CN115242667A - 5g云边端结合的数采分析系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种5G云边端结合的数采分析系统及方法，该系统包括：连接设备端和端计算机网关的5G通信模块，端计算机网关，设置在边缘服务器的数据处理模块，和设置在云侧的数据分析模块；端计算机网关用于通过5G通信模块从设备端采集设备运行数据，将设备运行数据发送至数据处理模块；数据处理模块用于基于多种时间粒度对设备运行数据进行多次汇总，将汇总后的设备运行数据发送至数据分析模块，多种时间粒度中任一种时间粒度对应多次汇总中的至少一次汇总；数据分析模块用于从数据处理模块基于多种维度对汇总后的设备运行数据进行多次统计分析，获得多维度数据统计分析结果，多种维度中任一种维度对应多次统计分析中的至少一次统计分析。
Description
技术领域
本发明涉及数据监测技术领域，尤其涉及一种5G云边端结合的数采分析系统及方法。
背景技术
随着制造业技术的不断发展、自动化水平的不断提高，智能设备越来越多，但目前对于设备数据的管理并不规范，设备数据的采集、处理、统计模式千差万别，导致最终的统计结构单一，不便于数据的监管和分析。
发明内容
本发明提供一种5G云边端结合的数采分析系统及方法，用以解决现有技术中设备数据统计结构单一不便于数据的监管和分析的缺陷，实现全面、高效且准确地分析设备运行数据，丰富设备运行数据的形式，提高数据的监管和分析可行性。
本发明提供一种5G云边端结合的数采分析系统，所述数采分析系统包括：用于连接设备端和端计算机网关的5G通信模块，所述端计算机网关，设置在边缘服务器的数据处理模块，和设置在云侧的数据分析模块；
其中，所述端计算机网关用于通过所述5G通信模块从所述设备端采集设备运行数据，以及将所述设备运行数据发送至所述数据处理模块；
所述数据处理模块用于从所述端计算机网关接收所述设备运行数据，基于多种时间粒度对所述设备运行数据进行多次汇总，以及将汇总后的设备运行数据发送至数据分析模块，其中，所述多种时间粒度中任一种时间粒度对应所述多次汇总中的至少一次汇总；
所述数据分析模块用于从数据处理模块接收所述汇总后的设备运行数据，基于多种维度对所述汇总后的设备运行数据进行多次统计分析，获得多维度数据统计分析结果，其中，所述多种维度中任一种维度对应所述多次统计分析中的至少一次统计分析。
根据本发明提供的一种5G云边端结合的数采分析系统，所述多种时间粒度包括以下至少一项：
A分钟级、B小时级、C天级、D周级、E月级、M年级；其中，A、B、C、D、E、M均为大于0的实数。
根据本发明提供的一种5G云边端结合的数采分析系统，所述多种维度包括以下至少一项：
设备维度、企业维度、区域维度、行业维度、时间维度。
根据本发明提供的一种5G云边端结合的数采分析系统，所述端计算网关还用于对所述设备运行数据进行预处理。
根据本发明提供的一种5G云边端结合的数采分析系统，所述预处理包括：
对所述设备运行数据的数据格式的规范化处理。
根据本发明提供的一种5G云边端结合的数采分析系统，所述数采分析系统还包括：设置在边缘服务器的实时监控模块，所述实时监控模块用于基于所述设备运行数据对所述设备的告警和/或能耗进行实时监控。
根据本发明提供的一种5G云边端结合的数采分析系统，所述数采分析系统还包括：数据展示模块，用于展示以下至少一项：
来自边缘服务器的设备运行数据；
所述多次统计分析的结果；
所述多维度数据统计分析结果。
根据本发明提供的一种5G云边端结合的数采分析系统，所述云侧和所述设备端之间采用MQTT通信。
根据本发明提供的一种5G云边端结合的数采分析系统，所述数采分析系统还包括：设置在云侧的数据推送模块，所述数据推送模块用于通过WebSocket将所述多次统计分析的结果和/或所述多维度数据统计分析结果实时推送到用户设备。
根据本发明提供的一种5G云边端结合的数采分析系统，所述统计分析是基于人工智能算法和大数据分析完成的。
本发明提供一种5G云边端结合的数采分析方法，包括：
用于通过5G通信模块从所述设备端采集设备运行数据；
基于多种时间粒度对所述设备运行数据进行多次汇总，其中，所述多种时间粒度中任一种时间粒度对应所述多次汇总中的至少一次汇总；
基于多种维度对所述汇总后的设备运行数据进行多次统计分析，获得多维度数据统计分析结果，其中，所述多种维度中任一种维度对应所述多次统计分析中的至少一次统计分析。
本发明提供的5G云边端结合的数采分析系统及方法，以5G网络、端计算网关、边缘计算服务器为依托，实行设备运行数据的采集、多时间粒度的处理、和多维度的统计分析，实现全面、高效且准确地分析设备运行数据，丰富设备运行数据的形式，提高数据的监管和分析可行性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明提供的5G云边端结合的数采分析系统的结构示意图之一；
图2是本发明提供的5G云边端结合的数采分析方法的流程示意图之一；
图3是本发明提供的5G云边端结合的数采分析方法的流程示意图之二。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1-图3描述本发明的5G云边端结合的数采分析系统及方法。
图1是本发明提供的5G云边端结合的数采分析系统的结构示意图之一；如图1所示，所述数采分析系统100包括：用于连接设备端和端计算机网关的5G通信模块110，所述端计算机网关120，设置在边缘服务器的数据处理模块130，和设置在云侧的数据分析模块140；
其中，所述端计算机网关用于通过所述5G通信模块从所述设备端采集设备运行数据，以及将所述设备运行数据发送至所述数据处理模块；
所述数据处理模块用于从所述端计算机网关接收所述设备运行数据，基于多种时间粒度对所述设备运行数据进行多次汇总，以及将汇总后的设备运行数据发送至数据分析模块，其中，所述多种时间粒度中任一种时间粒度对应所述多次汇总中的至少一次汇总；
所述数据分析模块用于从数据处理模块接收所述汇总后的设备运行数据，基于多种维度对所述汇总后的设备运行数据进行多次统计分析，获得多维度数据统计分析结果，其中，所述多种维度中任一种维度对应所述多次统计分析中的至少一次统计分析。
具体来说，5G云边端结合的数采分析系统可以对企业的设备、园区内的设备、仪器等设备的设备运行数据进行采集、处理和统计分析，实现设备运行情况的精细化管理，可以达到为企业的设备、园区内的设备、仪器等设备节能增效的目的。
具体来说，5G是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，是实现人机物互联的网络基础设施。
具体来说，边缘计算是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。
可选地，随着5G通信技术的发展，5G技术为数采工作提供了一个新思路。本发明通过设置5G通信模块，连接设备端和端计算机网关，且端计算机网关通过所述5G通信模块从所述设备端采集设备运行数据，利用5G的大带宽、低迟延特性，保证了设备运行数据的采集的高效性和实时性。
可选地，端计算机网关可以将设备运行数据上报给边缘服务器侧的数据处理模块；
可选地，设备端可以实现数据数字化，通过对设备端安装5G设备或者基于现有设备进行数据对接，实现设备数据通过5G模块传输到端计算网关。
可选地，边缘服务器侧可以对设备运行数据进行数据解析并缓存在本地；
可选地，边缘服务器侧的数据处理模块可以对设备运行数据分别按不同的时间粒度进行多次汇总，获得多种时间粒度的汇总后的设备运行数据；
比如，汇总第一时间段的设备运行数据、第二时间段的设备运行数据、…、第N时间段的设备运行数据，其中每一时间段的时长基于时间粒度确定；比如，若时间粒度是1小时，则可以汇总某日0点至1点的设备运行数据、1点至2点的设备运行数据、…、23点至24点的设备运行数据；
可选地，边缘服务器侧的数据处理模块可以将汇总后的设备运行数据发送给云侧；
可选地，云侧的数据分析模块获取到汇总后的设备运行数据后，可以对汇总后的设备运行数据，基于多种维度进行统计分析与存储，可以实现用户从不同维度查看统计分析结果，还可以进一步对多种维度的统计分析结果进行交叉统计分析，获得多维度数据统计分析结果，实现对设备运行数据的精准管理。
可选地，本发明提供的5G云边端结合的数采分析系统可以采集、处理和统计分析来自不同的园区或仪器或企业的设备运行数据；
可选地，不同的园区或仪器或企业的设备对应不同的边缘服务器，但这些边缘服务器可以共用一个或多个云侧；
可选地，云侧可以对来自不同的园区或仪器或企业的设备运行数据进行数据隔离，保证数据的安全性。
本发明提供的5G云边端结合的数采分析系统，以5G网络、端计算网关、边缘计算服务器为依托，实行设备运行数据的采集、多时间粒度的处理、和多维度的统计分析，实现全面、高效且准确地分析设备运行数据，丰富设备运行数据的形式，提高数据的监管和分析可行性。
可选地，所述多种时间粒度包括以下至少一项：
A分钟级、B小时级、C天级、D周级、E月级、M年级；其中，A、B、C、D、E、M均为大于0的实数。
可选地，边缘服务器侧的数据处理模块对设备运行数据分别按不同的时间粒度进行多次汇总时，可以基于A分钟级、B小时级、C天级、D周级、E月级、M年级中的一种或多种时间粒度分别进行汇总；
比如，边缘服务器侧的数据处理模块可以对设备运行数据进行15分钟级、30分钟级、小时级、天级、周级、和月级的汇总。
可选地，所述多种维度包括以下至少一项：
设备维度、企业维度、区域维度、行业维度、时间维度。
可选地，云侧的数据分析模块对汇总后的设备运行数据基于多种维度进行统计分析时，可以是基于设备维度、企业维度、区域维度、行业维度、时间维度中的一种或多种时间粒度分别进行统计分析，进一步可以实现设备运行数据从设备维度、企业维度、区域维度、行业维度及时间维度等多维度交叉处理统计分析。
比如，基于企业维度进行统计分析时，可以统计分析企业A的设备运行数据，统计分析企业B的设备运行数据，还可以对两企业的设备运行数据进行比较；
比如，基于区域维度进行统计分析时，可以统计第一区域的所有设备的设备运行数据，统计第二区域的所有设备的设备运行数据，还可以对两区域的设备运行数据进行比较，其中，第一区域和第二区域可以是用户自定义的或预设的，可以是用户基于需求确定的，还可以是更多的区域，在此不作限定；
比如，基于企业维度进行统计分析时，可以统计分析企业A的以1周为时间粒度汇总的设备运行数据，统计分析企业B的以1周为时间粒度汇总的设备运行数据，还可以对两企业的设备运行数据进行比较；
可选地，所述端计算网关还用于对所述设备运行数据进行预处理。
可选地，端计算网关在采集到设备运行数据后，还可以对设备运行数据进行预处理，并将进行了预处理的设备运行数据提供给边缘服务器的数据处理模块进行数据处理。
可选地，端计算网关可以对设备运行数据进行预处理，保证设备运行数据在后续边缘服务器侧和云侧时更易处理与统计。
可选地，所述预处理包括：
对所述设备运行数据的数据格式的规范化处理。
可选地，端计算机网关在对设备运行数据进行预处理时，可以是对设备运行数据进行数据格式的规范化处理，比如统一数据格式和/或精度等等。
可选地，端计算机网关在对设备运行数据进行数据格式的规范化处理时，可以是基于设备运行数据对应的设备或园区或企业或仪器所特有的数据格式进行规范化处理。
可选地，所述数采分析系统还包括：设置在边缘服务器的实时监控模块，所述实时监控模块用于基于所述设备运行数据对所述设备的告警和/或能耗进行实时监控。
可选地，边缘服务器可以通过实时监控模块，基于设备数据告警规则，实现对设备告警和/或能耗的实时监控，实现数据实时告警监测、告警工单生成等。
可选地，边缘服务器监测告警时还可以向云侧上报告警数据，云侧还可以将告警数据发送至用户设备，或者通过数据展示模块展示给用户。
可选地，所述数采分析系统还包括：数据展示模块，用于展示以下至少一项：
来自边缘服务器的设备运行数据；
所述多次统计分析的结果；
所述多维度数据统计分析结果。
可选地，数采分析系统还可以通过数据展示模块将多次统计分析的结果和/或所述多维度数据统计分析结果(多维度交叉统计分析的结果)进行展示，以方便用户在数采分析系统查看，可以有效帮助用户对设备运行情况的了解，实现设备运行状态的健康度评测，为对用户针对设备运行决策提供决策依据。
可选地，边缘服务器还可以将未经数据处理(汇总)的设备运行数据发送给云侧，云侧可以通过数据展示模块展示来自边缘服务器的设备运行数据。
可选地，所述云侧和所述设备端之间采用MQTT通信。
可选地，本发明可以采用MQTT即消息队列遥测传输协议，即基于发布/订阅(publish/subscribe)模式的“轻量级”通讯协议；
可选地，本发明的云侧获取设备运行数据采用MQTT通信，可以以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。
可选地，所述数采分析系统还包括：设置在云侧的数据推送模块，所述数据推送模块用于通过WebSocket将所述多次统计分析的结果和/或所述多维度数据统计分析结果实时推送到用户设备。
可选的，本发明通过WebSocket将所述多次统计分析的结果和/或所述多维度数据统计分析结果实时推送到用户设备，可以使得用户十分便捷地获知设备运行情况，帮助用户高效地检测设备运行情况。
可选地，所述统计分析是基于人工智能算法和大数据分析完成的。
可选地，云侧在基于多维度对汇总后的设备运行数据进行统计分析时，可以是基于人工智能算法和大数据分析技术对汇总后的设备运行数据进行统计分析；
需要说明的是，相关技术中只要是可以实现基于多维度对汇总后的设备运行数据进行统计分析的人工智能算法和/或大数据分析技术均适用于本发明。
本发明提供的5G云边端结合的数采分析系统，以5G网络、端计算网关、边缘计算服务器为依托，实行设备运行数据的采集、多时间粒度的处理、和多维度的统计分析，实现全面、高效且准确地分析设备运行数据，丰富设备运行数据的形式，提高数据的监管和分析可行性。
本发明以5G网络、端计算网关、边缘服务器为依托，借助大数据、人工智能、MQTT、WebSocket等技术，实现设备运行数据实时采集和发送、设备运行数据实时统计分析、设备运行数据实时预警功能。本发明利用5G网络、端计算网关、边缘服务器对接数字化设备，也能对传统设备通过5G改造实现数据采集；同时本发明实现端计算网关数据预处理、边缘服务器对数据进行统计处理，确保数据到云侧都是统一规范的数据格式，减轻云侧的数据处理压力。
下面对本发明提供的5G云边端结合的数采分析方法进行描述，下文描述的5G云边端结合的数采分析方法与上文描述的5G云边端结合的数采分析系统可相互对应参照。
图2是本发明提供的5G云边端结合的数采分析方法的流程示意图之一；如图2所示，该5G云边端结合的数采分析方法的执行主体可以是本发明提供的5G云边端结合的数采分析系统，该方法包括：
步骤200，用于通过5G通信模块从所述设备端采集设备运行数据；
步骤210，基于多种时间粒度对所述设备运行数据进行多次汇总，其中，所述多种时间粒度中任一种时间粒度对应所述多次汇总中的至少一次汇总；
步骤220，基于多种维度对所述汇总后的设备运行数据进行多次统计分析，获得多维度数据统计分析结果，其中，所述多种维度中任一种维度对应所述多次统计分析中的至少一次统计分析。
具体来说，5G云边端结合的数采分析系统可以对企业的设备、园区内的设备、仪器等设备的设备运行数据进行采集、处理和统计分析，实现设备运行情况的精细化管理，可以达到为企业的设备、园区内的设备、仪器等设备节能增效的目的。
具体来说，5G是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，是实现人机物互联的网络基础设施。
具体来说，边缘计算是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。
可选地，随着5G通信技术的发展，5G技术为数采工作提供了一个新思路。本发明通过设置5G通信模块，连接设备端和端计算机网关，且端计算机网关通过所述5G通信模块从所述设备端采集设备运行数据，利用5G的大带宽、低迟延特性，保证了设备运行数据的采集的高效性和实时性。
可选地，5G云边端结合的数采分析系统中的端计算机网关可以将设备运行数据上报给边缘服务器侧的数据处理模块；
可选地，设备端可以实现数据数字化，通过对设备端安装5G设备或者基于现有设备进行数据对接，实现设备数据通过5G模块传输到端计算网关。
可选地，5G云边端结合的数采分析系统中的边缘服务器侧可以对设备运行数据进行数据解析并缓存在本地；
可选地，5G云边端结合的数采分析系统中的边缘服务器侧的数据处理模块可以对设备运行数据分别按不同的时间粒度进行多次汇总，获得多种时间粒度的汇总后的设备运行数据；
可选地，5G云边端结合的数采分析系统中的边缘服务器侧的数据处理模块可以将汇总后的设备运行数据发送给云侧；
可选地，5G云边端结合的数采分析系统中的云侧的数据分析模块获取到汇总后的设备运行数据后，可以对汇总后的设备运行数据，基于多种维度进行统计分析与存储，可以实现用户从不同维度查看统计分析结果，还可以进一步对多种维度的统计分析结果进行交叉统计分析，获得多维度数据统计分析结果，实现对设备运行数据的精准管理。
可选地，本发明提供的5G云边端结合的数采分析系统可以采集、处理和统计分析来自不同的园区或仪器或企业的设备运行数据；
可选地，不同的园区或仪器或企业的设备对应不同的边缘服务器，但这些边缘服务器可以共用一个或多个云侧；
可选地，5G云边端结合的数采分析系统中的云侧可以对来自不同的园区或仪器或企业的设备运行数据进行数据隔离，保证数据的安全性。
本发明提供的5G云边端结合的数采分析方法，以5G网络、端计算网关、边缘计算服务器为依托，实行设备运行数据的采集、多时间粒度的处理、和多维度的统计分析，实现全面、高效且准确地分析设备运行数据，丰富设备运行数据的形式，提高数据的监管和分析可行性。
图3是本发明提供的5G云边端结合的数采分析方法的流程示意图之二，如图3所示，用户可以在需要进行设备运行数据采集时，向云侧发送数采任务，云侧则可以向边缘服务器发送数采指令，边缘服务器可以将数采指令转发至端计算网关，端计算网关可以向设备侧(即设备端)发送数采指令以向设备端采集设备运行数据，设备端则可以进行设备运行数据的上报；端计算网关接收的初始的设备运行数据后，可以进行预处理，并发送给边缘服务器，边缘服务器中的数据处理模块可以对设备运行数据基于多时间粒度进行数据汇总统计，并监测告警，边缘服务器可以进一步将汇总后的设备运行数据发送至云侧，云侧的数据分析模块可以对设备运行数据进行多维度的统计分析，获得分析结果，并可以将分析结果发送至用户设备，或者通过数据展示模块展示给用户。
可选地，边缘服务器监测告警时还可以向云侧上报告警数据，云侧还可以将告警数据发送至用户设备，或者通过数据展示模块展示给用户。
本发明提供的5G云边端结合的数采分析方法，以5G网络、端计算网关、边缘计算服务器为依托，实行设备运行数据的采集、多时间粒度的处理、和多维度的统计分析，实现全面、高效且准确地分析设备运行数据，丰富设备运行数据的形式，提高数据的监管和分析可行性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (11)
1.一种5G云边端结合的数采分析系统，其特征在于，所述数采分析系统包括：用于连接设备端和端计算机网关的5G通信模块，所述端计算机网关，设置在边缘服务器的数据处理模块，和设置在云侧的数据分析模块；
其中，所述端计算机网关用于通过所述5G通信模块从所述设备端采集设备运行数据，以及将所述设备运行数据发送至所述数据处理模块；
所述数据处理模块用于从所述端计算机网关接收所述设备运行数据，基于多种时间粒度对所述设备运行数据进行多次汇总，以及将汇总后的设备运行数据发送至数据分析模块，其中，所述多种时间粒度中任一种时间粒度对应所述多次汇总中的至少一次汇总；
所述数据分析模块用于从数据处理模块接收所述汇总后的设备运行数据，基于多种维度对所述汇总后的设备运行数据进行多次统计分析，获得多维度数据统计分析结果，其中，所述多种维度中任一种维度对应所述多次统计分析中的至少一次统计分析。
2.根据权利要求1所述的5G云边端结合的数采分析系统，其特征在于，所述多种时间粒度包括以下至少一项：
A分钟级、B小时级、C天级、D周级、E月级、M年级；其中，A、B、C、D、E、M均为大于0的实数。
3.根据权利要求1所述的5G云边端结合的数采分析系统，其特征在于，所述多种维度包括以下至少一项：
设备维度、企业维度、区域维度、行业维度、时间维度。
4.根据权利要求1所述的5G云边端结合的数采分析系统，其特征在于，所述端计算网关还用于对所述设备运行数据进行预处理。
5.根据权利要求4所述的5G云边端结合的数采分析系统，其特征在于，所述预处理包括：
对所述设备运行数据的数据格式的规范化处理。
6.根据权利要求1所述的5G云边端结合的数采分析系统，其特征在于，所述数采分析系统还包括：设置在边缘服务器的实时监控模块，所述实时监控模块用于基于所述设备运行数据对所述设备的告警和/或能耗进行实时监控。
7.根据权利要求1所述的5G云边端结合的数采分析系统，其特征在于，所述数采分析系统还包括：数据展示模块，用于展示以下至少一项：
来自边缘服务器的设备运行数据；
所述多次统计分析的结果；
所述多维度数据统计分析结果。
8.根据权利要求1所述的5G云边端结合的数采分析系统，其特征在于，所述云侧和所述设备端之间采用MQTT通信。
9.根据权利要求1所述的5G云边端结合的数采分析系统，其特征在于，所述数采分析系统还包括：设置在云侧的数据推送模块，所述数据推送模块用于通过WebSocket将所述多次统计分析的结果和/或所述多维度数据统计分析结果实时推送到用户设备。
10.根据权利要求1所述的5G云边端结合的数采分析系统，其特征在于，所述统计分析是基于人工智能算法和大数据分析完成的。
11.一种5G云边端结合的数采分析方法，其特征在于，包括：
用于通过5G通信模块从设备端采集设备运行数据；
基于多种时间粒度对所述设备运行数据进行多次汇总，其中，所述多种时间粒度中任一种时间粒度对应所述多次汇总中的至少一次汇总；
基于多种维度对所述汇总后的设备运行数据进行多次统计分析，获得多维度数据统计分析结果，其中，所述多种维度中任一种维度对应所述多次统计分析中的至少一次统计分析。
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2022
- 2022-06-24 CN CN202210730977.3A patent/CN115242667A/zh active Pending
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