CN110225116A - 一种基于边缘计算架构的不确定网络环境下的自适应鲁棒控制方法及系统 - Google Patents

一种基于边缘计算架构的不确定网络环境下的自适应鲁棒控制方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110225116A
CN110225116A CN201910506589.5A CN201910506589A CN110225116A CN 110225116 A CN110225116 A CN 110225116A CN 201910506589 A CN201910506589 A CN 201910506589A CN 110225116 A CN110225116 A CN 110225116A
Authority
CN
China
Prior art keywords
edge calculations
network environment
algorithms library
environment based
framework
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910506589.5A
Other languages
English (en)
Inventor
张学渊
高琰飙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Acete Technology Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Acete Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Acete Technology Co Ltd filed Critical Shanghai Acete Technology Co Ltd
Priority to CN201910506589.5A priority Critical patent/CN110225116A/zh
Publication of CN110225116A publication Critical patent/CN110225116A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F16/00—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor
    • G06F16/20—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor of structured data, e.g. relational data
    • G06F16/28—Databases characterised by their database models, e.g. relational or object models
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F8/00—Arrangements for software engineering
    • G06F8/30—Creation or generation of source code
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/10—Protocols in which an application is distributed across nodes in the network
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明涉及农业物联网技术领域，尤其为一种基于边缘计算架构的不确定网络环境下的自适应鲁棒控制方法及系统，包括：测量环境信息；根据建立据关系表达式，将所测量的环境信息的维度信息量化出来；建立决策树，统计农户的经验信息，初步描写伪代码算法；将该决策树模型转化成示例代码，下载至控制终端中，执行算法，将控制日志记录下来，反复修改模型参数直至满意为止，根据最优模型参数执行控制命令。本发明，采用机器学习的智能算法做决策提升种植效率，简介提升品质，优化传统的云端控制架构，解决了网络环境不稳定的情况下系统瘫痪的问题，使用多维传感器，取代单一变量控制的逻辑，实现更加精准灵敏的控制。

Description

一种基于边缘计算架构的不确定网络环境下的自适应鲁棒控 制方法及系统
技术领域
本发明涉及农业物联网技术领域，具体为一种基于边缘计算架构的不确定网络环境下的自适应鲁棒控制方法及系统。
背景技术
目前，农业物联网领域针对自动控制方面的系统已经大面积应用，但仍然存在不少的问题。农业环境相对于工业环境来说，较为恶劣，针对系统的稳定性，灵活性，容错性提出了较高的要求。传统的物联网控制采用4G，以太网，或者WLan的联网方式，通过云端发送控制指令，用户通过app或者其他web系统发送指令，进而实现远程控制。传统的方法缺陷在于，网络环境出现问题时，远程指令无法正常发送，系统陷入离线状态，进而导致系统无法运行，对于农业产业来说，损失巨大。同时，传统系统的控制逻辑较为简单，针对环境监测维度较多时，无法做出合理的决策，致使反馈无法正常运行，无法做出精确的控制。再者，传统的控制系统无法保证能量的合理供应，农业现场的基础建设较为落后时，时常导致系统无法得到可靠的供电保障。针对这些问题，提出了一种基于边缘计算架构的不确定网络环境下的自适应鲁棒控制方法及系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于边缘计算架构的不确定网络环境下的自适应鲁棒控制方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于边缘计算架构的不确定网络环境下的自适应鲁棒控制方法，包括：
测量环境信息；
根据建立据关系表达式，将所测量的环境信息的维度信息量化出来；
建立决策树，统计农户的经验信息，初步描写伪代码算法；
将该决策树模型转化成示例代码，下载至控制终端中，执行算法，将控制日志记录下来，反复修改模型参数直至满意为止，根据最优模型参数执行控制命令。
优选的，取传感器组，测量并采集环境信息的数据，同时构建学习算法库、日志服务器、搭建云端平台；其中：算法库包括云端算法库以及边缘计算算法库，云端平台的构架采用基于tcp的http协议的web api后台，构建基于Mysql+Redis的混合数据库。
优选的，将采集环境信息的数据送入到云端算法库以及边缘计算算法库同步处理计算，然后控制终端通过最优模型参数控制执行器动作，同时日志服务器对全程日志记录。
优选的，传感器数据经信息管理系统过滤得到筛选信息，导入到云端算法库的特定算法模型、分布式云数据库，分布式云数据库根据模型运算再通过web系统接口上传到控制终端，控制终端控制执行器动作。
优选的，传感器数据经信息管理系统查询、边缘处理依次送入微数据库、边缘计算算法库，通过边缘计算算法库模型运算控制终端控制执行器动作。
优选的，环境信息包括温度、湿度、二氧化碳、光照、土壤墒情以及气象数据，温度、湿度的阈值通过农户的经验调查得出，二氧化碳通过仪器测量得出参照度。
本发明提供一种基于边缘计算架构的不确定网络环境下的自适应鲁棒控制系统，包括：
传感器组，用于采集环境信息：包括温度、湿度、二氧化碳、光照、土壤墒情以及气象数据；
算法库，接收环境信息，并进行处理计算，并上传到控制终端；
控制终端，根据算法库对环境信息的模型运算控制终端控制执行器动作。
优选的，还包括与控制终端连接的云端平台，该云端平台的构架采用基于tcp的http协议的web api后台，构建基于Mysql+Redis的混合数据库。
优选的，还包括用户终端以及日志服务器，该用户终端以及日志服务器与控制终端连接。
优选的，算法库包括云端算法库以及边缘计算算法库。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.提升种植效率，采用机器学习的智能算法做决策。取代传统的经典控制算法，简介提升品质。
2.优化传统的云端控制架构，采用边缘计算+云计算的混合模式，解决了网络环境不稳定的情况下系统瘫痪的问题。
3.使用多维传感器，取代单一变量控制的逻辑，实现更加精准灵敏的控制。
4.全程日志记录，自主产生学习样本，使得控制算法有‘自主进化’的特点。
附图说明
图1为本发明流程示意图；
图2为本发明云端计算流程示意图；
图3为本发明边缘端计算流程示意图；
图4为本发明系统结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～4，本发明提供一种技术方案：
一种基于边缘计算架构的不确定网络环境下的自适应鲁棒控制方法，包括：
测量环境信息；
根据建立据关系表达式，将所测量的环境信息的维度信息量化出来；
建立决策树，统计农户的经验信息，初步描写伪代码算法；
将该决策树模型转化成示例代码，下载至控制终端中，执行算法，将控制日志记录下来，反复修改模型参数直至满意为止，根据最优模型参数执行控制命令。
取传感器组，测量并采集环境信息的数据，同时构建学习算法库、日志服务器、搭建云端平台；其中：算法库包括云端算法库以及边缘计算算法库，云端平台的构架采用基于tcp的http协议的web api后台，构建基于Mysql+Redis的混合数据库。
将采集环境信息的数据送入到云端算法库以及边缘计算算法库同步处理计算，然后控制终端通过最优模型参数控制执行器动作，同时日志服务器对全程日志记录。
传感器数据经信息管理系统过滤得到筛选信息，导入到云端算法库的特定算法模型、分布式云数据库，分布式云数据库根据模型运算再通过web系统接口上传到控制终端，控制终端控制执行器动作。
传感器数据经信息管理系统查询、边缘处理依次送入微数据库、边缘计算算法库，通过边缘计算算法库模型运算控制终端控制执行器动作。
环境信息包括温度、湿度、二氧化碳、光照、土壤墒情以及气象数据，温度、湿度的阈值通过农户的经验调查得出，二氧化碳通过仪器测量得出参照度。
一种基于边缘计算架构的不确定网络环境下的自适应鲁棒控制系统，包括：
传感器组，用于采集环境信息：包括温度、湿度、二氧化碳、光照、土壤墒情以及气象数据；
算法库，接收环境信息，并进行处理计算，并上传到控制终端；
控制终端，根据算法库对环境信息的模型运算控制终端控制执行器动作。
还包括与控制终端连接的云端平台，该云端平台的构架采用基于tcp的http协议的web api后台，构建基于Mysql+Redis的混合数据库。
还包括还包括用户终端以及日志服务器，该用户终端以及日志服务器与控制终端连接。
算法库包括云端算法库以及边缘计算算法库。
本发明：
1.所选取算法模型。2.系统架构模型。3.硬件设备型号。USR-730串口服务器，树莓派3B+(基于Debian的linux发行版)，Modbus-RTU工业级传感器与控制设备。
步骤一：建立数据关系表达式，将温度，湿度，光照，二氧化碳的维度信息量化出来。
温度湿度的阈值通过农户的经验调查得出。二氧化碳通过仪器测量得出大体参照度。
步骤二：建立决策树，统计农户的经验信息，初步描写伪代码算法。
步骤三：将该决策树模型转化成示例代码，下载至控制终端中，执行算法，将控制日志记录下来，反复修改模型参数直至满意为止。
具体是：
1.选取所要测量的环境信息，包括温度，湿度，二氧化碳，光照，土壤墒情，气象数据等。2.选取对应的工业级传感器型号，设计485链路结构，确定网络方式(4G+以太网)，物联网设备通讯方式(Zigbee)或者(LORA)，根据终端距离来确定。3.构建及其学习算法库，云服务器与边缘计算同步。4.构建日志服务器，生成学习样本，记录最终控制效果。5.搭建云端平台，构架采用基于tcp的http协议的web api后台，构建基于Mysql+Redis的混合数据库。6.硬件施工，测试线路。7.系统测试，软硬件统一调试。
本发明
1.采用机器学习算法取代原有的单一阈值控制逻辑。2.使用嵌入式linux取代传统的串口服务器等无计算能力的执行器，引入边缘计算架构。3.全程日志记录，自主产生学习样本，优化控制逻辑，自动‘进化’。
本发明，1.解决网络情况较差下系统无法正常运行的问题。2.解决能源问题。3.解决传统控制算法无法做到精确的控制。4.解决云计算网络延迟的实时性较差问题。5.解决传统本地控制终端处理能力不足的问题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于边缘计算架构的不确定网络环境下的自适应鲁棒控制方法，其特征在于，包括：
测量环境信息；
根据建立据关系表达式，将所测量的环境信息的维度信息量化出来；
建立决策树，统计农户的经验信息，初步描写伪代码算法；
将该决策树模型转化成示例代码，下载至控制终端中，执行算法，将控制日志记录下来，反复修改模型参数直至满意为止，根据最优模型参数执行控制命令。
2.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算架构的不确定网络环境下的自适应鲁棒控制方法，其特征在于，取传感器组，测量并采集环境信息的数据，同时构建学习算法库、日志服务器、搭建云端平台；其中：算法库包括云端算法库以及边缘计算算法库，云端平台的构架采用基于tcp的http协议的web api后台，构建基于Mysql+Redis的混合数据库。
3.根据权利要求2所述的一种基于边缘计算架构的不确定网络环境下的自适应鲁棒控制方法，其特征在于，将采集环境信息的数据送入到云端算法库以及边缘计算算法库同步处理计算，然后控制终端通过最优模型参数控制执行器动作，同时日志服务器对全程日志记录。
4.根据权利要求3所述的一种基于边缘计算架构的不确定网络环境下的自适应鲁棒控制方法，其特征在于，传感器数据经信息管理系统过滤得到筛选信息，导入到云端算法库的特定算法模型、分布式云数据库，分布式云数据库根据模型运算再通过web系统接口上传到控制终端，控制终端控制执行器动作。
5.根据权利要求3述的一种基于边缘计算架构的不确定网络环境下的自适应鲁棒控制方法，其特征在于，传感器数据经信息管理系统查询、边缘处理依次送入微数据库、边缘计算算法库，通过边缘计算算法库模型运算控制终端控制执行器动作。
6.根据权利要求1述的一种基于边缘计算架构的不确定网络环境下的自适应鲁棒控制方法，其特征在于，环境信息包括温度、湿度、二氧化碳、光照、土壤墒情以及气象数据，温度、湿度的阈值通过农户的经验调查得出，二氧化碳通过仪器测量得出参照度。
7.一种基于边缘计算架构的不确定网络环境下的自适应鲁棒控制系统，其特征在于，包括：
传感器组，用于采集环境信息：包括温度、湿度、二氧化碳、光照、土壤墒情以及气象数据；
算法库，接收环境信息，并进行处理计算，并上传到控制终端；
控制终端，根据算法库对环境信息的模型运算控制终端控制执行器动作。
8.根据权利要求7述的一种基于边缘计算架构的不确定网络环境下的自适应鲁棒控制系统，其特征在于，还包括与控制终端连接的云端平台，该云端平台的构架采用基于tcp的http协议的web api后台，构建基于Mysql+Redis的混合数据库。
9.根据权利要求7述的一种基于边缘计算架构的不确定网络环境下的自适应鲁棒控制系统，其特征在于，还包括用户终端以及日志服务器，该用户终端以及日志服务器与控制终端连接。
10.根据权利要求7述的一种基于边缘计算架构的不确定网络环境下的自适应鲁棒控制系统，其特征在于，算法库包括云端算法库以及边缘计算算法库。
CN201910506589.5A 2019-06-12 2019-06-12 一种基于边缘计算架构的不确定网络环境下的自适应鲁棒控制方法及系统 Pending CN110225116A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910506589.5A CN110225116A (zh) 2019-06-12 2019-06-12 一种基于边缘计算架构的不确定网络环境下的自适应鲁棒控制方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910506589.5A CN110225116A (zh) 2019-06-12 2019-06-12 一种基于边缘计算架构的不确定网络环境下的自适应鲁棒控制方法及系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110225116A true CN110225116A (zh) 2019-09-10

Family

ID=67816684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910506589.5A Pending CN110225116A (zh) 2019-06-12 2019-06-12 一种基于边缘计算架构的不确定网络环境下的自适应鲁棒控制方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110225116A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111061491A (zh) * 2019-12-11 2020-04-24 青岛海洋科学与技术国家实验室发展中心 一种基于lxc容器技术的边缘计算网关管理系统及方法
CN111078786A (zh) * 2019-10-21 2020-04-28 张国基 一种边缘运算系统
CN113934536A (zh) * 2021-10-11 2022-01-14 中用科技有限公司 面向边缘计算的数据采集方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105430094A (zh) * 2015-12-21 2016-03-23 浙江省公众信息产业有限公司 农业物联网控制方法和系统
CN107766889A (zh) * 2017-10-26 2018-03-06 济南浪潮高新科技投资发展有限公司 一种云端边缘计算融合的深度学习计算系统和方法
CN108985461A (zh) * 2018-06-29 2018-12-11 深圳昂云鼎科技有限公司 一种自主机器学习的方法、装置和终端设备
CN109491301A (zh) * 2019-01-23 2019-03-19 东莞固高自动化技术有限公司 基于边缘计算体系架构的工业互联网智能控制器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105430094A (zh) * 2015-12-21 2016-03-23 浙江省公众信息产业有限公司 农业物联网控制方法和系统
CN107766889A (zh) * 2017-10-26 2018-03-06 济南浪潮高新科技投资发展有限公司 一种云端边缘计算融合的深度学习计算系统和方法
CN108985461A (zh) * 2018-06-29 2018-12-11 深圳昂云鼎科技有限公司 一种自主机器学习的方法、装置和终端设备
CN109491301A (zh) * 2019-01-23 2019-03-19 东莞固高自动化技术有限公司 基于边缘计算体系架构的工业互联网智能控制器

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111078786A (zh) * 2019-10-21 2020-04-28 张国基 一种边缘运算系统
CN111061491A (zh) * 2019-12-11 2020-04-24 青岛海洋科学与技术国家实验室发展中心 一种基于lxc容器技术的边缘计算网关管理系统及方法
CN111061491B (zh) * 2019-12-11 2023-08-22 青岛海洋科技中心 一种基于lxc容器技术的边缘计算网关管理系统及方法
CN113934536A (zh) * 2021-10-11 2022-01-14 中用科技有限公司 面向边缘计算的数据采集方法
CN113934536B (zh) * 2021-10-11 2022-08-16 中用科技有限公司 面向边缘计算的数据采集方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110225116A (zh) 一种基于边缘计算架构的不确定网络环境下的自适应鲁棒控制方法及系统
CN105843147B (zh) 一种智慧农业监控管理系统
WO2020077672A1 (zh) 一种服务质量评估模型的训练方法及装置
CN108874004A (zh) 一种温室大棚作物种植环境物联网智能调控系统和方法
WO2016090929A1 (zh) 软件系统故障诊断方法、服务器及系统
CN111880430A (zh) 智能家居设备的控制方法及设备
CN106104398A (zh) 过程控制系统中的分布式大数据
CN205193568U (zh) 一种智慧农业监控系统
CN104820395A (zh) 一种基于组态王与plc的无线远程水质多参数测控系统及其方法
CN110769032A (zh) 一种电网设备故障快速检测与维护的系统及方法
CN104699044A (zh) 一种印刷机机联网系统及设备维护方法和配方服务方法
Alejandrino et al. A hybrid data acquisition model using artificial intelligence and IoT messaging protocol for precision farming
CN107942880A (zh) 一种基于物联网技术的苗床自动化控制系统及控制方法
CN106338971A (zh) 一种基于多用户的水产养殖监控系统
CN110401975A (zh) 一种调整物联网设备的发射功率的方法、装置及电子设备
CN105867326A (zh) 一种成型机工艺质量参数跟踪系统及其跟踪方法
CN115613128A (zh) 一种晶体生长用智能控制系统
CN112541569A (zh) 一种基于机器学习的传感器在线训练系统和方法
CN105357071A (zh) 一种网络复杂流量识别方法及识别系统
CN107844149A (zh) 一种基于物联网的温室智能检测系统
CN213069562U (zh) 基于物联网的镀膜设备远程控制系统及镀膜设备
CN112734054A (zh) 一种基于物联网的设备远程诊断运维方法及系统
CN204917506U (zh) 一种施工立井吊桶运动状态监测系统
CN206650698U (zh) 一种基于互联网的智能农业检测控制装置
CN109085295A (zh) 一种室内外污染物监控系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190910