CN110417757B - 一种基于边缘计算网关的工业数据存储系统 - Google Patents

一种基于边缘计算网关的工业数据存储系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于边缘计算网关的工业数据存储系统，包括内网的上位机端和外网的FPGA网关端；所述上位机，用于对采集的工业数据进行存储、加密备份、实时传输和功能预算，并实时监控边缘计算网关的系统运作状态信息；所述FPGA网关端，用于对所述工业数据进行数据解析，得到所述工业数据的数据类型、数据来源和数据来源归属，接着对工业数据的数据类型、数据来源和数据来源归属进行数据库配置管理并标识不同的时间戳和标签，然后对完成数据解析的工业数据进行协议转换，并传递给云端服务器。根据上述实施例的教导，本发明能够提高数据存储能力。

Description

一种基于边缘计算网关的工业数据存储系统
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种基于边缘计算网关的工业数据存储系统。
背景技术
边缘计算是指在靠近终端物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。边缘计算处于物理实体和工业连接之间，或处于物理实体的顶端。而云端计算，仍然可以访问边缘计算的历史数据。
然而，相比于互联网海量的内容以及大型数据中心的处理与存储能力，边缘计算在存储资源以及计算处理资源上均是非常有限的。
因此，如何提高边缘计算的数据存储能力是当前需要研究的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于边缘计算网关的工业数据存储系统，能够提高数据存储能力。
本发明一实施例提供一种基于边缘计算网关的工业数据存储系统，包括内网的上位机端和外网的FPGA网关端；
所述上位机，用于对采集的工业数据进行存储、加密备份、实时传输和功能预算，并实时监控边缘计算网关的系统运作状态信息；
所述FPGA网关端，用于对所述工业数据进行数据解析，得到所述工业数据的数据类型、数据来源和数据来源归属，接着对工业数据的数据类型、数据来源和数据来源归属进行数据库配置管理并标识不同的时间戳和标签，然后对完成数据解析的工业数据进行协议转换，并传递给云端服务器。
进一步地，所述上位机包括第一采集数据库、边缘计算网关监控数据库、第一加密压缩备份数据库及第一边缘计算对象数据库；
所述第一采集数据库，用于存储当前采集的工业数据；所述边缘计算网关监控数据库用于监控本地边缘计算网关的工作状态和查询远程边缘计算网关的工作状态；所述第一加密压缩备份数据库用于将所述第一采集数据库中的工业数据进行加密备份；所述第一边缘计算对象数据库用于对所述第一采集数据库和所述第一加密压缩备份数据库中的工业数据进行功能预算。
进一步地，所述边缘计算网关监控数据库，具体用于通过持续监控边缘计算网关的硬件驱动、系统服务接口和传感器，以获知边缘计算网关工作的实时状态，根据预设的软件预警值触发机制进行自我防护。
进一步地，所述FPGA网关端包括第二采集数据库、传输数据库、第二加密压缩备份数据库及第二边缘计算对象数据库；
所述第二采集数据库，用于存储所述第一采集数据库实时传输的工业数据；所述传输数据库用于将所述工业数据进行数据解析、协议转换，以及传递给云端服务器；所述第二加密压缩备份数据库用于将所述第二采集数据库中的工业数据进行加密备份；所述第二边缘计算对象数据库用于对所述第二采集数据库和所述第二加密压缩备份数据库中的工业数据进行功能预算。
进一步地，所述传输数据库还用于建立数据断网续传逻辑，通过网络数据的缓存及时间戳记录，结合边缘计算数据逻辑进行数据恢复和断网续传。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明实施例提供一种基于边缘计算网关的工业数据存储系统，包括内网的上位机端和外网的FPGA网关端；所述上位机，用于对采集的工业数据进行存储、加密备份、实时传输和功能预算，并实时监控边缘计算网关的系统运作状态信息；所述FPGA网关端，用于对所述工业数据进行数据解析，得到所述工业数据的数据类型、数据来源和数据来源归属，接着对工业数据的数据类型、数据来源和数据来源归属进行数据库配置管理并标识不同的时间戳和标签，然后对完成数据解析的工业数据进行协议转换，并传递给云端服务器。根据上述实施例的教导，本发明能够提高数据存储能力。
附图说明
图1是本发明实施例提供的边缘计算网关数据存储方案框架图；
图2是本发明实施例提供的边缘计算网关监控方案通信框架图；
图3是本发明实施例提供的边缘计算网关数据实时传输方案框架图；
图4是本发明实施例提供的边缘计算网关数据断网续传方案框架图。
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作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。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
本发明一实施例提供的一种基于边缘计算网关的工业数据存储系统，包括内网的上位机端和外网的FPGA网关端；
所述上位机，用于对采集的工业数据进行存储、加密备份、实时传输和功能预算，并实时监控边缘计算网关的系统运作状态信息；
所述FPGA网关端，用于对所述工业数据进行数据解析，得到所述工业数据的数据类型、数据来源和数据来源归属，接着对工业数据的数据类型、数据来源和数据来源归属进行数据库配置管理并标识不同的时间戳和标签，然后对完成数据解析的工业数据进行协议转换，并传递给云端服务器。
在具体的实施例当中，边缘计算网关完成数据采集后需要对采集数据进行数据库管理，完成云端传输和边缘计算网关本地数据业务逻辑运算。结合边缘计算网关的硬件架构，本地端的运算逻辑分为上位机端(内网)和FPGA网关端(外网)，进行不同内容的运算。
上位机端(内网)重点完成生产加工的原始数据存储、加密备份、实时传输和功能预算，并实时监控边缘计算网关的系统运作状态信息，控制FPGA网关端和上位机端的配置调整，根据需求进行调整所需采集的对象设备和参数。
如图1所示，所述上位机包括第一采集数据库、边缘计算网关监控数据库、第一加密压缩备份数据库及第一边缘计算对象数据库；
所述第一采集数据库，用于存储当前采集的工业数据；所述边缘计算网关监控数据库用于监控本地边缘计算网关的工作状态和查询远程边缘计算网关的工作状态；所述第一加密压缩备份数据库用于将所述第一采集数据库中的工业数据进行加密备份；所述第一边缘计算对象数据库用于对所述第一采集数据库和所述第一加密压缩备份数据库中的工业数据进行功能预算。
在具体的实施例当中，在完成工业信息数据采集和存储后，需要与云端保持实时通信状态，确保将采集数据不间断地传递给云端服务器，所传输的数据根据不同的数据类型、数据来源和数据来源归属进行数据库配置管理并标识不同的时间戳和标签，便于边缘计算网关本地和云端远程查询。
根据数据类别的不同，边缘计算网关会传递两种数据给云端，一种是采集的工业设备的生产加工数据，这部分数据需要保证零延时和高准确性，另一种是边缘计算网关内部集成网关本地运算数据，经过与云端对应的访问接口进行实时传递。两种数据在本地端都可以进行缓存和备份存储，确保不会因传输信道故障导致的数据冗乱和丢失。
如图2所示，所述边缘计算网关监控数据库，具体用于通过持续监控边缘计算网关的硬件驱动、系统服务接口和传感器，以获知边缘计算网关工作的实时状态，根据预设的软件预警值触发机制进行自我防护。
在具体的实施例当中，为保证边缘计算网关可以保持稳定的工作环境运行，需要设计一种实时监控边缘计算网关运行状况的逻辑方案。通过持续监控边缘计算网关的硬件驱动、系统服务接口、传感器等对象，可以获知边缘计算网关工作的实时状态，根据预设的软件预警值触发机制进行自我防护，并传递给云端和其他边缘计算网关，为后续的分布式和异步式运算提供硬件占用资源评估。
如图1所示，所述FPGA网关端包括第二采集数据库、传输数据库、第二加密压缩备份数据库及第二边缘计算对象数据库；
所述第二采集数据库，用于存储所述第一采集数据库实时传输的工业数据；所述传输数据库用于将所述工业数据进行数据解析、协议转换，以及传递给云端服务器；所述第二加密压缩备份数据库用于将所述第二采集数据库中的工业数据进行加密备份；所述第二边缘计算对象数据库用于对所述第二采集数据库和所述第二加密压缩备份数据库中的工业数据进行功能预算。
如图3-4所示，所述传输数据库还用于建立数据断网续传逻辑，通过网络数据的缓存及时间戳记录，结合边缘计算数据逻辑进行数据恢复和断网续传。
在具体的实施例当中，在数据的传输过程中，可能会因为线路损坏、路由器等设备故障造成的传输中断。为确保数据可以有效传递，避免因通信故障造成数据冗乱、数据丢失和数据传递不连续的问题，在边缘计算网关建立数据断网续传逻辑，通过网络数据的缓存及时间戳记录，结合边缘计算数据逻辑进行数据恢复和断网续传功能。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明实施例提供一种基于边缘计算网关的工业数据存储系统，包括内网的上位机端和外网的FPGA网关端；所述上位机，用于对采集的工业数据进行存储、加密备份、实时传输和功能预算，并实时监控边缘计算网关的系统运作状态信息；所述FPGA网关端，用于对所述工业数据进行数据解析，得到所述工业数据的数据类型、数据来源和数据来源归属，接着对工业数据的数据类型、数据来源和数据来源归属进行数据库配置管理并标识不同的时间戳和标签，然后对完成数据解析的工业数据进行协议转换，并传递给云端服务器。根据上述实施例的教导，本发明能够提高数据存储能力。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于边缘计算网关的工业数据存储系统，其特征在于，包括内网的上位机端和外网的FPGA网关端；
所述上位机，用于对采集的工业数据进行存储、加密备份、实时传输和功能预算，并实时监控边缘计算网关的系统运作状态信息；
所述FPGA网关端，用于对所述工业数据进行数据解析，得到所述工业数据的数据类型、数据来源和数据来源归属，接着对工业数据的数据类型、数据来源和数据来源归属进行数据库配置管理并标识不同的时间戳和标签，然后对完成数据解析的工业数据进行协议转换，并传递给云端服务器；
其中，所述上位机包括第一采集数据库、边缘计算网关监控数据库、第一加密压缩备份数据库及第一边缘计算对象数据库；
所述第一采集数据库，用于存储当前采集的工业数据；所述边缘计算网关监控数据库用于监控本地边缘计算网关的工作状态和查询远程边缘计算网关的工作状态；所述第一加密压缩备份数据库用于将所述第一采集数据库中的工业数据进行加密备份；所述第一边缘计算对象数据库用于对所述第一采集数据库和所述第一加密压缩备份数据库中的工业数据进行功能预算。
2.如权利要求1所述的工业数据存储系统，其特征在于，所述边缘计算网关监控数据库，具体用于通过持续监控边缘计算网关的硬件驱动、系统服务接口和传感器，以获知边缘计算网关工作的实时状态，根据预设的软件预警值触发机制进行自我防护。
3.如权利要求1所述的工业数据存储系统，其特征在于，所述FPGA网关端包括第二采集数据库、传输数据库、第二加密压缩备份数据库及第二边缘计算对象数据库；
所述第二采集数据库，用于存储所述第一采集数据库实时传输的工业数据；所述传输数据库用于将所述工业数据进行数据解析、协议转换，以及传递给云端服务器；所述第二加密压缩备份数据库用于将所述第二采集数据库中的工业数据进行加密备份；所述第二边缘计算对象数据库用于对所述第二采集数据库和所述第二加密压缩备份数据库中的工业数据进行功能预算。
4.如权利要求3所述的工业数据存储系统，其特征在于，所述传输数据库还用于建立数据断网续传逻辑，通过网络数据的缓存及时间戳记录，结合边缘计算数据逻辑进行数据恢复和断网续传。
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