CN113612819A - 一种边缘计算系统 - Google Patents

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屈又宝
文明
葛鹏
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Abstract

本发明公开了一种边缘计算系统，包括设备传感器、边缘无线网关、边缘服务器、云计算平台、云数据库及应用终端，设备传感器用于将采集的数据信号传输给边缘无线网关，与边缘无线网关连接；边缘无线网关用于对采集的数据信号进行预警，并将数据信号传输给边缘服务器，与边缘服务器连接；边缘服务器用于对采集信号进行解析，上报给云计算平台；云计算平台对各边缘服务器上报数据信号进行计算、诊断、预警判断，将处理后数据信号发送给应用终端，同时将数据备份到云数据库。与现有技术相比，本发明可以实现云端平台与边缘网关、边缘处理器协同合作的智能处理方法，解决了目前云平台数据集中存储、占用大量存储资源、传输延迟等问题。

Description

一种边缘计算系统
技术领域
本发明涉及物联网云平台领域，尤其涉及一种边缘计算系统。
背景技术
物联网时代的发展，使得万物万联，大量的数据需要处理，快速发展的社会要求数据处理具有实时性、灵活性。云计算的发展，开辟了“云-端-管”的数据处理架构，对于云计算而言，所有数据都要汇总到后端中心，侧重于“云”，数据传输到云端后，客户端可以随时随地享受数据服务和计算服务，灵活性强。但随着终端节点的增多，上传到云端的数据呈现爆炸式增长，全部数据传输到云端，带来带宽资源浪费和延时等问题。针对此问题，边缘计算应运而生，边缘计算是指在网络边缘执行计算的一种新型计算模式，这里的边缘指在数据源和云计算中心间的任意计算和网络资源。边缘计算强调“端”所在的物理区域，在网络边缘侧，室外智能网关就近处理所采数据，无需将数据统一上传到云端，满足实时性要求。边缘计算通过把对实时性、安全性和可靠性有严格要求的终端应用部署在边缘汇聚点上，有效减少了大数据网络拥塞，降低了系统成本，通过与云计算的互相协同，为万物互联的信息处理提供了更好的软硬件平台。
发明内容
本发明公开了一种边缘计算系统，包括设备传感器、边缘无线网关、边缘服务器、云计算平台、云数据库及应用终端，
设备传感器用于将采集的数据信号传输给边缘无线网关，与边缘无线网关连接；
边缘无线网关用于对采集的数据信号进行预警，并将数据信号传输给边缘服务器，与边缘服务器连接；
边缘服务器用于对采集信号进行解析，上报给云计算平台；
云计算平台对各边缘服务器上报数据信号进行计算、诊断、预警判断，将处理后数据信号发送给应用终端，同时将数据备份到云数据库。
作为本发明的一种改进，所述的设备传感器设置有无线发送器，所述边缘无线网关设置有无线接收器。
作为本发明的一种改进，所述的数据信号传输采用Modbus协议或者MQTT协议。
作为本发明的一种改进，所述边缘服务器用于对采集数据信号进行解析，其中对采集数据信号依据值的大小进行排序，取中值或均值上报云计算平台。
作为本发明的一种改进，所述边缘服务器用于对采集数据信号进行解析，其中对采集数据信号依据值的大小进行排序，取中值或均值上报云计算平台；采集的数据信号为电流值、电压值进行取中值，采集的数据信号为气体浓度、光照强度、温度、湿度进行取均值。
作为本发明的一种改进，所述边缘无线网关用于对采集的数据信号进行预警，其中所述边缘无线网关设置有预警阈值，所述边缘服务器将采集数据信号异常值传送边缘无线网关设置的预警阈值进行比较，若高于阈值或低于阈值进行在线预警。
本发明通过设置无线边缘网关和边缘处理服务器，能够对采集的数据信号进行预处理，有效缓解云平台集中处理存储、占用大量存储资源、传输延迟等问题；同时采用数据信号传输采用标准的Modbus协议或者MQTT协议，提高系统的兼容性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1现有技术云平台计算系统架构图；
图2本发明一种边缘计算系统架构图；
图3本发明一种边缘计算数据处理流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
结合图1所示，设备传感器主要包括温度、湿度、电流、电压等各类传感器设备，主要作用是采集数据信号，并将各种数据信号通过网关上传到云服务器。云服务器接收采集前端数据并分析处理数据，若出现异常情况，如异常值导致设出现潜在的火灾等险情，反馈到应用终端，通知终端用户进行下一步处理。在云服务器中，管理者可以随时查看设备传感器的历史操作记录和实时监控。云数据库处理保存数据，每一个设备传感器的操作记录和数据信号均会保存到云数据库。应用终端主要针对提供可编辑、专门化以及方便快捷的人机交互服务，当出现异常时，通过人机交互迅速采取措施，具体而言，应用终端可以涵盖安全管理、报警处理以及管控等功能。但随着终端节点的增多，上传到云端的数据呈现爆炸式增长，全部数据传输到云端，带来带宽资源浪费和延时等问题。
结合图2所示，本发明公开了一种包括设备传感器、边缘无线网关、边缘服务器、云计算平台、云数据库及应用终端，设备传感器用于将采集的数据信号传输给边缘无线网关，与边缘无线网关连接；边缘无线网关用于对采集的数据信号进行预警，并将数据信号传输给边缘服务器，与边缘服务器连接；边缘服务器用于对采集信号进行解析，上报给云计算平台；云计算平台对各边缘服务器上报数据信号进行计算、诊断、预警判断，将处理后数据信号发送给应用终端，同时将数据备份到云数据库。
结合图2和图3所示，本发明公开了一种边缘计算系统，包括设备传感器、边缘无线网关、边缘服务器、云计算平台、云数据库及应用终端，设备传感器用于将采集外接设备的数据信号，如电流值、电压值、气体浓度、光照强度、温度、湿度等。同时设备传感器设置有无线发送器，边缘无线网关设置有无线接收器，两者进行通信，通信协议采用采用Modbus协议或者MQTT协议，当Modbus作为通信协议，则使用Modbus TCP协议转Modbus RTU进行通讯；当MQTT作为通信协议，以透传放式采用MQTT协议进行通讯。
边缘无线网关与边缘服务器连接，并将数据信号通过总线传输给边缘服务器，其中所述边缘无线网关设置有预警阈值，边缘服务器将采集数据信号异常值传送边缘无线网关，如：电流值过大、或温度值过小。通过与设置的预警阈值进行比较，若高于阈值或低于阈值则边缘服务器控制边缘无线网关进行在线预警。
边缘服务器连接云计算平台，用于对采集信号进行解析后上报给云计算平台。其中，对采集信号进行解析主要依据集数据信号依据值的大小进行排序，取中值或均值上，采集的数据信号为电流值、电压值进行取中值，主要因为当外接设备开启或关闭，往往电流值、电压值会出现峰值，存在与异常值重叠误判断情况；采集的数据信号为气体浓度、光照强度、温度、湿度进行取均值；主要因为采集对应数据信号线性分布，取均值更接近真值。
云计算平台依据边缘服务器上报的预处理数据信号，进行进一步计算、诊断、预警判断将异常信号和处理后数据信号发送给应用终端，经终端用户实时监控或对异常进行处理；对于异常信号分析其异常值建立模型，将更新后的异常模型对应的阈值反馈到边缘网关，若再出现类似异常值，则直接通过边缘服务器控制边缘网关进行用户终端预警，边缘服务器不必将数据再上传到云计算中心，同时将数据备份到云数据库。云计算平台只需分析训练边缘服务器上传的数据，去除了大量冗余信息，部分或全部数据的分析迁移到边缘无线网关和边缘服务器，由此降低对云计算平台的计算、存储和网络带宽需求。以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种边缘计算系统，包括设备传感器、边缘无线网关、边缘服务器、云计算平台、云数据库及应用终端，其特征在于：
设备传感器用于将采集的数据信号传输给边缘无线网关，与边缘无线网关连接；
边缘无线网关用于对采集的数据信号进行预警，并将数据信号传输给边缘服务器，与边缘服务器连接；
边缘服务器用于对采集信号进行解析，上报给云计算平台；
云计算平台对各边缘服务器上报数据信号进行计算、诊断、预警判断，将处理后数据信号发送给应用终端，同时将数据备份到云数据库。
2.如权利要求1所述的一种边缘计算系统，其特征在于：所述的设备传感器设置有无线发送器，所述边缘无线网关设置有无线接收器。
3.如权利要求1所述的一种边缘计算系统，其特征在于：所述的数据信号传输采用Modbus协议或者MQTT协议。
4.如权利要求1所述的一种边缘计算系统，其特征在于：所述边缘服务器用于对采集数据信号进行解析，其中对采集数据信号依据值的大小进行排序，取中值或均值上报云计算平台。
5.如权利要求4所述的一种边缘计算系统，其特征在于：所述边缘服务器用于对采集数据信号进行解析，其中对采集数据信号依据值的大小进行排序，取中值或均值上报云计算平台；采集的数据信号为电流值、电压值进行取中值，采集的数据信号为气体浓度、光照强度、温度、湿度进行取均值。
6.如权利要求4所述的一种边缘计算系统，其特征在于：所述边缘无线网关用于对采集的数据信号进行预警，其中所述边缘无线网关设置有预警阈值，所述边缘服务器将采集数据信号异常值传送边缘无线网关设置的预警阈值进行比较，若高于阈值或低于阈值进行在线预警。
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