CN110572356B - 基于边缘网关数据质量评价的计算能力迁移方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于边缘网关数据质量评价的计算能力迁移方法及系统，解决了数据应用效率不高的问题，其技术方案要点是给边缘网关配置局部计算能力服务，边缘网关采集接入设备的数据并上送给边缘计算平台，按照评价指标对边缘网关和边缘计算平台接收到的数据进行质量评价，得到边缘网关的评价结果DQ(gw)和边缘计算平台的评价结果DQ(pf)。当DQ(gw)/DQ(pf)大于第一阈值时，边缘计算平台发送启动指令给边缘网关，边缘网关则启动其局部计算能力服务，边缘计算平台停止相关的局部计算能力；当DQ(gw)/DQ(pf)小于第二阈值时，边缘计算平台发送停止指令给边缘网关，边缘网关则停止其局部计算能力服务，边缘计算平台启动相关的局部计算能力，最终实现数据应用效率的提高。

Description

基于边缘网关数据质量评价的计算能力迁移方法及系统
技术领域
本公开涉及边缘计算领域,尤其涉及一种基于边缘网关数据质量评价的计算能力迁移方法及系统。
背景技术
在边缘计算中，数据质量是数据应用的基础，高质量的数据才有可能挖掘出高价值的数据应用。数据质量评价作为边缘计算平台的主要功能之一，用来考核边缘计算边缘网关及其所采集所述接入设备数据，主要的评价指标包括数据接入情况、数据的准确性、完备性、及时性和一致性。数据的评价指标一般基于最终保存到平台中的数据质量特性，根据数据质量评价结果，对边缘计算中的各个部分进行改进和持续优化(例如：改善通信质量、提升网关计算能力等)。数据质量评价的依据通常涉及通过边缘网关上传的数据时标、数据校验等完整性信息。
边缘网关和边缘计算平台之间的通信稳定性、边缘网关自身的可用性和可靠性对上传的数据质量特性都会产生影响。基于单一的平台自身的数据质量评价结果只能针对于以边缘网关和相关接入设备组成的自治区域，对于该区域内部数据质量评价价值不是很大。如图1所示，边缘网关(EG007)的通讯不稳定性将会影响上传到边缘计算平台的数据的完整性和及时性，通过基于边缘网关上传数据质量的单一评价结果也比较糟糕，然而在边缘网关上处理的数据质量却比较好。如果能够基于上述的评价，把边缘计算平台的局部计算能力(例如基于自治区域内部数据的计算决策类能力)下方到边缘网关中，将大大提高数据应用的效率。
发明内容
本公开提供了一种基于边缘网关数据质量评价的计算能力迁移方法及系统，达到提高数据应用效率的技术目的。
本公开的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种基于边缘网关数据质量评价的计算能力迁移方法，包括：
边缘网关采集自治区域内部的接入设备的数据，并按照评价指标对数据质量进行评价，得到评价结果DQ(gw)，同时配置局部计算能力服务，所述评价指标至少包括数据接入情况、数据完备性、数据及时性和数据一致性，其中，所述数据接入情况至少包括：接入设备的实时在线率，接入设备的历史在线率，所述数据完备性至少包括：数据批次的完备率，数据记录的完备率，有效记录的比率，所述数据及时性至少包括：数据更新及时性比率，所述数据一致性至少包括：数据更新一致性比率，数据值有效性比率；
将所述数据和所述DQ(gw)上送至边缘计算平台，所述边缘计算平台按照所述评价指标对所述数据质量进行评价，得到评价结果DQ(pf)，所述边缘计算平台判断DQ(gw)/DQ(pf)是否达标；
若所述DQ(gw)/DQ(pf)大于第一阈值，所述边缘计算平台发送启动指令给所述边缘网关，所述边缘网关启动所述局部计算能力服务，同时所述边缘计算平台停止相关的局部计算能力；
若所述DQ(gw)/DQ(pf)小于第二阈值，所述边缘计算平台启动相关的局部计算能力或
所述边缘计算平台发送停止指令给所述边缘网关，所述边缘网关停止所述局部计算能力服务，同时所述边缘计算平台启动相关的局部计算能力；
其中，0＜DQ(pf)≤DQ(gw)≤1。
进一步地，所述第一阈值为1.2，所述第二阈值为1.05。
进一步地，接入设备的实时在线率，为FI1＝A1/B1，A1为采集周期内接入设备的数据值的个数，B1为采集周期内应接入设备的数据值的个数；
接入设备的历史在线率，为FI2＝A2/B2，A2为规定的时间或频度周期内接入设备的数据值的个数，B2为规定的时间或频度周期内应接入设备的数据值的个数；
数据批次的完备率，为FI3＝A3/B3，A3为单个接入设备采集批次记录内的数据项的个数，B3为单个接入设备采集批次记录内应获取的数据项的个数；
数据记录的完备率，为FI4＝A4/B4，A4为规定的时间或频度周期内采集到的完整记录的个数，B4为规定的时间或频度周期内应采集到的完整记录的个数；
有效记录的比率，为FI5＝A5/B5，A5规定的时间或频度周期内采集到的有效记录的个数，B5为规定的时间或频度周期内实际获取到的记录的个数；
数据更新及时性比率，为FI6＝A6/B6，A6为规定的时间或频度周期内及时采集到的接入设备数据值的个数，B6为规定的时间或频度周期内应获取的接入设备数据值的个数；
数据更新一致性比率，为FI7＝A7/B7，A7为规定的时间或频度周期内实时采集到的接入设备数据值的平均周期，B7为采集周期；
数据值有效性比率，为FI8＝A8/B8，A8为规定的时间或频度周期内及时采集到的接入设备有效数据值的个数，B8为规定的时间或频度周期内应获取的接入设备数据值的个数。
进一步地，所述评价结果为DQ，则
Figure GDA0003049124380000041
其中FIi＝Ai/Bi，Wi为权重参数且
Figure GDA0003049124380000042
n∈[8,+∞]，i为正整数。
一种基于边缘网关数据质量评价的计算能力迁移系统，包括：
接入设备，所述接入设备至少为一个；
边缘网关，采集自治区域内部的接入设备的数据，并按照评价指标对数据质量进行评价，得到评价结果DQ(gw)，将所述数据和所述DQ(gw)上送至边缘计算平台，同时配置局部计算能力服务，所述评价指标至少包括数据接入情况、数据完备性、数据及时性和数据一致性，其中，所述数据接入情况至少包括：接入设备的实时在线率，接入设备的历史在线率，所述数据完备性至少包括：数据批次的完备率，数据记录的完备率，有效记录的比率，所述数据及时性至少包括：数据更新及时性比率，所述数据一致性至少包括：数据更新一致性比率，数据值有效性比率；
边缘计算平台，按照所述评价指标对所述数据质量进行评价，得到评价结果DQ(pf)；
所述边缘计算平台包括判断单元，所述判断单元判断DQ(gw)/DQ(pf)是否达标：
若所述DQ(gw)/DQ(pf)大于第一阈值，所述边缘计算平台发送启动指令给所述边缘网关，所述边缘网关启动所述局部计算能力服务，同时所述边缘计算平台停止相关的局部计算能力；
若所述DQ(gw)/DQ(pf)小于第二阈值，所述边缘计算平台启动相关的局部计算能力；或
所述边缘计算平台发送停止指令给所述边缘网关，所述边缘网关停止所述局部计算能力服务，同时所述边缘计算平台启动相关的局部计算能力；
其中，0＜DQ(pf)≤DQ(gw)≤1。
进一步地，所述第一阈值为1.2，所述第二阈值为1.05。
进一步地，接入设备的实时在线率，为FI1＝A1/B1，A1为采集周期内接入设备的数据值的个数，B1为采集周期内应接入设备的数据值的个数；
接入设备的历史在线率，为FI2＝A2/B2，A2为规定的时间或频度周期内接入设备的数据值的个数，B2为规定的时间或频度周期内应接入设备的数据值的个数；
数据批次的完备率，为FI3＝A3/B3，A3为单个接入设备采集批次记录内的数据项的个数，B3为单个接入设备采集批次记录内应获取的数据项的个数；
数据记录的完备率，为FI4＝A4/B4，A4为规定的时间或频度周期内采集到的完整记录的个数，B4为规定的时间或频度周期内应采集到的完整记录的个数；
有效记录的比率，为FI5＝A5/B5，A5规定的时间或频度周期内采集到的有效记录的个数，B5为规定的时间或频度周期内实际获取到的记录的个数；
数据更新及时性比率，为FI6＝A6/B6，A6为规定的时间或频度周期内及时采集到的接入设备数据值的个数，B6为规定的时间或频度周期内应获取的接入设备数据值的个数；
数据更新一致性比率，为FI7＝A7/B7，A7为规定的时间或频度周期内实时采集到的接入设备数据值的平均周期，B7为采集周期；
数据值有效性比率，为FI8＝A8/B8，A8为规定的时间或频度周期内及时采集到的接入设备有效数据值的个数，B8为规定的时间或频度周期内应获取的接入设备数据值的个数。
进一步地，所述评价结果为DQ，则
Figure GDA0003049124380000061
其中FIi＝Ai/Bi，Wi为权重参数且
Figure GDA0003049124380000062
n∈[8,+∞]，i为正整数。
进一步地，所述边缘网关至少为一个。
综上所述，本公开的有益效果在于：给边缘网关配置局部计算能力服务，边缘网关采集接入设备的数据并上送给边缘计算平台，按照评价指标对边缘网关和边缘计算平台接收到的数据进行质量评价，得到边缘网关的评价结果DQ(gw)和边缘计算平台的评价结果DQ(pf)。然后通过边缘计算平台的判断单元判断DQ(gw)/DQ(pf)是否达标，当DQ(gw)/DQ(pf)大于第一阈值时，边缘计算平台发送启动指令给边缘网关，边缘网关则启动其局部计算能力服务，同时边缘计算平台停止相关的局部计算能力；当DQ(gw)/DQ(pf)小于第二阈值时，边缘计算平台发送停止指令给边缘网关，边缘网关则停止其局部计算能力服务，同时边缘计算平台启动相关的局部计算能力，最终实现数据应用效率的提高。
附图说明
图1为边缘计算拓扑示意图；
图2为自治区域内部的数据评价指标示意图；
图3为本公开方法的算法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开作进一步详细说明。
在本公开的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征数量，仅是用来区分不同的组成部分。
本公开系统包括接入设备、边缘网关和边缘计算平台，参考图1，边缘网关具有一定的计算能力，边缘计算平台包括判断单元。
图3为本公开方法的算法流程图，首先为边缘计算平台配置数据质量评价方法、局部计算能力下放条件和局部计算能力下放触发机制，为边缘网关配置数据质量评价方法并注册局部计算能力服务。
然后边缘网关采集自治区域内部的接入设备的数据，并按照评价指标对数据质量进行评价，得到评价结果DQ(gw)；边缘网关将采集到的数据和DQ(gw)上送至边缘计算平台，边缘计算平台按照评价指标对该数据质量进行评价，得到评价结果DQ(pf)。评价指标如图2和表1所示。
Figure GDA0003049124380000071
Figure GDA0003049124380000081
Figure GDA0003049124380000091
表1
边缘计算平台的判断单元进行判断，若DQ(gw)/DQ(pf)大于第一阈值(即判断局部计算能力下放条件)，边缘计算平台发送启动指令给边缘网关，边缘网关启动其局部计算能力服务，同时边缘计算平台停止相关的局部计算能力；若DQ(gw)/DQ(pf)小于第二阈值，边缘计算平台启动其自身的相关局部计算能力。
在边缘计算平台将局部计算能力下放给边缘网关后，边缘网关继续采集数据并上传数据给边缘计算平台，若出现DQ(gw)/DQ(pf)小于第二阈值的情况(即判断局部计算能力回收条件)，此时边缘计算平台应发送停止指令给边缘网关，边缘网关则停止其局部计算能力服务，同时边缘计算平台启动其自身的相关的局部计算能力。上述，0＜DQ(pf)≤DQ(gw)≤1。图3显示的为边缘计算平台对应一个边缘网关的情况，当有多个边缘网关时，每个边缘网关与边缘计算平台间的算法流程都相同。
这里，评价结果
Figure GDA0003049124380000092
其中FIi＝Ai/Bi，Wi为权重参数且
Figure GDA0003049124380000093
n∈[8,+∞]，i为正整数，FIi为评价指标的量化函数，其对应关系参见图2。DQ(gw)为边缘网关自治区域内的数据的质量评价结果，DQ(pf)为边缘计算平台接收到的数据的质量评价结果，都由上述公式获得，各自的FIi和Wi不同。另外，评价指标的项数不限于本公开描述的八个，故n∈[8,+∞]，在本公开的思想下做出的没有创造性的改变均在本公开的保护范围内。
另外，第一阈值为1.2，所述第二阈值为1.05。当阈值为[1.05,1.2]时，计算能力的分布对系统没有太大的影响，但第一阈值和第二阈值若相同，可能会造成计算能力切换的反复和不稳定。因此，第一阈值大于第二阈值。
以上为本公开示范性实施例，本公开的保护范围由权利要求书及其等效物限定。

Claims (9)

1.一种基于边缘网关数据质量评价的计算能力迁移方法，其特征在于，包括：
边缘网关采集自治区域内部的接入设备的数据，并按照评价指标对数据质量进行评价，得到评价结果DQ(gw)，同时配置局部计算能力服务，所述评价指标至少包括数据接入情况、数据完备性、数据及时性和数据一致性，其中，所述数据接入情况至少包括：接入设备的实时在线率，接入设备的历史在线率，所述数据完备性至少包括：数据批次的完备率，数据记录的完备率，有效记录的比率，所述数据及时性至少包括：数据更新及时性比率，所述数据一致性至少包括：数据更新一致性比率，数据值有效性比率；
将所述数据和所述DQ(gw)上送至边缘计算平台，所述边缘计算平台按照所述评价指标对所述数据质量进行评价，得到评价结果DQ(pf)，所述边缘计算平台判断DQ(gw)/DQ(pf)是否达标；
若所述DQ(gw)/DQ(pf)大于第一阈值，所述边缘计算平台发送启动指令给所述边缘网关，所述边缘网关启动所述局部计算能力服务，同时所述边缘计算平台停止相关的局部计算能力；
若所述DQ(gw)/DQ(pf)小于第二阈值，所述边缘计算平台启动相关的局部计算能力，或，
所述边缘计算平台发送停止指令给所述边缘网关，所述边缘网关停止所述局部计算能力服务，同时所述边缘计算平台启动相关的局部计算能力；
其中，0＜DQ(pf)≤DQ(gw)≤1，第一阈值大于第二阈值。
2.如权利要求1所述的基于边缘网关数据质量评价的计算能力迁移方法，其特征在于，所述第一阈值为1.2，所述第二阈值为1.05。
3.如权利要求1或2所述的基于边缘网关数据质量评价的计算能力迁移方法，其特征在于，
接入设备的实时在线率，为FI1＝A1/B1，A1为采集周期内接入设备的数据值的个数，B1为采集周期内应接入设备的数据值的个数；
接入设备的历史在线率，为FI2＝A2/B2，A2为规定的时间或频度周期内接入设备的数据值的个数，B2为规定的时间或频度周期内应接入设备的数据值的个数；
数据批次的完备率，为FI3＝A3/B3，A3为单个接入设备采集批次记录内的数据项的个数，B3为单个接入设备采集批次记录内应获取的数据项的个数；
数据记录的完备率，为FI4＝A4/B4，A4为规定的时间或频度周期内采集到的完整记录的个数，B4为规定的时间或频度周期内应采集到的完整记录的个数；
有效记录的比率，为FI5＝A5/B5，A5规定的时间或频度周期内采集到的有效记录的个数，B5为规定的时间或频度周期内实际获取到的记录的个数；
数据更新及时性比率，为FI6＝A6/B6，A6为规定的时间或频度周期内及时采集到的接入设备数据值的个数，B6为规定的时间或频度周期内应获取的接入设备数据值的个数；
数据更新一致性比率，为FI7＝A7/B7，A7为规定的时间或频度周期内实时采集到的接入设备数据值的平均周期，B7为采集周期；
数据值有效性比率，为FI8＝A8/B8，A8为规定的时间或频度周期内及时采集到的接入设备有效数据值的个数，B8为规定的时间或频度周期内应获取的接入设备数据值的个数。
4.如权利要求3所述的基于边缘网关数据质量评价的计算能力迁移方法，其特征在于，所述评价结果为DQ，则
Figure FDA0003049124370000031
其中FIi＝Ai/Bi，Wi为权重参数且
Figure FDA0003049124370000032
n∈[8,+∞]，i为正整数。
5.一种基于边缘网关数据质量评价的计算能力迁移系统，其特征在于，包括：
接入设备，所述接入设备至少为一个；
边缘网关，采集自治区域内部的接入设备的数据，并按照评价指标对数据质量进行评价，得到评价结果DQ(gw)，将所述数据和所述DQ(gw)上送至边缘计算平台，同时配置局部计算能力服务，所述评价指标至少包括数据接入情况、数据完备性、数据及时性和数据一致性，其中，所述数据接入情况至少包括：接入设备的实时在线率，接入设备的历史在线率，所述数据完备性至少包括：数据批次的完备率，数据记录的完备率，有效记录的比率，所述数据及时性至少包括：数据更新及时性比率，所述数据一致性至少包括：数据更新一致性比率，数据值有效性比率；
边缘计算平台，按照所述评价指标对所述数据质量进行评价，得到评价结果DQ(pf)；
所述边缘计算平台包括判断单元，所述判断单元判断DQ(gw)/DQ(pf)是否达标：
若所述DQ(gw)/DQ(pf)大于第一阈值，所述边缘计算平台发送启动指令给所述边缘网关，所述边缘网关启动所述局部计算能力服务，同时所述边缘计算平台停止相关的局部计算能力；
若所述DQ(gw)/DQ(pf)小于第二阈值，所述边缘计算平台启动相关的局部计算能力或
所述边缘计算平台发送停止指令给所述边缘网关，所述边缘网关停止所述局部计算能力服务，同时所述边缘计算平台启动相关的局部计算能力；
其中，0＜DQ(pf)≤DQ(gw)≤1，第一阈值大于第二阈值。
6.如权利要求5所述的基于边缘网关数据质量评价的计算能力迁移系统，其特征在于，所述第一阈值为1.2，所述第二阈值为1.05。
7.如权利要求5或6所述的基于边缘网关数据质量评价的计算能力迁移系统，其特征在于，
接入设备的实时在线率，为FI1＝A1/B1，A1为采集周期内接入设备的数据值的个数，B1为采集周期内应接入设备的数据值的个数；
接入设备的历史在线率，为FI2＝A2/B2，A2为规定的时间或频度周期内接入设备的数据值的个数，B2为规定的时间或频度周期内应接入设备的数据值的个数；
数据批次的完备率，为FI3＝A3/B3，A3为单个接入设备采集批次记录内的数据项的个数，B3为单个接入设备采集批次记录内应获取的数据项的个数；
数据记录的完备率，为FI4＝A4/B4，A4为规定的时间或频度周期内采集到的完整记录的个数，B4为规定的时间或频度周期内应采集到的完整记录的个数；
有效记录的比率，为FI5＝A5/B5，A5规定的时间或频度周期内采集到的有效记录的个数，B5为规定的时间或频度周期内实际获取到的记录的个数；
数据更新及时性比率，为FI6＝A6/B6，A6为规定的时间或频度周期内及时采集到的接入设备数据值的个数，B6为规定的时间或频度周期内应获取的接入设备数据值的个数；
数据更新一致性比率，为FI7＝A7/B7，A7为规定的时间或频度周期内实时采集到的接入设备数据值的平均周期，B7为采集周期；
数据值有效性比率，为FI8＝A8/B8，A8为规定的时间或频度周期内及时采集到的接入设备有效数据值的个数，B8为规定的时间或频度周期内应获取的接入设备数据值的个数。
8.如权利要求7所述的基于边缘网关数据质量评价的计算能力迁移系统，其特征在于，所述评价结果为DQ，则
Figure FDA0003049124370000061
其中FIi＝Ai/Bi，Wi为权重参数且
Figure FDA0003049124370000062
n∈[8,+∞]，i为正整数。
9.如权利要求8所述的基于边缘网关数据质量评价的计算能力迁移系统，其特征在于，所述边缘网关至少为一个。
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