一种基于边缘计算的物联网实时监测系统的实现方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于边缘计算的物联网实时监测系统的实现方法。所述物联网网络包括服务器、边缘节点、检测节点和用户节点，检测节点包括传感节点，用户节点包括智能手机；所述网络只包含一个服务器，边缘节点分为检测边缘节点和用户边缘节点；所述服务器配置两个接口，一个接口与检测边缘节点相连，另一个接口与用户边缘节点相连；用户边缘节点配置两个以上的有线接口，每个接口能够连接服务器、用户边缘节点或者用户节点。本发明专利技术利用边缘计算来提供物联网性能从而实现实时监测，降低数据监测的延迟和代价，有效提高网络服务性能，本发明专利技术可应用于环境监测、道路路况监测、医疗监测等领域，具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于边缘计算的物联网实时监测系统的实现方法
本专利技术涉及一种实现方法，尤其涉及的是一种基于边缘计算的物联网实时监测系统的实现方法。
技术介绍
物联网具有结构紧凑、易于布置、易于维护、价格便宜、测量精度高等优点，非常适合环境监测。近年来，国内外研究人员对基于边缘计算的物联网智能医疗监测系统进行了相关研究，并取得了一定的研究成果。但是目前基于边缘计算的物联网智能医疗监测系统具有一点过的局限性，例如采用广播方式实现数据监测，因此代价较大。因此，如何降低基于边缘计算的物联网智能医疗监测系统延迟成为近年来研究的热点问题。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种基于边缘计算的物联网实时监测系统的实现方法。本专利技术利用边缘计算来提供物联网性能从而实现实时监测，降低数据监测的延迟和代价，有效提高网络服务性能。技术方案：本专利技术公开了一种基于边缘计算的物联网实时监测系统的实现方法，所述物联网网络包括服务器、边缘节点、检测节点和用户节点，检测节点包括传感节点，用户节点包括智能手机；所述网络只包含一个服务器，边缘节点分为检测边缘节点和用户边缘节点；所述服务器配置两个接口，一个接口与检测边缘节点相连，另一个接口与用户边缘节点相连；用户边缘节点配置两个以上的有线接口，每个接口能够连接服务器、用户边缘节点或者用户节点；检测边缘节点配置两个以上的有线接口，每个接口能够连接服务器、检测边缘节点或者检测节点；检测节点配置一个接口，连接检测边缘节点；用户节点配置一个接口，连接用户边缘节点；所有的用户边缘节点构成用户网络，所有的检测边缘节点构成检测网络；每个用户边缘节点配置一个边缘ID，该边缘ID可以是该用户边缘节点的MAC地址；每个用户节点配置一个节点ID，该节点ID可以是该用户节点的MAC地址；一个用户边缘节点或者用户节点由一个地址唯一标识，一个地址包含边缘ID和节点ID；一个接口由一个接口ID唯一标识，接口ID为x的接口记为接口x；一个消息由消息ID唯一标识；一个边缘节点维护一个服务器表，服务器表只包含一个服务器表项，一个服务器表项包含接口ID和生命周期；服务消息包含消息ID；服务器SV1定期执行下述操作：步骤101：开始；步骤102：服务器SV1从每个接口发送一个服务消息，该服务消息的消息ID为1；步骤103：如果边缘节点从接口x1接收到服务消息，则执行步骤104，否则执行步骤106；步骤104：从接口x1接收到服务消息的边缘节点查看服务器表，如果存在一个服务器表项，该服务器表项的接口ID等于x1且生命周期大于阈值TH0，阈值TH0取值范围为最大生命周期的95％-99％，则执行步骤106，否则执行步骤105；步骤105：从接口x1接收到服务消息的边缘节点清空服务器表，创建一个服务器表项，该服务器表项的接口ID等于x1，生命周期等于最大值，从接口x1接收到服务消息的边缘节点从除了接口x1以外的每个接口发送该服务器消息，执行步骤103；步骤106：结束。服务器通过上述过程发送服务器消息以便在边缘节点上建立自己的服务器表项，这样边缘节点可以通过接口ID将消息正确地转发到服务器，并建立到达服务器的最优路由路径，由于上述过程通过生命周期确保路由路径的有效性，从而确保了数据通信地正确性，提高数据通信成功率。本专利技术所述方法中，一种类型的数据由名称标识；一个边缘节点或者服务器分别保存一个数据表，一个数据表项包含名称和数据；创建消息包含消息ID，名称和数据；在检测节点D1能够定期产生数据DA1，数据DA1由名称NA1标识，检测节点D1与检测边缘节点DF1相连的条件下，检测节点D1定期执行下述操作：步骤201：开始；步骤202：检测节点D1发送一个创建消息，该创建消息的消息ID为2，名称为NA1，数据为DA1；步骤203：检测边缘节点DF1接收到创建消息后查看数据表，如果存在一个数据表项，该数据表项的名称等于该创建消息中的名称，则执行步骤204，否则执行步骤206；步骤204：接收到创建消息的检测边缘节点DF1选择一个数据表项，该数据表项的名称等于该创建消息中的名称，比较该数据表项的数据值和该创建消息中的数据值，如果该数据表项的数据值小于该创建消息中的数据值，则执行步骤205，否则执行步骤214；步骤205：接收到创建消息的检测边缘节点DF1选择一个数据表项，该数据表项的名称等于该创建消息中的名称，将该数据表项的数据值设置为该创建消息中的数据值，执行步骤207；步骤206：接收到创建消息的检测边缘节点DF1创建一个数据表项，该数据表项的名称和数据分别等于该创建消息中的名称和数据；步骤207：接收到创建消息的检测边缘节点DF1选择唯一的服务器表项，从该服务器表项的接口ID所标识的接口转发该创建消息；步骤208：如果服务器SV1接收到该创建消息，则执行步骤210，否则执行步骤209；步骤209：接收到创建消息的检测边缘节点选择唯一的服务器表项，从该服务器表项的接口ID所标识的接口转发该创建消息，执行步骤208；步骤210：接收到该创建消息的服务器SV1看数据表，如果存在一个数据表项，该数据表项的名称等于该创建消息中的名称，则执行步骤211，否则执行步骤213；步骤211：接收到创建消息的服务器SV1选择一个数据表项，该数据表项的名称等于该创建消息中的名称，比较该数据表项的数据值和该创建消息中的数据值，如果该数据表项的数据值小于该创建消息中的数据值，则执行步骤212，否则执行步骤214；步骤212：接收到创建消息的服务器SV1选择一个数据表项，该数据表项的名称等于该创建消息中的名称，将该数据表项的数据值设置为该创建消息中的数据值，执行步骤214；步骤213：接收到创建消息的服务器SV1创建一个数据表项，该数据表项的名称和数据分别等于该创建消息中的名称和数据；步骤214：结束。检测节点创建数据后通过上述过程发送创建消息以便在服务器上建立数据表项，这样用户节点从服务器获取数据，由于上述过程通过服务器表将数据上传到服务器，从而确保了数据通信的正确性，提高了数据通信成功率。本专利技术所述方法中，每个用户边缘节点维护一个转发表，一个转发表项包含边缘ID、接口ID和生命周期；发布消息包含消息ID和边缘ID；用户边缘节点UF1定期执行下述操作：步骤301：开始；步骤302：用户边缘节点UF1从每个接口发送一个发布消息，该发布消息的消息ID为3，边缘ID等于用户边缘节点UF1自己的边缘ID；步骤303：如果用户边缘节点接收到该发布消息，则执行步骤304，否则执行步骤309；步骤304：从接口y1接收到发布消息的用户边缘节点查看转发表，如果存在一个转发表项，该转发表项的接口ID为y1，边缘ID等于该发布消本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于边缘计算的物联网实时监测系统的实现方法，其特征在于，所述物联网网络包括服务器、边缘节点、检测节点和用户节点，检测节点包括传感节点，用户节点包括智能手机；所述网络只包含一个服务器，边缘节点分为检测边缘节点和用户边缘节点；/n所述服务器配置两个接口，一个接口与检测边缘节点相连，另一个接口与用户边缘节点相连；/n用户边缘节点配置两个以上的有线接口，每个接口能够连接服务器、用户边缘节点或者用户节点；/n检测边缘节点配置两个以上的有线接口，每个接口能够连接服务器、检测边缘节点或者检测节点；/n检测节点配置一个接口，连接检测边缘节点；用户节点配置一个接口，连接用户边缘节点；/n所有的用户边缘节点构成用户网络，所有的检测边缘节点构成检测网络；/n每个用户边缘节点配置一个边缘ID；/n每个用户节点配置一个节点ID；/n一个用户边缘节点或者用户节点由一个地址唯一标识，一个地址包含边缘ID和节点ID；/n一个接口由一个接口ID唯一标识，接口ID为x的接口记为接口x；/n一个消息由消息ID唯一标识；/n一个边缘节点维护一个服务器表，服务器表只包含一个服务器表项，一个服务器表项包含接口ID和生命周期；/n服务消息包含消息ID；/n服务器SV1定期执行下述操作：/n步骤101：开始；/n步骤102：服务器SV1从每个接口发送一个服务消息，该服务消息的消息ID为1；/n步骤103：如果边缘节点从接口x1接收到服务消息，则执行步骤104，否则执行步骤106；/n步骤104：从接口x1接收到服务消息的边缘节点查看服务器表，如果存在一个服务器表项，该服务器表项的接口ID等于x1且生命周期大于阈值TH0，则执行步骤106，否则执行步骤105；/n步骤105：从接口x1接收到服务消息的边缘节点清空服务器表，创建一个服务器表项，该服务器表项的接口ID等于x1，生命周期等于最大值，从接口x1接收到服务消息的边缘节点从除了接口x1以外的每个接口发送该服务器消息，执行步骤103；/n步骤106：结束。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于边缘计算的物联网实时监测系统的实现方法，其特征在于，所述物联网网络包括服务器、边缘节点、检测节点和用户节点，检测节点包括传感节点，用户节点包括智能手机；所述网络只包含一个服务器，边缘节点分为检测边缘节点和用户边缘节点；
所述服务器配置两个接口，一个接口与检测边缘节点相连，另一个接口与用户边缘节点相连；
用户边缘节点配置两个以上的有线接口，每个接口能够连接服务器、用户边缘节点或者用户节点；
检测边缘节点配置两个以上的有线接口，每个接口能够连接服务器、检测边缘节点或者检测节点；
检测节点配置一个接口，连接检测边缘节点；用户节点配置一个接口，连接用户边缘节点；
所有的用户边缘节点构成用户网络，所有的检测边缘节点构成检测网络；
每个用户边缘节点配置一个边缘ID；
每个用户节点配置一个节点ID；
一个用户边缘节点或者用户节点由一个地址唯一标识，一个地址包含边缘ID和节点ID；
一个接口由一个接口ID唯一标识，接口ID为x的接口记为接口x；
一个消息由消息ID唯一标识；
一个边缘节点维护一个服务器表，服务器表只包含一个服务器表项，一个服务器表项包含接口ID和生命周期；
服务消息包含消息ID；
服务器SV1定期执行下述操作：
步骤101：开始；
步骤102：服务器SV1从每个接口发送一个服务消息，该服务消息的消息ID为1；
步骤103：如果边缘节点从接口x1接收到服务消息，则执行步骤104，否则执行步骤106；
步骤104：从接口x1接收到服务消息的边缘节点查看服务器表，如果存在一个服务器表项，该服务器表项的接口ID等于x1且生命周期大于阈值TH0，则执行步骤106，否则执行步骤105；
步骤105：从接口x1接收到服务消息的边缘节点清空服务器表，创建一个服务器表项，该服务器表项的接口ID等于x1，生命周期等于最大值，从接口x1接收到服务消息的边缘节点从除了接口x1以外的每个接口发送该服务器消息，执行步骤103；
步骤106：结束。


2.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的物联网实时监测系统的实现方法，其特征在于，
一种类型的数据由名称标识；
一个边缘节点或者服务器分别保存一个数据表，一个数据表项包含名称和数据；
创建消息包含消息ID，名称和数据；
在检测节点D1能够定期产生数据DA1，数据DA1由名称NA1标识，检测节点D1与检测边缘节点DF1相连的条件下，检测节点D1定期执行下述操作：
步骤201：开始；
步骤202：检测节点D1发送一个创建消息，该创建消息的消息ID为2，名称为NA1，数据为DA1；
步骤203：检测边缘节点DF1接收到创建消息后查看数据表，如果存在一个数据表项，该数据表项的名称等于该创建消息中的名称，则执行步骤204，否则执行步骤206；
步骤204：接收到创建消息的检测边缘节点DF1选择一个数据表项，该数据表项的名称等于该创建消息中的名称，比较该数据表项的数据值和该创建消息中的数据值，如果该数据表项的数据值小于该创建消息中的数据值，则执行步骤205，否则执行步骤214；
步骤205：接收到创建消息的检测边缘节点DF1选择一个数据表项，该数据表项的名称等于该创建消息中的名称，将该数据表项的数据值设置为该创建消息中的数据值，执行步骤207；
步骤206：接收到创建消息的检测边缘节点DF1创建一个数据表项，该数据表项的名称和数据分别等于该创建消息中的名称和数据；
步骤207：接收到创建消息的检测边缘节点DF1选择唯一的服务器表项，从该服务器表项的接口ID所标识的接口转发该创建消息；
步骤208：如果服务器SV1接收到该创建消息，则执行步骤210，否则执行步骤209；
步骤209：接收到创建消息的检测边缘节点选择唯一的服务器表项，从该服务器表项的接口ID所标识的接口转发该创建消息，执行步骤208；
步骤210：接收到该创建消息的服务器SV1看数据表，如果存在一个数据表项，该数据表项的名称等于该创建消息中的名称，则执行步骤211，否则执行步骤213；
步骤211：接收到创建消息的服务器SV1选择一个数据表项，该数据表项的名称等于该创建消息中的名称，比较该数据表项的数据值和该创建消息中的数据值，如果该数据表项的数据值小于该创建消息中的数据值，则执行步骤212，否则执行步骤214；
步骤212：接收到创建消息的服务器SV1选择一个数据表项，该数据表项的名称等于该创建消息中的名称，将该数据表项的数据值设置为该创建消息中的数据值，执行步骤214；
步骤213：接收到创建消息的服务器SV1创建一个数据表项，该数据表项的名称和数据分别等于该创建消息中的名称和数据；
步骤214：结束。


3.根据权利要求2所述的一种基于边缘计算的物联网实时监测系统的实现方法，其特征在于，每个用户边缘节点维护一个转发表，一个转发表项包含边缘ID、接口ID和生命周期；发布消息包含消息ID和边缘ID；用户边缘节点UF1定期执行下述操作：
步骤301：开始；
步骤302：用户边缘节点UF1从每个接口发送一个发布消息，该发布消息的消息ID为3，边缘ID等于用户边缘节点UF1自己的边缘ID；
步骤303：如果用户边缘节点接收到该发布消息，则执行步骤304，否则执行步骤309；
步骤304：从接口y1接收到发布消息的用户边缘节点查看转发表，如果存在一个转发表项，该转发表项的接口ID为y1，边缘ID等于该发布消息中的边缘ID且生命周期大于阈值TH1，则执行步骤309，否则执行步骤305；
步骤305：从接口y1接收到发布消息的用户边缘节点判断是否存在一个转发表项，该转发表项的接口ID等于y1，如果存在，则执行步骤306，否则执行步骤307；
步骤306：从接口y1接收到发布消息的用户边缘节点选择一个转发表项，该转发表项的接口ID等于y1，将该转发表项的边缘ID设置为该发布消息中的边缘ID，将生命周期设置为最大值，执行步骤308；
步骤307：从接口y1接收到发布消息的用户边缘节点创建一个转发表项，该转发表项的接口ID等于y1，将该转发表项的边缘ID设置为该发布消息中的边缘ID，将生命周期设置为最大值；
步骤308：从接口y1接收到发布消息的用户边缘节点从除了接口y1以外的每个接口发送该发布消息，执行步骤303；
步骤309：结束。


4.根据权利要求3所述的一种基于边缘计算的物联网实时监测系统的实现方法，其特征在于，服务器SV1保存一个边缘表，一个边缘表项包含坐标、边缘ID和生命周期；注册消息包含消息ID、边缘ID和坐标；用户边缘节点UF1定期执行下述操作：
步骤401：开始；
步骤402：用户边缘节点UF1构建一个注册消息，该注册消息的消息ID为4，边缘ID和坐标分别为自己的边缘ID和坐标，选择唯一的服务器表项，从该服务器表项的接口ID所标识的接口转发该注册消息；
步骤403：如果服务器SV1接收到该注册消息，则执行步骤405，否则执行步骤404；
步骤404：接收到该注册消息的用户边缘节点选择唯一的服务器表项，从该服务器表项的接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓喃，钱昕妍，朱海霞，陈熙兰，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32