CN114584544A - 煤矿智能云盒系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提出一种煤矿智能云盒系统，其中，煤矿智能云盒系统包括云端和边缘端云盒，其中，边缘端云盒，用于承载按照云盒微服务架构设计的执行程序，其中，按照云盒微服务架构设计的执行程序是由煤矿业务组成的多个微服务，云端，用于对边缘端云盒的监控、管理以及运维，由此，基于边缘端云盒中多个微服务组成的云盒微服务架构设计的执行程序，实现煤矿业务的按需部署和灵活分发，并通过云端对边缘端云盒的监控、管理以及运维，实现煤矿智能云盒系统实时互联与协同控制，提供对煤矿业务系统的远程访问和运维支持，有效提高煤矿业务智能化。

Description

煤矿智能云盒系统
技术领域
本申请涉及边缘计算技术领域，尤其涉及一种煤矿智能云盒系统。
背景技术
目前，针对煤矿业务数据海量增长，监测联网、多系统融合等业务系统对数据实时性要求的不断提高，定制化需求不断增强，以及因煤矿内外网隔离造成的无法通过互联网安全访问内网系统数据、远程运维困难，相关技术中，煤矿软件系统多采用单体架构或是垂直架构设计以及面向服务架构设计，但单体架构或是垂直架构设计的维护和扩展难度比较高，面向服务架构设计之间的服务会出现松耦合，会相互影响，故亟需一种更智能的煤矿业务系统。
发明内容
本申请提出一种煤矿智能云盒系统、方法、电子设备和存储介质。
本申请第一方面实施例提出了一种煤矿智能云盒系统，所述煤矿智能云盒系统包括云端和边缘端云盒，其中：所述边缘端云盒，用于承载按照云盒微服务架构设计的执行程序，其中，所述按照云盒微服务架构设计的执行程序是由煤矿业务组成的多个微服务；所述云端，用于对所述边缘端云盒的监控、管理以及运维。
在本申请的一个实施例中，所述边缘端云盒包括边缘硬件层、边缘底座层、边缘容器层和边缘环境层，其中：所述边缘硬件层，用于承载所述云盒微服务架构；所述边缘底座层，用于管理所述云盒微服务架构；所述边缘容器层，用于将所述多个微服务部署在不同的容器中；所述边缘环境层，用于提供所述云盒微服务架构的运行环境。
在本申请的一个实施例中，所述云端包括资源监控模块、运维部署模块、微服务镜像管理模块和可视化网页Web平台模块，其中：所述资源监控模块，用于对所述边缘端云盒进行监控；所述运维部署模块，用于部署并调试所述边缘端云盒；所述微服务镜像管理模块，用于在镜像仓库中管理第三方开发的微服务镜像以及所述多个微服务各自对应的微服务镜像；所述可视化Web平台模块，用于对所述边缘端云盒各项监测指标以及所述云端服务的运行状况进行可视化显示。
在本申请的一个实施例中，所述煤矿智能云盒系统还包括客户端，其中：所述客户端与所述边缘端云盒连接，用于配置所述边缘端云盒的初始化配置；所述运维部署模块，还用于对所述初始化配置进行认证，并在认证通过的情况下，与所述边缘端云盒建立长连接，并通过所述长连接将所述初始化配置发送给所述边缘端云盒。
在本申请的一个实施例中，所述运维部署模块还用于获取所述客户端发送的远程维护指令，并将所述远程维护指令通过云端端口转发给所述边缘端云盒；所述边缘端云盒还用于接收所述远程维护指令，并建立反向隧道，以基于远程维护指令进行远程维护所述边缘端云盒。
在本申请的一个实施例中，在所述基于远程维护指令进行远程维护所述边缘端云盒之后，所述运维部署模块还用于获取客户端发送的远程维护结束指令，并将所述远程维护结束指令通过云端端口转发给所述边缘端云盒；所述边缘端云盒还用于接收所述远程维护结束指令，以关闭所述反向隧道。
本申请提出一种煤矿智能云盒系统，其中，煤矿智能云盒系统包括云端和边缘端云盒，其中，边缘端云盒，用于承载按照云盒微服务架构设计的执行程序，其中，按照云盒微服务架构设计的执行程序是由煤矿业务组成的多个微服务，云端，用于对边缘端云盒的监控、管理以及运维，由此，基于边缘端云盒中多个微服务组成按照云盒微服务架构设计的执行程序，实现煤矿业务的按需部署和灵活分发，并通过云端对边缘端云盒的监控、管理以及运维，实现煤矿智能云盒系统实时互联与协同控制，提供对煤矿业务系统的远程访问和运维支持，有效提高煤矿业务智能化。
上述可选方式所具有的其他效果将在下文中结合具体实施例加以说明。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本申请一个实施例的煤矿智能云盒系统的结构示意图；
图2是本申请一个实施例的煤矿边缘端云盒微服务架构；
图3是本申请一个实施例的边缘端云盒管理平台概览页面原型图；
图4是本申请一个实施例的边缘端云盒注册机制图；
图5是本申请一个实施例的基于SSH反向隧道的运维网络时序图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的煤矿智能云盒系统。
图1是本申请一个实施例的煤矿智能云盒系统的结构示意图。
如图1所示，本申请实施例的煤矿智能云盒系统，包括：云端101和边缘端云盒102，其中：
在一些实施例中，上述云端101可以为云平台，但不仅限于此，用于对边缘端云盒102的业务数据的监控、管理以及远程运维。
在一些实施例中，边缘端云盒102可以用于承载按照云盒微服务架构设计的执行程序，其中，按照云盒微服务架构设计的执行程序是由煤矿业务组成的多个微服务。
在一些实施例中，上述边缘端云盒102可以选用基于计算机指令微处理器(Advanced RISC Machines，Arm)架构的树莓派(Raspberry Pi 4B)作为边缘端云盒102的嵌入式开发平台。
在一些实施例中，为了方便用户操作，可以在边缘端云盒102中内置任何语言的操作系统，例如，该语言可以为中文，但不仅限于此。
在另一些实施例中，如图2所示，可以在边缘端云盒102中部署应用容器引擎Docker环境，然后根据煤矿业务不同把边缘端云盒102中的云盒微服务架构拆分为多个可以独立部署的微服务，每个微服务打包成docker镜像进行发布，每个镜像只专注于业务本身且在需要时加载，由此，实现了煤矿业务系统的按需部署和灵活分发，方便了用户后期的维护和扩展。
具体地，可以按照云盒微服务架构把设计的执行程序分为煤矿业务组成的多个通用微服务，以及由煤矿业务组成的多个业务微服务两种类型，一方面可以把通用微服务固化在边缘端云盒102中，其中，多个通用微服务可以包含文件服务、数据库服务、日志管理、权限管理、消息通知功能模块，但不仅限于此。另一方面，一些与煤矿业务系统结合较为紧密的功能模块则根据需求以业务微服务的形式进行开发部署，其中，多个业务微服务可以包括安全监测、人员监测、排水监测、供电监测、灾害预警等，但不仅限此，如图2所示。
在一些实施例中，如图1所示，边缘端云盒102包括边缘硬件层、边缘底座层、边缘容器层和边缘环境层，其中：
边缘硬件层，用于承载云盒微服务架构。
具体地，边缘端云盒102的基础硬件设备，是云盒微服务架构运行的载体，其中，上述基础硬件设备可以是计算机，但不仅限于此。
边缘底座层，用于管理云盒微服务架构。
具体地，边缘底座层可以管理云盒微服务架构的操作系统、系统安全性、驱动适配与优化，并作为边缘硬件层的管理器。
边缘容器层，用于将多个微服务部署在不同的容器中。
具体地，边缘容器层按照煤矿业务对云盒微服务框架进行分类，以得到多个业务对应的微服务，并以微服务的形式将煤矿业务不同功能类别的微服务部署在容器中。
边缘环境层，用于提供云盒微服务架构的运行环境。
具体地，边缘环境层可以提供负责终端设备管理的边缘控制台、负责微服务治理和调用的应用程序接口(Application Programming Interface，API)网关以及负责与云端101对接的云边协同组件，以组成云盒微服务架构数据交互的运行环境。
在一些实施例中，如图1所示，云端101包括资源监控模块、运维部署模块、微服务镜像管理模块和可视化网页Web平台模块，其中：
资源监控模块，用于对边缘端云盒102进行监控。
在一些实施例中，上述资源监控模块主要包括四个部分：数据采集单元、数据处理单元、应用监控单元、监控告警单元。
其中，数据采集单元可从边缘端云盒102中获取煤矿业务数据，并将获取的煤矿业务数据输入到数据处理单元中。对应地，数据处理单元对煤矿业务数据进行过滤，以得到过滤后的目标煤矿业务数据。对应地，应用监控单元对目标煤矿业务数据进行监控。
其中，监控警告单元与应用监控单元连接，在应用监控单元监控的目标煤矿业务数据出现异常时，监控告警单元发出警告，以方便运维人员即时处理警告。
具体地，资源监控模块可以从边缘端云盒102的边缘硬件层、边缘容器层、边边缘环境层三个维度进行监控，其中，资源监控模块主要监控指标包含边缘硬件层中的基础硬件设备和边缘容器层中容器的中央处理器(central processing unit，CPU)、内存、文件存储、网络输入/输出(Input/Output，I/O)资源的使用情况，以及容器应用的响应时间、单位查询速度(Queries-per-second，QPS)，此外，用户也可根据需要对监控指标进行自行定义设置，但不仅限于此，该是实施例对此不做具体限定。
运维部署模块，用于部署并调试边缘端云盒102。
具体地，运维部署模块主要包括四个部分，分别是云盒注册、自动化部署、远程配置、日志管理。
其中，云盒注册，用于对边缘端云盒102发出的注册申请进行认证和授权，在通过授权后，边缘端云盒102可自动加载注册申请信息中认证和授权后的业务微服务。
自动化部署，用于平台根据需要对所有边缘端云盒102自动化部署，用户上传应用镜像后，可通过自动化运维工具Ansible实现一键把应用镜像自动部署到指定的边缘端云盒102或边缘端云盒集群中。
远程配置，用于可以远程进入容器内部，对边缘端云盒102进行远程配置和调试。
日志模块，用于用户可以远程查看边缘端云盒102的日志，方便基于日志进行错误分析和诊断。
微服务镜像管理模块，用于在镜像仓库中管理第三方开发的微服务镜像以及多个微服务各自对应的微服务镜像。
具体地，微服务镜像管理模块可构建边缘端云盒102对应的私有镜像仓库,并使用私有镜像仓对第三方开发的微服务镜像以及多个微服务各自对应的微服务镜像进行统一的管理。
其中，镜像仓库的管理主要包括镜像的构建、上传、下载、删除以及查看操作日志等。此外，用户可以通过上传组合映像命令的文本文档Dockerfile实现镜像的构建和上传镜像仓库，实现镜像的更新、删除、下载等，也可通过镜像仓库的操作日志对镜像进行审计，但不仅限于此。
可视化Web平台模块，用于对边缘端云盒102各项监测指标以及云端101服务的运行状况进行可视化显示。
其中，万维网(World Wide Web，Web)可视化平台，可以包括资源监控数据实时可视化部分、平台、部署管理可视化，如图3所示。
具体地，在本实施例中，可视化Web平台模块是用户通过Web界面操作边缘端云盒102的管理平台界面，可视化Web可以有效屏蔽底层分布式系统细节，从而降低用户对边缘端云盒102的操作门槛和使用难度。
在一些实施例中，煤矿智能云盒系统还包括客户端(图中未示出)客户端与边缘端云盒102连接，用于配置边缘端云盒102的初始化配置。
云端101的运维部署模块，还用于对初始化配置进行认证，并在认证通过的情况下，与边缘端云盒102建立长连接，并通过长连接将初始化配置发送给边缘端云盒102，从而建立云端101与边缘端云盒102的长连接，实现对煤矿端内网业务系统的远程初始化配置。
在一些实施例中，客户端通过云端对边缘端云盒102进行初始化配置时，客户端、边缘端云盒102和云端101这三者之间的交互流程示意图，如图4所示，下面结合图4对初始化配置的过程进行进一步描述。
具体地，边缘端云盒102首次通电运行时自动启动其注册机制，客户端可以通过扫描边缘端云盒102二维码的方式连接其无线网络(WIrelessFIdelity，WIFI)热点，并自动跳转至边缘端云盒102初始化配置界面，从而云端101的运维部署模块对初始化配置界面的初始配置信息进行认证并执行相应微服务授权，并在认证通过的情况下，边缘端云盒102拉取被授权的云端101微服务镜像并启动运行，并与云端101建立全双工通信协议Websocket长连接，以正式进入工作模式。
其中，初始化配置界面的初始配置信息可以包括使用者身份标识号(Identitydocument，ID)、网络信息(边缘端云盒102自身的IP、子网掩码、网关、域名系统(DomainName System，DNS))以及申请购买的软件应用(特定的业务微服务)，但不仅限于此。
在一些实施例中，在边缘端云盒102完成注册并与云联建立Websocket长连接进入工作状态之后，如图5所示，客户端通过云端101进行远程访问边缘端云盒102的一种实施方式为，云端101的运维部署模块获取客户端发送的远程维护指令，并将远程维护指令通过云端101端口转发给边缘端云盒102，边缘端云盒102还用于接收远程维护指令，并建立反向隧道，以基于远程维护指令进行远程维护边缘端云盒102,在基于远程维护指令进行远程维护边缘端云盒102之后，云端101的运维部署模块还用于获取客户端发送的远程维护结束指令，并将远程维护结束指令通过云端101端口转发给边缘端云盒102，以关闭反向隧道。
其中，反向隧道可以为反向安全远程登录服务(Secure Shell，SSH)隧道，但不仅限于此。
具体地，如图5所示,运维人员可以通过客户端向云端101发送远程维护指令，并通过云端101特定的Websocket长连接端口转发到边缘端云盒102，从而边缘端云盒102主动创建反向SSH隧道，从而让远程客户端发送的远程维护指令经过云端101端口转发到边缘端云盒102的网际互连协议(Internet Protocol，IP)和指定端口上，在基于远程维护指令进行远程维护边缘端云盒102之后，运维人员可以通过客户端向域云端101发送远程维护结束指令，并将远程维护结束指令通过云端101特定的Websocket长连接端口转发给边缘端云盒102，以控制边缘端云盒102关闭反向SSH隧道。
综上，本申请提出一种煤矿智能云盒系统，其中，煤矿智能云盒系统包括云端和边缘端云盒，其中，边缘端云盒，用于承载按照云盒微服务架构设计的执行程序，其中，按照云盒微服务架构设计的执行程序是由煤矿业务组成的多个微服务，云端，用于对边缘端云盒的监控、管理以及运维，由此，基于边缘端云盒中多个微服务组成按照云盒微服务架构设计的执行程序，实现煤矿业务的按需部署和灵活分发，并通过云端对边缘端云盒的监控、管理以及运维，实现煤矿智能云盒系统实时互联与协同控制，提供对煤矿业务系统的远程访问和运维支持，有效提高煤矿业务智能化。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。另外，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的数量。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种煤矿智能云盒系统，其特征在于，所述煤矿智能云盒系统包括云端和边缘端云盒，其中：
所述边缘端云盒，用于承载按照云盒微服务架构设计的执行程序，其中，所述按照云盒微服务架构设计的执行程序是由煤矿业务组成的多个微服务；
所述云端，用于对所述边缘端云盒的监控、管理以及运维。
2.如权利要求1所述的煤矿智能云盒系统，其特征在于，所述边缘端云盒包括边缘硬件层、边缘底座层、边缘容器层和边缘环境层，其中：
所述边缘硬件层，用于承载所述云盒微服务架构；
所述边缘底座层，用于管理所述云盒微服务架构；
所述边缘容器层，用于将所述多个微服务部署在不同的容器中；
所述边缘环境层，用于提供所述云盒微服务架构的运行环境。
3.如权利要求1所述的煤矿智能云盒系统，其特征在于，所述云端包括资源监控模块、运维部署模块、微服务镜像管理模块和可视化网页Web平台模块，其中：
所述资源监控模块，用于对所述边缘端云盒进行监控；
所述运维部署模块，用于部署并调试所述边缘端云盒；
所述微服务镜像管理模块，用于在镜像仓库中管理第三方开发的微服务镜像以及所述多个微服务各自对应的微服务镜像；
所述可视化Web平台模块，用于对所述边缘端云盒各项监测指标以及所述云端服务的运行状况进行可视化显示。
4.如权利要求3所述的煤矿智能云盒系统，其特征在于，所述煤矿智能云盒系统还包括客户端，其中：
所述客户端与所述边缘端云盒连接，用于配置所述边缘端云盒的初始化配置；
所述运维部署模块，还用于对所述初始化配置进行认证，并在认证通过的情况下，与所述边缘端云盒建立长连接，并通过所述长连接将所述初始化配置发送给所述边缘端云盒。
5.如权利要求4所述的煤矿智能云盒系统，其特征在于，所述运维部署模块还用于获取所述客户端发送的远程维护指令，并将所述远程维护指令通过云端端口转发给所述边缘端云盒；
所述边缘端云盒还用于接收所述远程维护指令，并建立反向隧道，以基于远程维护指令进行远程维护所述边缘端云盒。
6.如权利要求5所述的煤矿智能云盒系统，其特征在于，在所述基于远程维护指令进行远程维护所述边缘端云盒之后，所述运维部署模块还用于获取客户端发送的远程维护结束指令，并将所述远程维护结束指令通过云端端口转发给所述边缘端云盒；
所述边缘端云盒还用于接收所述远程维护结束指令，以关闭所述反向隧道。
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