基于边缘计算的智能门禁系统架构设计分析

案例

阅读以下关于 Web 系统架构设计的叙述，回答问题1至问题3。

【说明】

某公司拟开发一套基于边缘计算的智能门禁系统，用于如园区、新零售、工业现场等存在来访被访业务的场景。来访者在来访前，可以通过线上提前预约的方式将自己的个人信息记录在后台，被访者在系统中通过此请求后，来访者在到访时可以直接通过"刷脸"的方式通过门禁，无需做其他验证。此外，系统的管理员可对正在运行的门禁设备进行管理。

基于项目需求，该公司组建项目组，召开了项目讨论会。会上，张工根据业务需求并结合边缘计算的思想，提出本系统可由访客注册模块、模型训练模块、端侧识别模块与设备调度平台模块等四项功能组成。李工从技术层面提出该系统可使用Flask 框架与 SSM 框架为基础来开发后台服务器将开发好的系统通过 Docker 进行部署，并使用 MQTT 协议对 Docker 进行管理。

【问题 1】(5 分)

MQTT 协议在工业物联网中得到广泛的应用，请用300 字以内的文字简要说明 MQTT 协议

【问题 2】(14 分)

在会议上，张工对功能模块进行了更进一步的说明:访客注册模块用于来访者提交申请与被访者确认申请，主要处理提交来访申请、来访中请审核业务，同时保存访客数据，为训练模块准备训练数据集；模型训练模块用于使用访客数据进行模型训练，为端侧设备的识别业务提供模型基础；端侧识别模块在边缘门禁设备上运行，使用训练好的模型来识别来访人员，与云端服务协作完成访客来访的完整业务；设备调度平台模块用于对边缘门禁设备进行管理，管理人员能够使用平台对边缘设备进行调度管理与状态监控，实现云端协同。

图 5-1 给出了基于边缘计算的智能门禁系统架构图，请结合 HTTP 协议和 MQTT 协议的特点,为图 5-1 中(1)~(6)处选择合适的协议；并结合张工关于功能模块的描述，补充完善图 5-1 中(7)~(10)处的空白。

【问题 3】(6 分)

请用 300 字以内的文字，从数据通信、数据安全和系统性能等方面简要分析在传统云计算模型中引入边缘计算模型的优势。

【答案】

【问题 1】答案

MQTT(消息队列遥测传输)是一个基于发布/订阅模式的消息协议。它工作在 TCP/IP 协议族上,是为硬件性能低下的远程设备以及网络状况糟糕的情况下而设计的发布/订阅型消息协议。MQTT 协议是轻量、简单、开放和易于实现的。

【问题 2】答案

(1)HTTP

(2)MQTT

(3)MQTT

(4)MQTT

(5)HTTP

(6)HTTP

(7)端侧识别模块(在边缘设备上运行的只有7)

(8)模型训练模块(承上启下，一方面跟访客注册模块通信，另一方满跟端侧识别模块通信)

(9)设备调度平台模块(对边缘设备管理的是9)

(10)访客注册模块(小程序前端接受访客注册)

【问题 3】答案

数据通信：通信更快捷，数据量更少。因为数据处理对比在边缘设备上完成，通信更多时候只传输匹配与结果的指令。

数据安全：数据以加密方式存储在需要用到的边缘设备上，本地化处理比对，减少原始信息在网上的传递带来的安全隐患。黑客也无法通过攻破一个结点使整个系统瘫痪。

系统性能：性能更高，以人脸识别为例，在进行识别时，只在本地进行比对不用把人脸数据传递到远程服务器对比。