本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)，具體為一種基于物聯(lián)網(wǎng)的可快速接入邊緣設(shè)備的云端系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，邊緣設(shè)備在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、能源等領(lǐng)域的作用愈發(fā)重要。例如，分布式儲能系統(tǒng)中的邊緣控制器需要將設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸至云端，以實現(xiàn)實時監(jiān)控、資源調(diào)配和數(shù)據(jù)處理。為了適應(yīng)設(shè)備多樣化和需求復(fù)雜化的趨勢，云端系統(tǒng)需要具備高效的設(shè)備接入能力，同時能夠動態(tài)管理資源分配，以滿足不斷變化的業(yè)務(wù)需求。

2、現(xiàn)有技術(shù)針對邊緣設(shè)備的接入和資源管理已提出了一些解決方案，這些方案在特定場景下發(fā)揮了良好的效果。例如，一些云端系統(tǒng)通過定制化的協(xié)議適配模塊，實現(xiàn)了部分設(shè)備的接入和數(shù)據(jù)傳輸；另一些資源管理技術(shù)則采用靜態(tài)分配策略，在簡單應(yīng)用場景中可以提供穩(wěn)定的性能。此外，一些安全機制，如對稱加密和基于密鑰的認證技術(shù)，能夠在一定程度上提升數(shù)據(jù)的安全性。這些技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)的初步發(fā)展提供了基礎(chǔ)支持。

3、然而，現(xiàn)有技術(shù)在多個方面仍存在明顯不足，限制了其在復(fù)雜物聯(lián)網(wǎng)場景中的應(yīng)用；首先，設(shè)備接入過程中，現(xiàn)有方案缺乏靈活的標準化設(shè)計，面對異構(gòu)設(shè)備時需要獨立開發(fā)適配模塊，導(dǎo)致開發(fā)效率低、擴展性差；其次，靜態(tài)資源分配方法無法適應(yīng)設(shè)備需求的動態(tài)變化，在負載突增時可能造成資源不足，而負載減少時又易導(dǎo)致資源浪費；此外，現(xiàn)有技術(shù)中的數(shù)據(jù)安全設(shè)計多集中于單一場景下的簡單加密方案，難以同時滿足多設(shè)備并發(fā)接入時的隱私保護和數(shù)據(jù)完整性要求；最后，設(shè)備需求的預(yù)測能力不足是現(xiàn)有技術(shù)的一大瓶頸，傳統(tǒng)基于歷史數(shù)據(jù)的靜態(tài)分析無法準確捕捉設(shè)備需求的非線性變化，直接影響資源調(diào)度的效率和精準性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的可快速接入邊緣設(shè)備的云端系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中邊緣設(shè)備接入過程復(fù)雜、擴展性差、靜態(tài)資源分配方法無法應(yīng)對動態(tài)需求變化以及數(shù)據(jù)安全性和隱私保護能力不足的問題。

2、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：一種基于物聯(lián)網(wǎng)的可快速接入邊緣設(shè)備的云端系統(tǒng)，包括：

3、邊緣設(shè)備接入模塊，用于接收邊緣設(shè)備的接入請求并完成設(shè)備認證與通信協(xié)議適配；

4、云端資源監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控云端的資源使用狀態(tài)，包括帶寬、計算能力和存儲資源的使用情況；

5、云端優(yōu)化調(diào)度模塊，用于基于邊緣設(shè)備的資源需求和優(yōu)先級，動態(tài)分配云端資源；

6、數(shù)據(jù)反饋與調(diào)節(jié)模塊，用于將資源分配結(jié)果反饋至邊緣設(shè)備并動態(tài)調(diào)整邊緣設(shè)備的傳輸速率；數(shù)據(jù)管理與安全模塊，用于存儲邊緣設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)和分配方案，并對數(shù)據(jù)傳輸和存儲進行安全保護。

7、優(yōu)選的，所述邊緣設(shè)備接入模塊包括：

8、設(shè)備認證子模塊，用于基于邊緣設(shè)備的唯一標識完成設(shè)備認證，確保設(shè)備接入的合法性；通信協(xié)議適配子模塊，用于支持不同通信協(xié)議并將邊緣設(shè)備發(fā)送的資源需求信息轉(zhuǎn)化為云端可處理的數(shù)據(jù)格式；

9、需求上傳子模塊，用于將邊緣設(shè)備的資源需求信息和優(yōu)先級權(quán)重上傳至云端優(yōu)化調(diào)度模塊。

10、優(yōu)選的，所述云端資源監(jiān)控模塊包括：

11、資源狀態(tài)采集子模塊，用于實時采集云端系統(tǒng)的帶寬、計算能力和存儲資源的使用情況；設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控子模塊，用于監(jiān)控邊緣設(shè)備的當(dāng)前運行狀態(tài)，包括資源分配情況和傳輸狀態(tài)；歷史數(shù)據(jù)記錄子模塊，用于記錄邊緣設(shè)備的歷史資源需求和分配方案，為后續(xù)優(yōu)化提供參考。

12、優(yōu)選的，所述云端優(yōu)化調(diào)度模塊包括：

13、狀態(tài)預(yù)測子模塊，用于基于邊緣設(shè)備的歷史需求數(shù)據(jù)和當(dāng)前資源狀態(tài)，預(yù)測未來的資源需求；資源分配子模塊，用于按照邊緣設(shè)備的優(yōu)先級權(quán)重和需求動態(tài)計算資源分配方案；

14、迭代調(diào)度子模塊，用于根據(jù)分配結(jié)果動態(tài)調(diào)整分配參數(shù)以實現(xiàn)資源的全局均衡。

15、優(yōu)選的，所述狀態(tài)預(yù)測子模塊的資源需求預(yù)測步驟包括：

16、采集邊緣設(shè)備的歷史資源需求數(shù)據(jù)；

17、根據(jù)邊緣設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)，結(jié)合隨機擾動因素生成未來的資源需求；

18、將預(yù)測結(jié)果提供給資源分配子模塊。

19、優(yōu)選的，所述資源分配子模塊的資源分配步驟包括：

20、根據(jù)邊緣設(shè)備的資源需求、優(yōu)先級權(quán)重和云端的資源狀態(tài)，計算各設(shè)備的資源分配量；

21、確保所有資源分配滿足云端系統(tǒng)的總資源限制；

22、對資源分配方案進行優(yōu)化，保證高優(yōu)先級設(shè)備的需求優(yōu)先滿足，同時保障其他設(shè)備的公平性。

23、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)反饋與調(diào)節(jié)模塊包括：

24、資源分配反饋子模塊，用于將云端優(yōu)化調(diào)度模塊生成的資源分配結(jié)果反饋至邊緣設(shè)備；

25、傳輸速率調(diào)節(jié)子模塊，用于在資源不足時調(diào)整邊緣設(shè)備的傳輸速率以均衡網(wǎng)絡(luò)負載；

26、動態(tài)補償子模塊，用于在邊緣設(shè)備需求變化時調(diào)整分配方案以滿足新增需求。

27、優(yōu)選的，所述動態(tài)補償子模塊的態(tài)資源補償步驟包括：

28、檢測邊緣設(shè)備的當(dāng)前資源使用情況；

29、判斷設(shè)備需求是否增加或網(wǎng)絡(luò)負載是否降低；

30、根據(jù)云端剩余資源重新計算分配方案，并調(diào)整設(shè)備分配資源。

31、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)管理與安全模塊包括：

32、數(shù)據(jù)存儲子模塊，用于存儲邊緣設(shè)備的資源需求、分配方案和歷史數(shù)據(jù)；

33、數(shù)據(jù)加密子模塊，用于在數(shù)據(jù)傳輸過程中對數(shù)據(jù)進行加密，防止數(shù)據(jù)泄露；

34、數(shù)據(jù)認證子模塊，用于驗證邊緣設(shè)備的合法性，確保數(shù)據(jù)來源可信。

35、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)管理與安全模塊的隱私保護功能包括以下步驟：

36、對邊緣設(shè)備上傳的敏感數(shù)據(jù)進行分級處理，隔離存儲敏感信息與普通數(shù)據(jù)；

37、對敏感數(shù)據(jù)進行差分隱私處理，加入隨機噪聲以模糊化處理后的結(jié)果；

38、將處理后的數(shù)據(jù)用于資源分配計算，保障設(shè)備的隱私安全。

39、本發(fā)明提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的可快速接入邊緣設(shè)備的云端系統(tǒng)。具備以下有益效果：

40、1、本發(fā)明采用模塊化設(shè)計技術(shù)，將邊緣設(shè)備接入、云端資源監(jiān)控、優(yōu)化調(diào)度、反饋調(diào)節(jié)以及數(shù)據(jù)管理與安全功能進行有機整合，形成一個協(xié)同運行的整體架構(gòu)。這樣設(shè)計讓設(shè)備接入變得更快，資源利用率提升，也讓數(shù)據(jù)管理更可靠。與傳統(tǒng)分散設(shè)計相比，解決了響應(yīng)遲緩、擴展性差的問題。

41、2、本發(fā)明通過云端優(yōu)化調(diào)度模塊中的動態(tài)拉格朗日優(yōu)化技術(shù)，根據(jù)設(shè)備優(yōu)先級和需求動態(tài)分配資源。它能讓資源分配更加高效，同時實現(xiàn)全局均衡。相比于現(xiàn)有的靜態(tài)分配方式，它很好地解決了資源利用不足、調(diào)整不靈活的情況。

42、3、本發(fā)明通過引入差分隱私和分布式存儲技術(shù)，顯著增強了數(shù)據(jù)安全性和隱私保護能力。在設(shè)備上傳數(shù)據(jù)時加入隨機噪聲，同時采用分布式存儲避免單點故障。這種方式有效地防止了敏感信息泄露，也讓數(shù)據(jù)存儲更穩(wěn)定、訪問更高效，與現(xiàn)有的集中存儲方法相比優(yōu)勢明顯。

技術(shù)特征：

1.一種基于物聯(lián)網(wǎng)的可快速接入邊緣設(shè)備的云端系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的可快速接入邊緣設(shè)備的云端系統(tǒng)，其特征在于，所述邊緣設(shè)備接入模塊包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的可快速接入邊緣設(shè)備的云端系統(tǒng)，其特征在于，所述云端資源監(jiān)控模塊包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的可快速接入邊緣設(shè)備的云端系統(tǒng)，其特征在于，所述云端優(yōu)化調(diào)度模塊包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的可快速接入邊緣設(shè)備的云端系統(tǒng)，其特征在于，所述狀態(tài)預(yù)測子模塊的資源需求預(yù)測步驟包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的可快速接入邊緣設(shè)備的云端系統(tǒng)，其特征在于，所述資源分配子模塊的資源分配步驟包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的可快速接入邊緣設(shè)備的云端系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)反饋與調(diào)節(jié)模塊包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的可快速接入邊緣設(shè)備的云端系統(tǒng)，其特征在于，所述動態(tài)補償子模塊的態(tài)資源補償步驟包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的可快速接入邊緣設(shè)備的云端系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)管理與安全模塊包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的可快速接入邊緣設(shè)備的云端系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)管理與安全模塊的隱私保護功能包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域,公開了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的可快速接入邊緣設(shè)備的云端系統(tǒng)，包括：邊緣設(shè)備接入模塊，用于接收邊緣設(shè)備的接入請求并完成設(shè)備認證與通信協(xié)議適配；云端資源監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控云端的資源使用狀態(tài)，包括帶寬、計算能力和存儲資源的使用情況；云端優(yōu)化調(diào)度模塊，用于基于邊緣設(shè)備的資源需求和優(yōu)先級，動態(tài)分配云端資源；數(shù)據(jù)反饋與調(diào)節(jié)模塊，用于將資源分配結(jié)果反饋至邊緣設(shè)備并動態(tài)調(diào)整邊緣設(shè)備的傳輸速率；數(shù)據(jù)管理與安全模塊，用于存儲邊緣設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)和分配方案。本發(fā)明通過模塊化設(shè)計、動態(tài)優(yōu)化調(diào)度和差分隱私技術(shù)，實現(xiàn)了邊緣設(shè)備的快速接入、高效資源分配以及數(shù)據(jù)安全與隱私的全面保障。

技術(shù)研發(fā)人員：周曉東,陳宗順,劉志強,張仲杰
受保護的技術(shù)使用者：廣東新巨能能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15