一种基于分布式架构的云边协同数据采集系统的制作方法

1.本发明涉及数据采集技术领域，具体涉及一种基于分布式架构的云边协同数据采集系统。


背景技术：

2.随着信息化技术的迅速发展，很多传统行业技术革新慢，硬件无法升级，技术陈旧，改造升级难度大，传统硬件已经无法满足现有信息环境使用。例如现有电力行业，很多传统电表生厂商仍然在使用很多年前的硬件技术，无法远程控表，人工抄表，人工缴费，硬件升级成本大。再例如传统电子地磅，仅具有局域网客户端功能，无法实现云端记录数据。目前市场上已有改造技术，但是稳定性较差、运维能力较差，随着产品业务的升级，运维成本也随之加大，无法远程进行升级，且在出现bug后，只能派遣人员到现场解决。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种基于分布式架构的云边协同数据采集系统。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种基于分布式架构的云边协同数据采集系统，包括云端服务器和边缘设备，所述云端服务器与边缘设备连接，以向所述边缘设备发送消息指令，所述消息指令包括目标数据采集指令，所述边缘设备与不具备连接公网功能的目标设备连接形成局域网，所述边缘设备在接收到目标数据采集指令后，向与其连接的目标设备发送数据调取指令，以从目标设备调取相应的目标数据或基础数据，所述基础数据用以供边缘设备运算获得目标数据，所述边缘设备将目标数据发送至云端服务器。
5.进一步的，所述云端服务器上部署有mqtt server，通过建立路由机制使所述mqtt server寻址到边缘设备，并使云端服务器与边缘设备通过mqtt协议进行通信。
6.进一步的，所述目标设备包括电表、电子地磅和摄像头。
7.进一步的，所述边缘设备通过串口线与目标设备连接，以通过串口监听扫描技术将连接可用的串口号上报至云端服务器。
8.进一步的，所述消息指令还包括升级通知指令，所述边缘设备在接收到升级通知指令后，从所述云端服务器下载更新包，如下载成功，则所述边缘设备对升级前的程序进行备份，然后覆盖升级，否则，所述边缘设备向云端服务器发送下载失败消息；如升级成功，则所述边缘设备向云端服务器发送升级成功消息，否则，所述边缘设备基于备份的升级前的程序还原版本，并向云端服务器发送升级失败消息。
9.进一步的，所述边缘设备的操作系统基于centos8.0二次开发完成，且其操作系统集成了主服务和守护服务，所述主服务用以实现与串口和mqtt server的数据交互，所述守护服务用以检测主服务的健康状态。
10.进一步的，所述云端服务器与边缘设备之间交互的数据通过国密sm2非对称加密处理。
11.有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、无需更换硬件，对局域网设备或传统设备进行功能性升级改造；2、将原本只能在局域网使用的硬件服务带入云端；3、减少了设备运维成本，无需现场排查问题，可远程排查。
附图说明
12.图1是本发明实施例的基于分布式架构的云边协同数据采集系统的结构示意图；图2是本发明实施例的边缘设备的升级流程示意图；图3是本发明实施例的边缘设备的操作系统的示意图。
具体实施方式
13.下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
14.如图1所示，本发明实施例提供了一种基于分布式架构的云边协同数据采集系统，包括云端服务器1和边缘设备2，云端服务器1与边缘设备2连接，以向边缘设备2发送消息指令，该消息指令包括目标数据采集指令，边缘设备2与目标设备3连接形成局域网，该目标设备3是指一些不具备连接公网功能的设备3，包括一些传统的电表、电子地磅和摄像头等。边缘设备2在接收到目标数据采集指令后，向与其连接的目标设备3发送数据调取指令，以从目标设备3调取相应的目标数据或基础数据。以目标设备3为电表、电子地磅和摄像头为例说明，当对应的目标数据分别依次为电表示数、电子地磅示数和实时图像数据时，这些目标数据均可以依次从电表、电子地磅和摄像头上获得，不依赖于额外的运算即可从目标设备3获取到。但是，会有目标设备3只能提供基础数据，而无法直接提供目标数据的情况，需要通过边缘设备2通过相应的算法对基础数据进行运算才能获得目标数据。例如，当目标设备3为摄像头，而目标数据为人脸识别结果时，由于，摄像头原本没有如人脸识别算法，摄像头本身只能提供图像数据作为基础数据。边缘设备2内用于对基础数据运算的算法可以从云端服务器1下载获取，这样，边缘设备2就可以利用该算法对其接收的基础数据进行运算，从而获得目标数据。边缘设备2再将目标数据发送至云端服务器1，即可使不具备连接公网功能的目标设备将目标数据上传至云端。可以看出，除了实现将目标数据上传云端外，通过本系统还可实现变向功能升级，例如将普通的摄像头改造成具有人脸识别功能，将边缘设备2从云端下载ai识别算法时，还可实现ai摄像头功能。
15.为了便于云端服务器1与边缘设备2进行数据交互，在云端服务器1上部署有mqtt server，通过建立路由机制（mqtt/{type}/{deviceid}），可使mqtt server寻址到边缘设备2，从而使云端服务器1与边缘设备2通过mqtt协议进行通信。具体的，以采集电表电量为例说明，云端服务器1发送一个电量采集指令到mqtt server，mqtt server存储下来，对应的边缘设备3会从mqtt server取出这个消息指令去执行，然后回传采集的电表示数到mqtt server ，云端服务器1从mqtt server取出采集的电表示数，然后可以解析出边缘设备2发布的消息类型，云端服务器1分布式消费不同类型的目标数据。为了提高云端服务器1与边缘设备2之间数据交互的安全性，云端服务器1与边缘设备2之间交互的数据通过国密sm2非对称加密处理，进行安全认证。
16.为了便于边缘设备2与目标设备3在局域网内进行数据交互，边缘设备2优选通过串口线与目标设备3连接，以通过串口监听扫描技术将连接可用的串口号上报至云端服务器1。
17.参见图2，本发明实施例的消息指令还包括升级通知指令，边缘设备2在接收到升级通知指令后，从云端服务器1下载更新包，如下载成功，则边缘设备2对升级前的程序进行备份，然后覆盖升级，否则，边缘设备2向云端服务器1发送下载失败消息；如升级成功，则边缘设备2向云端服务器1发送升级成功消息，否则，边缘设备2基于备份的升级前的程序还原版本，并向云端服务器1发送升级失败消息。
18.参见图3，本发明实施例的边缘设备2的操作系统基于centos8.0二次开发完成，且其操作系统集成了主服务和守护服务，其中，主服务用以实现与串口和mqtt server的数据交互，守护服务用以检测主服务的健康状态。在主服务出现宕机等异常时，守护服务可以重启修复主服务，同时，可以对主服务进行ota升级。
19.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，其它未具体描述的部分，属于现有技术或公知常识。在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。