CN112130993A - 基于图形化建模的电力边缘物联代理边缘计算方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于图形化建模的电力边缘物联代理边缘计算方法及系统，方法包括以下过程：获取界面上根据边缘计算的业务需求编排的不同类型节点及其配置参数；根据各节点的配置参数，将各节点转换成对应的函数，所有节点对应的函数构成脚本程序；加载脚本程序生成边缘计算实例；执行边缘计算实例获得边缘计算结果。本发明使得用户能够通过图形化的方法在电力边缘物联代理上构建、执行边缘计算任务，提高在电力边缘物联代理上开发边缘计算的效率，降低开发难度。

Description

基于图形化建模的电力边缘物联代理边缘计算方法及系统

技术领域

本发明属于信息技术领域，具体涉及一种基于图形化建模的电力边缘物联代理边缘计算方法及系统。

背景技术

电力边缘物联代理是对各类智能传感器、智能业务终端进行统一接入、数据解析和实时计算的装置或组件。电力边缘物联网代理与物联管理平台双向互联，部署在边缘侧，实现跨专业数据就地集成共享、区域能源自治和云边协同业务处理。电力边缘物联代理靠近终端设备，大量数据需要传输到物联管理平台进行处理，对数据实时性有一定影响，同时大量无用数据上传到物联管理平台占用较多带宽。

在电力边缘物联代理上开发边缘计算的业务程序，需要掌握边缘计算、电力边缘物联代理的开发、编译、调试技术，掌握电力边缘物联代理的接口调用、数据存储等技术方案，开发难度较大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种基于图形化建模的电力边缘物联代理边缘计算方法及系统，用户能够通过图形化的方法在电力边缘物联代理上构建、执行边缘计算任务，提高在电力边缘物联代理上开发边缘计算的效率，降低开发难度。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于图形化建模的电力边缘物联代理边缘计算方法，其特征是，包括以下过程：

获取界面上根据边缘计算的业务需求编排的不同类型节点及其配置参数；所述节点类型包括数据输入节点、结果输出节点、数据处理节点；所述数据输入节点作为数据源，所述数据处理节点包含边缘计算的处理逻辑，数据输出节点作为结果输出节点；

根据各节点的配置参数，将各节点转换成对应的函数，所有节点对应的函数构成脚本程序；

加载脚本程序生成边缘计算实例；

执行边缘计算实例获得边缘计算结果。

进一步的，所述节点的配置参数包括：节点类型、节点名称和节点之间拓扑关系。

进一步的，所述数据处理节点的配置参数还包括：

对电力边缘物联代理数据模型校验方法、数据过滤方法、对报文字段阈值计算方法、对报文字段精度获取方法、对实时数据计算的窗口函数和聚合函数，同时支持自定义编写函数脚本。

进一步的，所述数据输出节点的配置参数还包括：

以下三类结果输出中任一种或多种组合：

第一类是：结果将通过电力边缘物联代理的数据总线发送到物联管理平台；

第二类是：通过电力边缘物联代理数据总线通知指定APP计算结果或进行终端设备控制；

第三类是：将结果通过电力边缘物联代理设备管理接口以控制电力边缘物联代理本身。

进一步的，所述将各节点转换成对应的函数时，每个节点中可包含多个函数，在生成的脚本程序中，函数名称命名规则为：

${节点名称}_${函数名称}_${随机ID}

其中，函数名称为保存在数据库中的函数的名称，随机ID是确保函数在生成的脚本文件中的唯一性，单个节点中所包含的多个函数调用采用顺序的方式，实现函数流水线。

进一步的，所述执行边缘计算实例获得边缘计算结果，包括：

根据数据输入节点的配置参数，基于电力边缘物联代理的数据总线接口，通过订阅相关总线主题获取数据源。

边缘计算实例按照脚本程序进行数据处理并获得边缘计算结果；

根据数据输出节点的配置参数进行结果输出，包括：通过电力边缘物联代理的数据总线发送到物联管理平台、通过电力边缘物联代理数据总线通知指定APP计算结果或进行终端设备控制，或者通过电力边缘物联代理设备管理接口以控制电力边缘物联代理本身。

相应的，本发明还提供了一种基于图形化建模的电力边缘物联代理边缘计算系统，其特征是，包括：

节点编排获取模块，用于获取界面上根据边缘计算的业务需求编排的不同类型节点及其配置参数；所述节点类型包括数据输入节点、结果输出节点、数据处理节点；所述数据输入节点作为数据源，所述数据处理节点包含边缘计算的处理逻辑，数据输出节点作为结果输出节点；

节点转换模块，用于根据各节点的配置参数，将各节点转换成对应的函数，所有节点对应的函数构成脚本程序；

脚本加载模块，用于加载脚本程序生成边缘计算实例；

边缘计算模块，用于执行边缘计算实例获得边缘计算结果。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：用户能够通过图形化的方法在电力边缘物联代理上构建、执行边缘计算任务，所构建的计算任务从电力边缘物联代理的数据接口获取数据，按照编排的脚本开展边缘计算的调试与线上运行。构建边缘计算任务时，不需要编写复杂程序，只需要通过拖拽、连线、配置等方法即可进行，提高在电力边缘物联代理上开发边缘计算的效率，降低开发难度。

附图说明

图1为本发明方法的具体流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

本发明的一种基于图形化建模的电力边缘物联代理边缘计算方法，参见图1所示，包括以下步骤：

S1、图形化边缘计算建模引擎提供图形化界面编排构建边缘计算服务。

图形化边缘计算建模引擎由图形化管理模块、节点管理模块、计算编排模块和计算执行模块组成。

其中图形化管理模块作为界面的Web后台，提供对前端页面渲染，生成页面后展示在前端。图形化管理模块本质是web服务，采用BS架构，不负责具体业务逻辑。

其中节点管理模块保存系统内置的不同类型的节点，包含需要展示的图标、需要配置的接口参数、名称等信息。节点管理模块只管理内置节点的属性。

其中计算编排模块负责根据用户在界面上的编辑生成控制流结果，计算编排模块可将用户通过图形化配置的控制流，生成一个可执行的脚本程序。当用户通过图形化编辑边缘计算控制流时，只需要拖拽、新建节点，修改节点名称、配置参数即可完成边缘计算控制流的编排。计算编排模块完成编排后，点击启动任务，则计算编排模块编辑的可执行脚本文件被增加到任务执行列表中，该列表由计算编排模块通知计算执行模块更新。

计算执行模块收到计算编排模块的任务通知后，根据保存的任务列表负责执行编排的脚本，开始计算任务，从而实例化边缘计算任务。

该图形化边缘计算建模引擎以BS架构为用户提供图形化的边缘计算编排界面，用户在界面上通过拖拽不同节点组合实现边缘计算的业务控制流和数据流的编排；图形界面上分为三类节点，可供选取、编辑和组合，通过设置节点的配置(名称、数据输入、数据输出)、节点之间的拓扑关系、设置数据处理节点的处理逻辑、数据输出节点的输出目标，完成边缘计算任务编排。

所述图形界面上的节点，按照功能分为三类，数据输入节点、结果输出节点、数据处理节点；其中：

数据输入节点作为数据源，基于电力边缘物联代理的数据总线接口，通过订阅相关总线主题，实现数据源接入；

数据处理节点包含边缘计算的核心计算逻辑，该类节点中包含了数据处理常用的方法，包括对电力边缘物联代理数据模型校验方法、数据过滤方法、对报文字段阈值计算方法、对报文字段精度获取方法、对实时数据计算的窗口函数、聚合函数(如分组函数，条件判断函数，空值判断函数、平均值计算函数等)等，同时支持自定义编写函数脚本。

结果输出节点作为边缘计算的结果输出节点，当完成多个边缘计算实例的计算后，其数据将由该节点输出到指定实体，提供三类结果输出节点，a)结果将通过电力边缘物联代理的数据总线发送到物联管理平台；b)通过电力边缘物联代理数据总线通知指定APP计算结果或进行终端设备控制；c)将结果通过电力边缘物联代理设备管理接口，控制电力边缘物联代理本身。

图形化编排的边缘计算流程可包含多个数据输入节点、多个数据输出节点，以及多个数据处理节点。

S2、图形化边缘计算建模引擎解析用户在界面上编排的控制流图，生成边缘计算程序；

图形界面上可视化编排的任务本质是给出不同类型的节点顺序、节点配置等，如描述节点名称、节点类别、节点的数据输入、节点数据输出，每个节点对应一个脚本程序中的函数。当用户完成界面配置后，点击保存时，界面传递用户编排的具体参数到后台，参数包含使用的节点序列、节点类型、节点输入、节点输出等。其典型的数据如下所示：

其中每个nodelist中包含界面上编排的所有节点的顺序、配置的信息等。

在图形化边缘计算建模引擎，节点管理模块基于小型数据库，保存了所有内置的节点的配置包括节点的名称、节点的类型、节点包含的函数名称、函数脚本内容，函数的参数列表。计算编排模块收到界面的务后配置后，从节点管理数据库中读取每个节点的函数属性，根据页面中的参数，最终生成完整的可执行脚本。每个节点在可执行脚本中都对应一个函数。控制流图的解析过程就是对前端页面传回的参数的解析，并生成可执行脚本的过程，节点之间的数据基于数据总线进行传递；同一节点内，可包含多个函数先后处理数据，同一节点内的不同函数之间传递数据则只能通过函数返回值的形式传递。

S21，节点之间通过数据总线传递参数时，计算编排模块只需要针对每个节点的输入输出的主题(数据总线中传递数据的地址)即可。父节点的输出的主题按照如下规则生成：

${节点名称}_UUID_output

其中，节点名称为节点的属性信息，节点编号为UUID，可确保唯一，output字段表示该主题为节点的数据输出主题。

S22，子节点的输入主题在计算编排模块中被设置为父节点的输出主题。因此，电力边缘物联代理中的数据在父节点中处理完成后，将发布到输出主题，子节点订阅了该主题后，数据将自动推送到子节点继续处理，从而实现节点之间的处理与数据交换。

S23，数据输入节点作为边缘计算第一个节点，直接从电力边缘物联代理的数据总线订阅相关数据，订阅的主题由用户界面配置，由计算编排节点获取。

数据输出节点作为边缘计算最后一个节点，将数据发布到数据总线或电力边缘物联代理的设备管理接口。

S24，每个节点中可能包含多个函数，在生成的脚本程序中，函数名称命名规则为：

${节点名称}_${函数名称}_${随机ID}

其中，函数名称为保存在数据库中的函数的名称，随机ID是确保函数在生成的脚本文件中的唯一性。单个节点中所包含的多个函数调用采用顺序的方式，实现函数流水线。当前面的函数执行结束后，返回值将作为实际参数传递给后续函数。

S25，生成的单个节点的可执行脚本将被写入到一个脚本文件中，在添加必要的辅助代码(如程序的main函数的入口，脚本中预置的加载的公共库函数)后，即完成程序生成；计算编排模块生成可执行程序脚本的过程为，调用节点管理模块的接口，获取数据库中存储的节点的函数脚本，请求参数为节点的类型。

{

"nodetype":"mqttinput",

}

节点管理模块在收到请求后，解析nodetype字段，并查表，返回指定类型节点的函数名称、函数参数列表、函数脚本，返回数据样例如下：

计算编排模块根据获得的函数信息，根据S24中的函数命名规则在脚本中添加新的函数定义，最后在辅助代码中按照调用界面中给定的执行顺序传递参数并按序调用。

S26，生成的程序的基本属性将被保存在数据库中，程序将以文件的形式保存在磁盘上从而完成生成边缘计算程序的过程，在数据库中保存脚本程序的基本属性包括：“脚本名称”“脚本生成事件”“脚本绝对路径”等。

S3、图形化边缘计算建模引擎加载生成的程序，启动生成边缘计算应用实例，根据用户在界面上的配置，边缘计算实例从电力边缘物联代理的数据总线上获取输入数据，进行数据处理；

S31，当S2中完成边缘计算程序的生成后，将启动边缘计算程序，开始运行。

计算执行模块内置了脚本解析器，目前支持Python3。计算执行模块首先生成子进程，子进程调用python解析器在后台执行指定的文件。生成的子进程的进程号将被更新到数据库中。

S32计算执行模块作为后台程序，监测数据库中的任务表中边缘计算任务的执行情况，定期扫描所有的边缘计算任务，检查健康状况。如果存在某个任务异常终止，“执行引擎”将立即重新启动该任务，保证边缘计算任务的稳定可靠运行。

S5、根据用户在界面上的配置，边缘计算实例在完成计算后，根据预设规则在电力边缘物联代理上进行终端子设备控制、向云端物联管理平台发送结算结果或通过电力边缘物联代理设备管理接口实现对设备的控制。

数据输出节点作为边缘计算任务的最后一个节点，其输出接口按照分类分为两种，一种是向数据总线的某个主题发布数据，根据主题不同，数据可能发布到上一级系统平台，也可能发布到某个指定的终端设备实现对子设备的控制；另一种是发布到电力边缘物联代理的设备控制接口上，从而实现对该电力边缘物联代理设备本身的控制。

实施例2

相应的，本发明还提供了一种基于图形化建模的电力边缘物联代理边缘计算系统，包括：

节点编排获取模块，用于获取界面上根据边缘计算的业务需求编排的不同类型节点及其配置参数；所述节点类型包括数据输入节点、结果输出节点、数据处理节点；所述数据输入节点作为数据源，所述数据处理节点包含边缘计算的处理逻辑，数据输出节点作为结果输出节点；

节点转换模块，用于根据各节点的配置参数，将各节点转换成对应的函数，所有节点对应的函数构成脚本程序；

脚本加载模块，用于加载脚本程序生成边缘计算实例；

边缘计算模块，用于执行边缘计算实例获得边缘计算结果。

以上各功能模块的具体功能实现参考实施例1方法中的对应技术内容。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于图形化建模的电力边缘物联代理边缘计算方法，其特征是，包括以下过程：

获取界面上根据边缘计算的业务需求编排的不同类型节点及其配置参数；所述节点类型包括数据输入节点、结果输出节点、数据处理节点；所述数据输入节点作为数据源，所述数据处理节点包含边缘计算的处理逻辑，数据输出节点作为结果输出节点；

根据各节点的配置参数，将各节点转换成对应的函数，所有节点对应的函数构成脚本程序；

加载脚本程序生成边缘计算实例；

执行边缘计算实例获得边缘计算结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于图形化建模的电力边缘物联代理边缘计算方法，其特征是，所述节点的配置参数包括：节点类型、节点名称和节点之间拓扑关系。

3.根据权利要求1所述的一种基于图形化建模的电力边缘物联代理边缘计算方法，其特征是，所述数据处理节点的配置参数还包括：

对电力边缘物联代理数据模型校验方法、数据过滤方法、对报文字段阈值计算方法、对报文字段精度获取方法、对实时数据计算的窗口函数和聚合函数，同时支持自定义编写函数脚本。

4.根据权利要求1所述的一种基于图形化建模的电力边缘物联代理边缘计算方法，其特征是，所述数据输出节点的配置参数还包括：

以下三类结果输出中任一种或多种组合：

第一类是：结果将通过电力边缘物联代理的数据总线发送到物联管理平台；

第二类是：通过电力边缘物联代理数据总线通知指定APP计算结果或进行终端设备控制；

第三类是：将结果通过电力边缘物联代理设备管理接口以控制电力边缘物联代理本身。

5.根据权利要求1所述的一种基于图形化建模的电力边缘物联代理边缘计算方法，其特征是，所述将各节点转换成对应的函数时，每个节点中可包含多个函数，在生成的脚本程序中，函数名称命名规则为：

${节点名称}_${函数名称}_${随机ID}

其中，函数名称为保存在数据库中的函数的名称，随机ID是确保函数在生成的脚本文件中的唯一性，单个节点中所包含的多个函数调用采用顺序的方式，实现函数流水线。

6.根据权利要求1所述的一种基于图形化建模的电力边缘物联代理边缘计算方法，其特征是，所述执行边缘计算实例获得边缘计算结果，包括：

根据数据输入节点的配置参数，基于电力边缘物联代理的数据总线接口，通过订阅相关总线主题获取数据源；

边缘计算实例按照脚本程序进行数据处理并获得边缘计算结果；

根据数据输出节点的配置参数进行结果输出，包括：通过电力边缘物联代理的数据总线发送到物联管理平台、通过电力边缘物联代理数据总线通知指定APP计算结果或进行终端设备控制，或者通过电力边缘物联代理设备管理接口以控制电力边缘物联代理本身。

7.一种基于图形化建模的电力边缘物联代理边缘计算系统，其特征是，包括：

节点编排获取模块，用于获取界面上根据边缘计算的业务需求编排的不同类型节点及其配置参数；所述节点类型包括数据输入节点、结果输出节点、数据处理节点；所述数据输入节点作为数据源，所述数据处理节点包含边缘计算的处理逻辑，数据输出节点作为结果输出节点；

节点转换模块，用于根据各节点的配置参数，将各节点转换成对应的函数，所有节点对应的函数构成脚本程序；

脚本加载模块，用于加载脚本程序生成边缘计算实例；

边缘计算模块，用于执行边缘计算实例获得边缘计算结果。

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