一种基于容器化设计的云边端协同计算系统和方法与流程

本发明涉及一种基于容器化设计的云边端协同计算系统和方法，属于数据存储技术领域。

背景技术：

伴随5g通信技术的普及应用边缘设备产生的数据呈指数级增长，数据由设备端产生、缓存并传送至云端，云端将最数据处理结果返回至边端并驱动设备端做出相应动作。海量数据传输对网络带宽超高要求，同时也面临巨额贷款成本，边端设备具备一定数据转换、数据处理能力变得尤为重要。边缘端设备复杂多样且无法协调统一其产生的数据也各式各样，这给数据处理产生较大难题，现有云边端协同计算方法对底层边缘端设备兼容性、扩展性较差。

技术实现要素：

本发明目的是提供了一种基于容器化设计的云边端协同计算系统和方法，不仅实现了设备的互联互通，而且部署灵活方便。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种基于容器化设计的云边端协同计算系统，包括核心层、应用层、设备层、基础系统层四大块系统服务；

核心服务层充当连接边缘设备测与云端测得中介，包含数据中心，存储边缘设备端上传的各种数据；注册中心，对所有微服务进行关联配置提供初始化配置信息，具备服务心跳监测机制监控各微服务存活状态；控制中心，用于实现边缘测或云端测对边端设备的动作请求，控制边端设备完成某一动作。；

设备层即实现将传感器接入到整个系统，用于衔接具体物理设备与系统，该事务包含但不限于一个或多个传感器、执行器、机器人iot对象，设备层依靠设备服务可对已接入物理设备上传后的数据进行抽象转换成统用数据结构；

基础服务层主要用于为各微服务提供基本支撑其中具体涉及，日志收集，对各微服务运行产生的日志进行统一收集及监控，主要用于聚合各服务日志并建立报警机制及时上报相关服务状态；系统管理，监控服务运行指标，用于启动/停止/重启各服务；

应用层用于将边端设备上传的数据进行处理、转换、分析并发送导出至某一固定地址的过程，规则引擎，赋能边缘测简单数据分析能力，通过类sql与语句分析边端设备上传数据可完成时间窗口内均值、最值计算；数据导出，对边端设备数据进行过滤、格式转换、压缩、加密等处理后导出至某一固定地址，支持mqtt、http协议导出数据可直接将数据写入非关系型数据库。

优选的，所述设备服务层包含的设备服务可接入支持modbus、mqtt、onvif通信协议的设备。

一种基于容器化设计的云边端协同计算方法，包括以下步骤：

步骤一：部署核心层、基础层，服务可选择部署至云端或者边缘端网关或者边缘端服务器，包含数据中心、注册中心、控制中心服务、日志收集及系统管理；左右微服务均注册至注册中心并提供初始配置信息，注册完成后监控各微服务运行状态同时日志聚合并输出至统一接口，系统管理服务提供各服务cpu、内存等占用信息供用户监测；

步骤二：部署设备层，该层通常部署至边缘网关用于连边缘端设备，提供支持各类通信协议的设备用于接入数据接入，设备服务将设备数据进行抽象转换供核心层、应用层使用，核心层数据中心将数据存储至本地数据库该过程可不需持久化；

步骤三：部署应用层服务，该层服务主要是根据现场需求进行选择部署，该层服务可分离式部署不具备相互依赖性；现场需要边缘测具备一定数据分析能力时可选择部署规则引擎该服务通过写入类sql语句完成数据分析需求；现场需要进行数据导出至某固定地址时可选择该服务，数据导出时可进行数据格式转换。

本发明的优点在于：本发明将提供一种将物理感应设备与信息系统进行数据交互的一种中间件服务。基于容器化设计的云边端协同计算方法重新灵活定义边端设备、边缘服务器、云端服务器间界限，基于容器化服务的设计方法提供注册中心、数据存储、数据导出、数据存储、规则引擎、系统监控等各服务且可进行灵活部署，根据实际应用场景需求使用不同的部署方案。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明具体架构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。

一种基于容器化设计的云边端协同计算系统，包括核心层、应用层、设备层、基础系统层四大块系统服务；

核心服务层充当连接边缘设备测与云端测得中介，包含数据中心，存储边缘设备端上传的各种数据；注册中心，对所有微服务进行关联配置提供初始化配置信息，具备服务心跳监测机制监控各微服务存活状态；控制中心，用于实现边缘测或云端测对边端设备的动作请求，控制边端设备完成某一动作。；

设备层即实现将传感器接入到整个系统，用于衔接具体物理设备与系统，该事务包含但不限于一个或多个传感器、执行器、机器人iot对象，设备层依靠设备服务可对已接入物理设备上传后的数据进行抽象转换成统用数据结构；

基础服务层主要用于为各微服务提供基本支撑其中具体涉及，日志收集，对各微服务运行产生的日志进行统一收集及监控，主要用于聚合各服务日志并建立报警机制及时上报相关服务状态；系统管理，监控服务运行指标，用于启动/停止/重启各服务；

应用层用于将边端设备上传的数据进行处理、转换、分析并发送导出至某一固定地址的过程，规则引擎，赋能边缘测简单数据分析能力，通过类sql与语句分析边端设备上传数据可完成时间窗口内均值、最值计算；数据导出，对边端设备数据进行过滤、格式转换、压缩、加密等处理后导出至某一固定地址，支持mqtt、http协议导出数据可直接将数据写入非关系型数据库。所述设备服务层包含的设备服务可接入支持modbus、mqtt、onvif通信协议的设备。

一种基于容器化设计的云边端协同计算方法，包括以下步骤：

步骤一：部署核心层、基础层，服务可选择部署至云端或者边缘端网关或者边缘端服务器，包含数据中心、注册中心、控制中心服务、日志收集及系统管理；左右微服务均注册至注册中心并提供初始配置信息，注册完成后监控各微服务运行状态同时日志聚合并输出至统一接口，系统管理服务提供各服务cpu、内存等占用信息供用户监测；

步骤二：部署设备层，该层通常部署至边缘网关用于连边缘端设备，提供支持各类通信协议的设备用于接入数据接入，设备服务将设备数据进行抽象转换供核心层、应用层使用，核心层数据中心将数据存储至本地数据库该过程可不需持久化；

步骤三：部署应用层服务，该层服务主要是根据现场需求进行选择部署，该层服务可分离式部署不具备相互依赖性；现场需要边缘测具备一定数据分析能力时可选择部署规则引擎该服务通过写入类sql语句完成数据分析需求；现场需要进行数据导出至某固定地址时可选择该服务，数据导出时可进行数据格式转换。

技术特征：

1.一种基于容器化设计的云边端协同计算系统，其特征在于，包括核心层、应用层、设备层、基础系统层四大块系统服务；

核心服务层充当连接边缘设备测与云端测得中介，包含数据中心，存储边缘设备端上传的各种数据；注册中心，对所有微服务进行关联配置提供初始化配置信息，具备服务心跳监测机制监控各微服务存活状态；控制中心，用于实现边缘测或云端测对边端设备的动作请求，控制边端设备完成某一动作；

设备层即实现将传感器接入到整个系统，用于衔接具体物理设备与系统，该事务包含但不限于一个或多个传感器、执行器、机器人iot对象，设备层依靠设备服务可对已接入物理设备上传后的数据进行抽象转换成统用数据结构；

基础服务层主要用于为各微服务提供基本支撑其中具体涉及，日志收集，对各微服务运行产生的日志进行统一收集及监控，主要用于聚合各服务日志并建立报警机制及时上报相关服务状态；系统管理，监控服务运行指标，用于启动/停止/重启各服务；

应用层用于将边端设备上传的数据进行处理、转换、分析并发送导出至某一固定地址的过程，规则引擎，赋能边缘测简单数据分析能力，通过类sql与语句分析边端设备上传数据可完成时间窗口内均值、最值计算；数据导出，对边端设备数据进行过滤、格式转换、压缩、加密等处理后导出至某一固定地址，支持mqtt、http协议导出数据可直接将数据写入非关系型数据库。

2.根据权利要求1所述的基于容器化设计的云边端协同计算系统，其特征在于，所述设备服务层包含的设备服务可接入支持modbus、mqtt、onvif通信协议的设备。

3.一种使用权利要求1-2任一权利要求的基于容器化设计的云边端协同计算方法，包括以下步骤：

步骤一：部署核心层、基础层，服务可选择部署至云端或者边缘端网关或者边缘端服务器，包含数据中心、注册中心、控制中心服务、日志收集及系统管理；左右微服务均注册至注册中心并提供初始配置信息，注册完成后监控各微服务运行状态同时日志聚合并输出至统一接口，系统管理服务提供各服务cpu、内存等占用信息供用户监测；

步骤二：部署设备层，该层通常部署至边缘网关用于连边缘端设备，提供支持各类通信协议的设备用于接入数据接入，设备服务将设备数据进行抽象转换供核心层、应用层使用，核心层数据中心将数据存储至本地数据库该过程可不需持久化；

步骤三：部署应用层服务，该层服务主要是根据现场需求进行选择部署，该层服务可分离式部署不具备相互依赖性；现场需要边缘测具备一定数据分析能力时可选择部署规则引擎该服务通过写入类sql语句完成数据分析需求；现场需要进行数据导出至某固定地址时可选择该服务，数据导出时可进行数据格式转换。

技术总结
本发明提供了一种基于容器化设计的云边端协同计算方法，主要由核心层、应用层、设备层、基础系统层四大块系统服务构成又具体涉及到注册中心、数据存储、数据导出、数据存储、设备服务、规则引擎、系统监控等服务组成，该发明所有微服务均通过容器化封装并进行完成相应部署。本发明将提供一种将物理感应设备与信息系统进行数据交互的一种中间件服务。基于容器化设计的云边端协同计算方法重新灵活定义边端设备、边缘服务器、云端服务器间界限，基于容器化服务的设计方法提供注册中心、数据存储、数据导出、数据存储、规则引擎、系统监控等各服务且可进行灵活部署，根据实际应用场景需求使用不同的部署方案。

技术研发人员：宋虎;冯落落;李锐;王建华
受保护的技术使用者：山东新一代信息产业技术研究院有限公司
技术研发日：2021.04.26
技术公布日：2021.07.27