一种基于5G边缘计算的水利感知系统技术方案

本申请涉及一种基于5G边缘计算的水利感知系统，其包括：感知采集模块，用于采集各个水利监测点的感知传感器数据；边缘计算模块，用于对感知采集模块采集到的感知传感器数据计算处理；云计算服务模块，用于构建云计算服务平台，接收边缘计算模块汇总上传的水利感知数据处理报告进行存储，并对接收到的水利感知数据处理报告进行周期性的大数据分析，进而生成或更新业务决策；负载判断模块，用于实时监测各个边缘计算单元的运行负载，并在边缘计算单元运行负载率超标时，选取部分数据输送至云计算服务模块进行计算处理。本申请能够有效提高水利感知系统的运行稳定性和使用寿命。水利感知系统的运行稳定性和使用寿命。水利感知系统的运行稳定性和使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种基于5G边缘计算的水利感知系统


[0001]本申请涉及水利监测的领域，尤其是涉及一种基于5G边缘计算的水利感知系统。

技术介绍

[0002]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。其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应，满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。边缘计算处于物理实体和工业连接之间，或处于物理实体的顶端。而云端计算，仍然可以访问边缘计算的历史数据。
[0003]公告号为CN112738754B的中国专利公开了一种基于边缘计算的山洪灾害预警监测系统，包括感知层、汇聚层、传输层和应用层：所述感知层用于采集传感器数据；所述汇聚层在传感器网络边缘侧参与全局协同，用于将不同位置、不同种类的传感器数据进行融合；所述传输层用于实现汇聚层和应用层的通信链接；所述应用层用于山洪致灾要素的实时监测和应急指挥。该专利技术通过设置边缘计算单元对感知层的数据进行处理和计算，进而实现对感知层采集的数据进行快速处理效果。但是目前着眼于整个水利感知系统，山洪监测仅为其中一环，在构建水利感知系统时，容易出现某个水利监测点因各种因素导致数据暴增，导致对应的边缘计算单元超负荷运行，进而导致数据处理滞后影响设备使用寿命的现象发生。
[0004]针对上述中的相关技术，专利技术人认为在构建水利感知系统时，容易出现某个水利监测点因各种因素导致数据暴增，导致对应的边缘计算单元超负荷运行，进而导致数据处理滞后影响设备使用寿命的现象发生。

技术实现思路

[0005]为了解决在构建水利感知系统时，容易出现某个水利监测点因各种因素导致数据暴增，导致对应的边缘计算单元超负荷运行，进而导致数据处理滞后影响设备使用寿命的现象发生的问题，本申请提供一种基于5G边缘计算的水利感知系统。
[0006]第一方面，本申请提供一种基于5G边缘计算的水利感知系统，采用如下的技术方案：
[0007]一种基于5G边缘计算的水利感知系统，包括：
[0008]感知采集模块，分布设置于各个水利监测站点处，用于采集各个水利监测点的感知传感器数据；
[0009]边缘计算模块，包括分布设置的若干个针对处理各种类型水利数据的边缘计算单元，用于对感知采集模块采集到的感知传感器数据计算处理；
[0010]云计算服务模块，用于构建云计算服务平台，接收边缘计算模块汇总上传的水利感知数据处理报告进行存储，并对接收到的水利感知数据处理报告进行周期性的大数据分析，进而生成或更新业务决策；
[0011]通信传输模块，用于感知采集模块和边缘计算模块之间进行数据通信，还用于边缘计算模块与云计算服务模块之间进行数据通信；
[0012]远端监控模块，用于建立远程监控平台，根据管理人员需求调取各个水利监测的监测数据；
[0013]负载判断模块，用于实时监测各个边缘计算单元的运行负载，并在边缘计算单元运行负载率超标时，选取部分数据输送至云计算服务模块进行计算处理。
[0014]优选的，所述通信传输模块包括：内网传输模块、外网传输模块、5G传输模块、4G传输模块中的一种或多种。
[0015]优选的，所述负载判断模块包括：
[0016]负载监测单元，用于实时获取各个边缘计算单元的负载率；
[0017]负载判断单元，用于判断各个边缘计算单元的负载率是否超过预设负载阈值；
[0018]数据选取单元，用于对负载率超过预设负载阈值的边缘计算单元负责的数据进行遴选，将部分数据发送至云计算服务模块进行计算处理。
[0019]优选的，所述数据选取单元包括：
[0020]类型确定子单元，用于确定边缘计算单元当前待计算的数据类型和数据数量；
[0021]数据排序子单元，基于数据的数据类型确定其权重值，基于权重值对各个类型的数据进行排序生成优先级列表，其中各个数据类型对应的权重值由管理人员设置；
[0022]数据转移确定子单元，用于基于边缘计算单元的负载率和处理数据数量根据预设置的计算公式计算确定迁移数据数量；
[0023]数据遴选子单元，根据优先级列表和迁移数据数量遴选优先级低的数据发送至云端服务器进行计算处理。
[0024]优选的，所述计算确定迁移数据数量A
i
的计算公式为：的计算公式为：其中A
i
为第i个边缘计算单元需迁移数据数量，X
i
为第i个边缘计算单元的当前处理数据数量，Y
i
为第i个边缘计算单元的负载率，B
i
为第i个边缘计算单元的预设负载阈值，C
i
第i个边缘计算单元的安全系数，且60％≤C
i
≤90％具体数值有管理人员设置。
[0025]优选的，所述数据选取单元将部分数据发送至云计算服务模块进行计算处理还包括以下步骤：
[0026]确定该负载率超过预设负载阈值的边缘计算单元周边的边缘计算单元负载率；
[0027]判断是否存在边缘计算单元的负载率低于预设值空闲负载率阈值；
[0028]若不存在，则将部分数据发送至云计算服务模块进行计算处理；
[0029]若存在，则判定其为空闲边缘计算单元，分别向空闲边缘计算单元和云计算服务模块发送验证数据信息确定其响应时长；
[0030]判断是否存在空闲边缘计算单元响应时长小于云计算服务模块响应时长；
[0031]若存在，则将部分数据发送至该空闲边缘计算单元；
[0032]若不存在，则将部分数据发送至云计算服务模块进行计算处理。
[0033]优选的，所述水利感知系统还包括用于监测调控各个水利监测点机房环境参数的环境调控模块，所述环境调控模块包括用于检测各个水利监测点机房环境参数的温湿度传感器和用于调节各个水利监测点机房环境参数的温湿度调节设备。
[0034]优选的，所述水利感知系统还包括报警模块，所述报警模块用于根据接收到的报警信息类型控制预设值的对应类型的报警设备发出警报，所述报警信息类型包括洪水报警信息、枯水报警信息、水质报警信息、山火报警信息、泥石流报警信息，所述报警模块接收到洪水报警信息后控制各个水利监测点机房预设置的密封机构，对水利机房进行封闭锁定。
[0035]优选的，所述密封机构包括设置于水利监测点机房的电动密封门、电动封闭窗、用于对机房的通风管道以及空调换气管道进行封闭的电动封闭板以及设置与机房外侧用于检测外界水位的水位传感器；所述报警模块在接收到洪水报警信息后控制处于该报警信息影响下的水利监测点机房的电动密封门和电动密封窗启动对机房进行封闭；所述报警模块实时获取水利监测点机房的水位信息，当水位信息大于预设水位阈值时，报警模块控制该机房的电动封闭板关闭。
[0036]优选的，所述密封机构还包括水冷循环组件，所述水冷循环组件包括依次盘旋在在机房内各个设备上的若干根外循环水冷管和若干根内循环水冷管，若干根所述外循环水冷管和内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于5G边缘计算的水利感知系统，其特征在于，包括：感知采集模块(1)，分布设置于各个水利监测站点处，用于采集各个水利监测点的感知传感器数据；边缘计算模块(2)，包括分布设置的若干个针对处理各种类型水利数据的边缘计算单元(21)，用于对感知采集模块(1)采集到的感知传感器数据计算处理；云计算服务模块(3)，用于构建云计算服务平台，接收边缘计算模块(2)汇总上传的水利感知数据处理报告进行存储，并对接收到的水利感知数据处理报告进行周期性的大数据分析，进而生成或更新业务决策；通信传输模块(4)，用于感知采集模块(1)和边缘计算模块(2)之间进行数据通信，还用于边缘计算模块(2)与云计算服务模块(3)之间进行数据通信；远端监控模块(5)，用于建立远程监控平台，根据管理人员需求调取各个水利监测的监测数据；负载判断模块(6)，用于实时监测各个边缘计算单元(21)的运行负载，并在边缘计算单元(21)运行负载率超标时，选取部分数据输送至云计算服务模块(3)进行计算处理。2.根据权利要求1所述的一种基于5G边缘计算的水利感知系统，其特征在于，所述通信传输模块(4)包括：内网传输模块(41)、外网传输模块(42)、5G传输模块(43)、4G传输模块(44)中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种基于5G边缘计算的水利感知系统，其特征在于，所述负载判断模块(6)包括：负载监测单元(61)，用于实时获取各个边缘计算单元(21)的负载率；负载判断单元(62)，用于判断各个边缘计算单元(21)的负载率是否超过预设负载阈值；数据选取单元(63)，用于对负载率超过预设负载阈值的边缘计算单元(21)负责的数据进行遴选，将部分数据发送至云计算服务模块(3)进行计算处理。4.根据权利要求3所述的一种基于5G边缘计算的水利感知系统，其特征在于，所述数据选取单元(63)包括：类型确定子单元(631)，用于确定边缘计算单元(21)当前待计算的数据类型和数据数量；数据排序子单元(632)，基于数据的数据类型确定其权重值，基于权重值对各个类型的数据进行排序生成优先级列表，其中各个数据类型对应的权重值由管理人员设置；数据转移确定子单元(633)，用于基于边缘计算单元(21)的负载率和处理数据数量根据预设置的计算公式计算确定迁移数据数量；数据遴选子单元(634)，根据优先级列表和迁移数据数量遴选优先级低的数据发送至云端服务器进行计算处理。5.根据权利要求4所述的一种基于5G边缘计算的水利感知系统，其特征在于，所述计算确定迁移数据数量A
i
的计算公式为：的计算公式为：其中A
i
为第i个边缘计算单元需迁移数据数量，X
i
为第i个边缘计算单元的当前处理数据数量，Y
i
为第i个边缘计算单元的负载率，B
i
为第i个边缘计算单元的预设负载阈值，C
i
第i个边缘计算单元的安全系数，且60％
≤C
i
≤90％具体数值有管理人员设置。6.根据权利要求3所述的一种基于5G边缘计算的水利感知系统，其特征在于，所述数据选取单元(63)将部分数据发送至云计算服...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏畅，李锡明，施碧雄，吕明，
申请(专利权)人：江苏移动信息系统集成有限公司，
类型：发明
国别省市：