一种用于城市燃气管网堵塞诊断的边缘计算方法技术

本发明专利技术涉及一种用于城市燃气管网堵塞诊断的边缘计算系统和方法，该方法包括：云计算层驱动压力脉冲施加设备向末端管道施加压力脉冲；设备层进行实时数据检测并将数据上传至边缘层的存储节点中存储；云计算层按照计算步骤对任务进行分解；调度层根据分解后子任务对应的计算步骤对子任务的列队进行动态调整和分配。

【技术实现步骤摘要】
一种用于城市燃气管网堵塞诊断的边缘计算方法
本专利技术涉及能源输送领域，具体涉及一种用于城市燃气管网堵塞诊断的边缘计算方法。
技术介绍
随着网络技术的发展，边缘计算被应用于城市燃气管网的监测系统中。移动边缘计算是指在靠近移动设备终端的移动网络边缘部署边缘服务器，执行数据计算和存储，通过与远程云计算中心相配合，为移动设备提供网络服务环境和云计算功能。通过将计算、存储和通信资源本地化、边缘化，极大地降低了集中式网络的带宽需求，有效地减少了数据流量传输，明显地削弱了链路拥塞，还加快了移动网络中内容获取的速度，大大地减小了用户设备的访问时延和能量消耗。针对城市燃气管网监测，特别是管网堵塞诊断的边缘计算系统，如图1所示。主要包括以下部分：设备层1、边缘层2、云计算层3以及压力脉冲施加设备4。其中，位于管网分支管道末端的检测设备1-1、1-2、……、1-i，该检测设备可以为气压计或流量计，边缘层2包括边缘数据存储部21和多个边缘计算节点22-1、22-2、……22-i，其中边缘数据存储部21用于存储设备层1检测的实时数据，边缘计算节点用于接收卸载的计算任务，云计算层用于进行数据是否存在异常的判断。该监测系统工作的原理是：基于固定周期，通过压力脉冲施加设备4，向各个末端管道施加不超过管道设计压力的一个燃气气压脉冲，使得向该管道内部施加的燃气气压短时突然上升形成一个压力脉冲，在管道末端的检测设备(例如：气压计或流量计)检测在压力脉冲施加后在管道末端的气压变化情况，来判断该管道是否出现堵塞，判断的原理是堵塞的管道在压力脉冲的作用下末端的压力计与施加气压偏离线性关系并且管道堵塞部对末端回传的压力回波阻碍较大，进一步产生向管道末端的振荡的二次压力回波。基于施加压力脉冲后，管道末端压力计等设备的实时数据分析，能够判断管道是否出现异常。通常云计算层3将计算任务分解并向边缘层2的计算节点22进行卸载，多个边缘节点接收到云计算层发送的计算任务后，执行计算任务并将计算结果发送回云计算层，云计算层汇总结构后进行最终的是否出现堵塞情况的判断。上述的现有技术，存在以下问题：由于在城市低压管道中末端管道的数量较多，通常需要同时激发多个末端管道的计算任务，经过计算分解和卸载后，在边缘层的每个计算节点上都会串行列队多个子计算任务。现有技术中，每个计算节点的列队顺序通常会按照公平原则将多个不同末端管道的子计算任务依次轮流处理或者基于平均计算耗时最短原则将多个不同末端管道的子计算任务进行排序。但是，采用平均计算耗时最短策略，需要调用大量系统状态信息并进行计算，针对城市燃气管网而言，由于其末端管道数量众多，同时激发的计算任务数量大，如果对全部的计算任务都进行统筹计算，其基于平均耗时最短原则的排序计算方式本身就占用了较多的网络和计算资源，而采用公平原则进行列队，虽然节约了网络和计算资源，但是容易造成每一个计算任务的耗时增加。因此，需要提供一种用于城市燃气管网堵塞诊断的边缘计算方法，能够平衡网络和计算资源的基础上，针对城市燃气管网的特点和需求，提高系统效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术存在的以下不足：由于在城市低压管道中末端管道的数量较多，通常需要同时激发多个末端管道的计算任务，经过计算分解和卸载后，在边缘层的每个计算节点上都会串行列队多个子计算任务。现有技术中，每个计算节点的列队顺序通常会按照公平原则将多个不同末端管道的子计算任务依次轮流处理或者基于平均计算耗时最短原则将多个不同末端管道的子计算任务进行排序。但是，采用平均计算耗时最短策略，需要调用大量系统状态信息并进行计算，针对城市燃气管网而言，由于其末端管道数量众多，同时激发的计算任务数量大，如果对全部的计算任务都进行统筹计算，其基于平均耗时最短原则的排序计算方式本身就占用了较多的网络和计算资源，而采用公平原则进行列队，虽然节约了网络和计算资源，但是容易造成每一个计算任务的耗时增加。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：一种用于城市燃气管网堵塞诊断的边缘计算系统，该系统包括设备层、边缘层、调度层、云计算层和压力脉冲施加设备；其中，设备层、边缘层、调度层网络连接，云计算层通过网络对压力脉冲施加设备进行驱动，使得压力脉冲施加设备向管网的多个末端管道中施加不超过管道设计压力的压力脉冲，设备层用于检测压力脉冲施加后特定周期内的实时检测数据，并将上述实时检测数据上传至边缘层，云计算层将针对上述多个末端管道的多组实时数据划分为多个子步骤，再将多个子步骤划分为多个子计算任务，调度层根据子任务所述的步骤设置不同的列队分配方式。具体的，边缘层包括压力、流量检测设备。具体的，边缘层包括计算节点和存储节点。具体的，每个分支管道的长度不同。具体的，每个分支管道的检测时间长度不同。具体的，每个分支管道对应的计算任务开始时间不同。一种用于城市燃气管网堵塞诊断的边缘计算方法，该方法包括：云计算层驱动压力脉冲施加设备向末端管道施加压力脉冲；设备层进行实时数据检测并将数据上传至边缘层的存储节点中存储；云计算层按照计算步骤对任务进行分解；云计算层根据分解后子任务对应的计算步骤对子任务的列队进行动态调整和分配。具体的，该方法还包括计算节点根据调度层分配方式进行计算处理，并将计算结果反馈给云计算层。具体的，该方法还包括：云计算层汇总计算结果对堵塞情况进行判断。本申请提供的一种用于城市燃气管网堵塞诊断的边缘计算方法具有以下有益效果：在对子任务进行列队排序时，考虑了子任务所述的计算步骤，并根据每个计算步骤各自的特点，进行了不同策略的列队优先设置，对于数据调用拟合阶段由于其数据读取量和计算量均较大，在列队策略中着重考虑了节点的网络和计算能力情况，而针对拟合函数特征参量提取阶段的计算量较大，在列队策略中着重考虑了计算能力情况，针对特征参量阈值判断阶段由于其计算量和数据读取量很小，处理时间短且位于计算流程的末端，在列队中优先处理该阶段的子计算任务，这样可以使得处于计算流程末尾的计算任务尽早结束，并降低设备并行任务的压力，并且对于列队中的其他阶段的计算任务延误时间增加量不大。平衡网络和计算资源的基础上，针对城市燃气管网的特点和需求，提高系统效率。附图说明图1为现有技术中城市燃气管网堵塞诊断的边缘计算系统的结构示意图。图2为本申请提供的城市燃气管网堵塞诊断的边缘计算系统的结构示意图。图3为本申请提供的城市燃气管网堵塞诊断的边缘计算方法的流程图。具体实施方式下面将参照附图对本专利技术进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术而仍然实现本专利技术的有益效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本专利技术的限制。为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本专利技术由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须作出大量实施细节以实现开发者的特定目标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于城市燃气管网堵塞诊断的边缘计算系统，其特征在于：该系统包括设备层、边缘层、调度层、云计算层和压力脉冲施加设备；其中，设备层、边缘层、调度层网络连接，云计算层通过网络对压力脉冲施加设备进行驱动，使得压力脉冲施加设备向管网的多个末端管道中施加不超过管道设计压力的压力脉冲，设备层用于检测压力脉冲施加后特定周期内的实时检测数据，并将上述实时检测数据上传至边缘层，云计算层将针对上述多个末端管道的多组实时数据划分为多个子步骤，再将多个子步骤划分为多个子计算任务，调度层根据子任务所述的步骤设置不同的列队分配方式。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于城市燃气管网堵塞诊断的边缘计算系统，其特征在于：该系统包括设备层、边缘层、调度层、云计算层和压力脉冲施加设备；其中，设备层、边缘层、调度层网络连接，云计算层通过网络对压力脉冲施加设备进行驱动，使得压力脉冲施加设备向管网的多个末端管道中施加不超过管道设计压力的压力脉冲，设备层用于检测压力脉冲施加后特定周期内的实时检测数据，并将上述实时检测数据上传至边缘层，云计算层将针对上述多个末端管道的多组实时数据划分为多个子步骤，再将多个子步骤划分为多个子计算任务，调度层根据子任务所述的步骤设置不同的列队分配方式。


2.根据权利要求1所述的用于城市燃气管网堵塞诊断的边缘计算系统，其特征在于：边缘层包括压力、流量检测设备。


3.根据权利要求1所述的用于城市燃气管网堵塞诊断的边缘计算系统，其特征在于：边缘层包括计算节点和存储节点。


4.根据权利要求1所述的用于城市燃气管网堵塞诊断的边缘计算系统，其特征在于：每个分支管道的长度不同。
<...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄欣慧，唐俊豪，钱小雷，
申请(专利权)人：上海天麦能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31