CN114092059A - 一种基于云边端协同的智慧养猪管理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种基于云边端协同的智慧养猪管理系统及方法，所述管理系统包括：现场级端计算终端，用于收集本地数据，并进行实时处理；养殖场级边缘计算终端，与现场级端计算终端连接，部署在养殖场中心机房，用于管理养殖场的业务和计算养殖场的数据；中心云计算平台，与养殖场级边缘计算终端连接，用于处理养殖场的数据。实现了云边端三级管理体系，三个层级既联动又独立运行，既能够由大型养殖集团整体部署，又能够分级由不同专业企业进行解耦部署，保障了智慧养殖的专业性，又实现了管理系统的灵活性；节省了养殖场对外网络连接的投入成本，降低了业务处理的时延，保障了数据的安全；提高了智慧养猪管理系统的效率和及时性。

Description

一种基于云边端协同的智慧养猪管理系统及方法
技术领域
本发明涉及云计算、边缘计算领域，尤其涉及一种基于云边端协同的智慧养猪管理系统及方法。
背景技术
目前的智慧养猪管理系统有两种技术方式来实现，一种是本地计算方式，即养殖场所有的环境数据和牲畜数据都由本地系统进行分析处理，这种方式受限于本地服务器的处理能力，无法进行大规模的数据处理，同时也无法进行实时的养殖数据模型更新，只能依靠当前系统现有的养殖数据模型进行管理。第二种方式是中心云计算方式，养殖场所有的环境数据和牲畜数据都需要传输到中心云计算平台进行分析处理，缺点是因为有大量数据和视频需要传输，养殖场需要安装高速专线接入中心云，投资成本比较大，另外所有的运营数据传输到中心云，容易出现数据泄露，数据保密性方面无法保证。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于云边端协同的智慧养猪管理系统及方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种基于云边端协同的智慧养猪管理系统，所述管理系统包括：
现场级端计算终端，用于收集本地数据，并进行实时处理；
养殖场级边缘计算终端，与所述现场级端计算终端连接，部署在养殖场中心机房，用于管理所述养殖场的业务和计算所述养殖场的数据；
中心云计算平台，与所述养殖场级边缘计算终端连接，用于处理所述养殖场的数据。
可选的，所述现场级端计算终端具体包括：网络传输模块、现场级智慧养殖管理模块和端边协同模块；
所述网络传输模块包括以太网、WiFi、Zigbee方式与养殖现场的环境传感器、设备传感器、耳标传感器、高清摄像头相连接，进行现场环境、设备、牲畜体征、牲畜行为等数据和视频的收集；
所述网络传输模块包括以4G、5G、以太网方式与养殖场级边缘计算相连接，用于上传数据；
所述现场级智慧养殖管理模块，用于根据养殖场级边缘计算平台发送的数据模型和管理规则，将收集的本地数据进行分析和处理，获得处理结果；
根据所述处理结果进行相应的养殖管理和设备管理，是将所述处理结果和操作结果传送到养殖场级边缘计算进行管理数据的同步；
端边协同模块，用于协同边缘计算和端计算。
可选的，所述养殖场级边缘计算终端具体包括：养殖场级智慧管理系统和云边端协同模块；
所述养殖场级智慧管理系统，用于整个本地养殖场的数据计算和业务管理；
云边端协同模块，用于实现云边协同和边端协同。
可选的，所述中心云计算平台具体包括：中心级智慧养殖管理系统和云边协同模块；
所述中心级智慧养殖管理系统，用于根据多个养殖场级智慧管理系统的历史数据更新养殖方式和数据模型；
所述云边协同模块，用于接收边缘计算平台传送的数据并处理。
还提供了一种基于云边端协同的智慧养猪管理方法，应用于所述的管理方法，所述管理方法包括：
收集养猪场本地的数据，并进行实时处理，获得处理结果数据；
根据所述处理结果数据管理所述养殖场的业务和计算所述养殖场的数据，获得计算结果；
将所述计算结果发送至中心云计算平台进行处理。
可选的，所述收集养猪场本地的数据，并进行实时处理，获得处理结果数据具体包括：
收集现场环境、设备、牲畜体征、牲畜行为数据和视频数据，获得收集数据；
根据养殖场级边缘计算平台发送的数据模型和管理规则，将所述收集数据分析和处理，获得处理结果；
根据所述处理结果进行相应的养殖管理和设备管理；将所述处理结果和操作结果传送到养殖场级边缘计算同步管理数据；
将所述收集数据进行分析拆解，将需要养殖场级边缘计算帮助处理的数据传送到边缘计算平台，并接收结果反馈给现场级养殖管理模块。
本发明提供的一种基于云边端协同的智慧养猪管理系统及方法，所述管理系统包括：现场级端计算终端，用于收集本地数据，并进行实时处理；养殖场级边缘计算终端，与所述现场级端计算终端连接，部署在养殖场中心机房，用于管理所述养殖场的业务和计算所述养殖场的数据；中心云计算平台，与所述养殖场级边缘计算终端连接，用于处理所述养殖场的数据。实现了云边端三级管理体系，三个层级既可以联动又可以独立运行，既可以由大型养殖集团整体部署，又可以分级由不同专业企业进行解耦部署，保障了智慧养殖的专业性，又实现了管理系统的灵活性；节省了养殖场对外网络连接的投入成本，降低了业务处理的时延，保障了数据的安全；提高了智慧养猪管理系统的效率和及时性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于云边端协同的智慧养猪管理系统组成结构图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明的说明书实施例和权利要求书及附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元。
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示，本发明所提出的系统和方法包括了现场级端计算终端、养殖场级边缘计算和中心云计算平台。
现场级端计算终端一般为嵌入式边缘网关，主要负责本地数据收集，以及根据养殖场级边缘计算下发的数据模型，进行本地业务的实时处理以及处理后数据的传输，包括网络传输模块、现场级(猪舍级)智慧养殖管理模块和端边协同模块。
网络功能模块包括以以太网、WiFi、Zigbee等方式和养殖现场的环境传感器、设备传感器、耳标传感器、高清摄像头等相连接，进行现场环境、设备、牲畜体征、牲畜行为等数据和视频的收集，网络功能模块同时也包括以4G、5G、以太网等方式和养殖场级边缘计算相连接，进行数据的上传。
现场级(猪舍级)智慧养殖管理模块一个功能是根据养殖场级边缘计算平台发送的数据模型和管理规则，将收集的本地数据进行分析以及处理，并根据结果进行相应的养殖管理或者设备管理，第二个功能是将处理后的数据和操作结果传送到养殖场级边缘计算进行管理数据的同步。
端边协同模块主要是实现边缘计算和端计算的协同工作，一个功能是把现场数据进行分析拆解，将需要养殖场级边缘计算帮助处理的数据传送到边缘计算平台，并接收结果反馈给现场级(猪舍级)养殖管理模块，一个是根据现场养殖业务的需要主动请求或被动接收边缘计算平台的最新养殖数据模型和方法。
养殖场级边缘计算一般部署在养殖场中心机房，负责整个养殖场的业务管理和数据计算，包括养殖场级智慧管理系统和云边端协同模块。
养殖场级智慧管理系统涵盖整个本地养殖场的数据计算和业务管理，向下可以连接多个现场级(猪舍级)智慧养殖管理模块，向上连接位于中心云的中心级智慧养殖管理系统，其主要功能是面向整个养殖场进行智慧化管理，对现场端管理模块传送的需要由边缘计算协助的数据进行分析和处理，汇聚所有现场级(猪舍级)管理模块的数据和信息，实时更新为整个养殖场的管理信息，根据这些数据和信息进行全养殖场的设备和管理联动，实现养殖场级别的智慧化管理功能；同时可以将一些脱敏的历史数据按照确定的规则传送给中心云平台，由中心云平台进行新的数据模型的建立计算。
云边端协同模块的功能一是实现云边协同，将数据进行拆解，需要中心云平台协助的数据传送到中心云平台，并接收结果将其反馈给养殖场级智慧管理系统；二是实现边端协同，接收由现场级端计算传送的需要协同处理的数据，分配给边缘计算平台进行处理，并将结果反馈到现场级端计算。
中心云计算平台一般位于公有云，包括了中心级智慧养殖管理系统和云边协同模块。
中心级智慧养殖管理系统负责宏观上的养殖管理，可以根据多个养殖场级智慧管理系统的历史数据进行养殖方式和数据模型的更新，充分发挥公有云海量计算的能力优势，进行新型养殖方式的模型计算和更新，并将最新的数据模型和养殖方法推送到养殖场级边缘计算，提升智慧养殖的效率。
云边协同模块主要负责接收边缘计算平台传送的需要中心云协同处理的数据，并将结果进行反馈，在进行新的数据建模时，发送数据规则，要求边缘计算平台传送相应的训练数据。
有益效果：本发明规避了传统的智慧养猪管理系统的弊端，同时又整合了传统方式的优势，引入云边端协同的架构，能够充分利用中心云计算具有的大规模计算能力，进行数据模型的训练和养殖方法的更新，而养殖场边缘计算可以根据最新的数据模型和养殖方法，根据本地数据，进行本养殖场的业务管理，同时无需将所有的的养殖数据传输到中心云，只需要将训练数据和一些允许的管理信息传送即可，降低了对传输网络的要求，也保障了养殖场数据的安全；养殖场级边缘计算和现场级(猪舍级)端计算可以按照最新的数据模型和养殖方法分级分域边端协同进行数据处理，既保证了养殖业务模型的实时性，又降低了业务处理的时延。
本发明实现了云边端三级管理体系，三个层级既可以联动又可以独立运行，既可以由大型养殖集团整体部署，又可以分级由不同专业企业进行解耦部署，保障了智慧养殖的专业性，又实现了管理系统的灵活性。
本发明节省了养殖场对外网络连接的投入成本，降低了业务处理的时延，保障了数据的安全。
本发明提高了智慧养猪管理系统的效率和及时性。
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于云边端协同的智慧养猪管理系统，其特征在于，所述管理系统包括：
现场级端计算终端，用于收集本地数据，并进行实时处理；
养殖场级边缘计算终端，与所述现场级端计算终端连接，部署在养殖场中心机房，用于管理所述养殖场的业务和计算所述养殖场的数据；
中心云计算平台，与所述养殖场级边缘计算终端连接，用于处理所述养殖场的数据。
2.根据权利要求1所述的一种基于云边端协同的智慧养猪管理系统，其特征在于，所述现场级端计算终端具体包括：网络传输模块、现场级智慧养殖管理模块和端边协同模块；
所述网络传输模块包括以太网、WiFi、Zigbee方式与养殖现场的环境传感器、设备传感器、耳标传感器、高清摄像头相连接，进行现场环境、设备、牲畜体征、牲畜行为等数据和视频的收集；
所述网络传输模块包括以4G、5G、以太网方式与养殖场级边缘计算相连接，用于上传数据；
所述现场级智慧养殖管理模块，用于根据养殖场级边缘计算平台发送的数据模型和管理规则，将收集的本地数据进行分析和处理，获得处理结果；
根据所述处理结果进行相应的养殖管理和设备管理，是将所述处理结果和操作结果传送到养殖场级边缘计算进行管理数据的同步；
端边协同模块，用于协同边缘计算和端计算。
3.根据权利要求1所述的一种基于云边端协同的智慧养猪管理系统，其特征在于，所述养殖场级边缘计算终端具体包括：养殖场级智慧管理系统和云边端协同模块；
所述养殖场级智慧管理系统，用于整个本地养殖场的数据计算和业务管理；
云边端协同模块，用于实现云边协同和边端协同。
4.根据权利要求1所述的一种基于云边端协同的智慧养猪管理系统，其特征在于，所述中心云计算平台具体包括：中心级智慧养殖管理系统和云边协同模块；
所述中心级智慧养殖管理系统，用于根据多个养殖场级智慧管理系统的历史数据更新养殖方式和数据模型；
所述云边协同模块，用于接收边缘计算平台传送的数据并处理。
5.一种基于云边端协同的智慧养猪管理方法，应用于权利要求1-4所述的管理方法，其特征在于，所述管理方法包括：
收集养猪场本地的数据，并进行实时处理，获得处理结果数据；
根据所述处理结果数据管理所述养殖场的业务和计算所述养殖场的数据，获得计算结果；
将所述计算结果发送至中心云计算平台进行处理。
6.根据权利要求5所述的一种基于云边端协同的智慧养猪管理方法，其特征在于，所述收集养猪场本地的数据，并进行实时处理，获得处理结果数据具体包括：
收集现场环境、设备、牲畜体征、牲畜行为数据和视频数据，获得收集数据；
根据养殖场级边缘计算平台发送的数据模型和管理规则，将所述收集数据分析和处理，获得处理结果；
根据所述处理结果进行相应的养殖管理和设备管理；将所述处理结果和操作结果传送到养殖场级边缘计算同步管理数据；
将所述收集数据进行分析拆解，将需要养殖场级边缘计算帮助处理的数据传送到边缘计算平台，并接收结果反馈给现场级养殖管理模块。
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