略页面。屏幕策略用于配置信息屏的节目和播放策略，包括策略的创建、编辑、删除、执行、停止以及定时任务、实时任务的配置功能。页面呈现了策略名称、控制卡id、屏宽、屏高、节目类型、节目数量、创建时间、更新时间等内容。
67.新增策略时，任务类型(必选)：分为实时任务与定时任务，实时任务立即执行，实时任务提供音频资源的实时播放功能。定时任务则需要额外配置任务的执行模式、启动时间(时、分)、启动日期和停止日期；策略名称(必填)：设置唯一的任务名称；策略适用者(必选)：根据设备名称选择播放节目的信息屏，可多选；屏宽、屏高(必填)：输入信息屏屏幕尺寸；周期类型(必选)：周：需额外配置执行的星期数(如星期一、星期三)，任务会在启动日期和停止日期之间的指定星期数的指定时间段持续执行。月：需额外配置执行的日期(如1号、15号、20号)，任务会在启动日期和停止日期之间的指定日期的指定时间段持续执行。
68.灯杆视频预览：如图9所示，点击页面“实时视频”按钮，进入“实时视频”页面。可同时呈现四路监控视频，可任选四路进行播放。设备搜索：左侧输入框输入设备名称，点击搜索按钮完成查询，支持模糊搜索；视频流替换：点击左侧列表设备名称，即可在正在播放的四路视频中选择一路进行替换播放；全屏播放：双击视频预览窗口，即可全屏播放视频。
69.本发明实施例还提供了一种智慧灯杆管理系统，包括物联管理模块、模型及指令下发模块、设备边缘解析模块和结构化数据管理模块，
70.该系统实现本发明上述实施例中所述的智慧灯杆管理方法。
71.本发明实施例还提供了一种智慧灯杆管理装置，包括：至少一个存储器和至少一个处理器；
72.所述至少一个存储器，用于存储机器可读程序；
73.所述至少一个处理器，用于调用所述机器可读程序，执行本发明上述实施例中所述的智慧灯杆管理方法。
74.通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。
75.除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。