[发明专利]面向工业智能化服务的云雾计算系统

说明书

本发明公开了一种面向工业智能化服务的云雾计算系统；其包括IoT基础设施子系统、雾计算子系统和云计算子系统。本方法采用IoT基础设施子系统、雾计算子系统和云计算子系统组成云雾计算系统架构，适用于工业智能化服务应用，满足了工业物联网中智能化服务应用对时延敏感性和计算复杂性多尺度需求；同时针对计算架构中雾资源的协同工作采用自适应遗传算法进行资源调度，能够同时兼顾任务的时延性能和通信资源的开销。

技术领域

本发明属于工业物联网及雾计算领域，尤其设计一种面向工业智能化服务的云雾计算系统。

背景技术

工业4.0背景下，越来越多的物体智能化，万物互联，物联网进入工厂。随着工业物联网的飞速发展，工业数据正呈现出爆炸式增长，这些数据具有较大的价值，为工业智能化服务提供源数据。传统方式下，海量数据的高效处理可以采用云计算的方式实现。然而，工业物联网中组网情况一般比较复杂，底层装备的计算能力有限，其传输带宽和可靠性具有一定约束。此外，工业物联网还具有地理分布范围广和通信数据量小的特点。这些特点使得工业物联网中智能化服务的应用具有多尺度时延敏感性和多尺度计算复杂性需求。雾计算，作为云计算的强大补充，更加适应物联网的数据和通信需求。雾计算是一种分布式的计算模型，位于云数据中心和物联网设备/传感器之间的中间层，它提供了计算、网络和存储设备，让基于云的服务可以离物联网设备和传感器更近。雾计算概念的引入，就是为了应对传统云计算在工业物联网应用时所面临的网络阻塞、高延时、低服务质量等挑战。

目前关于物联网中云雾计算架构的研究大多没有针对特定的应用场景，无法满足工业物联网中智能化服务应用对时延敏感性和计算复杂性多尺度需求。

发明内容

本发明的发明目的是：为了解决现有技术中存在的以上问题，本发明提出了一种面向工业智能化服务的云雾计算系统，从而满足工业物联网中智能化服务应用对时延敏感性和计算复杂性多尺度需求。

本发明的技术方案是：一种面向工业智能化服务的云雾计算系统，包括：

IoT基础设施子系统，用于采集地理分布式的工业物联网数据并发送至雾计算子系统、向雾计算子系统发送任务请求、及接收雾计算子系统返回的控制指令；

雾计算子系统，用于接收所述IoT基础设施子系统发送的工业物联网数据和任务请求、根据任务请求分配计算资源、对工业物联网数据进行预处理并向所述IoT基础设施子系统返回控制指令和计算结果、将工业物联网数据和任务请求上传至云计算子系统；

云计算子系统，用于接收所述雾计算子系统上传的工业物联网数据和任务请求并保存、根据任务请求进行数据处理。

进一步地，所述IoT基础设施子系统包括传感器节点、终端设备及被控终端；

所述传感器节点，用于采集地理分布式的工业物联网数据；

所述终端设备，用于向雾计算子系统发送任务请求；

所述被控终端，用于接收雾计算子系统返回的控制指令。

进一步地，所述雾计算子系统划分为多个雾群，每个雾群包括一个雾管理节点及分别与所述雾管理节点连接的雾节点；

所述雾管理节点包括雾网络设备，用于管理雾群中所有雾节点、接收所述IoT基础设施子系统发送的任务请求并根据任务请求分配计算资源；

所述雾节点包括雾网络设备及虚拟网络功能模块，用于接收所述IoT基础设施子系统发送的工业物联网数据、接收所述雾管理节点分配的任务请求、对工业物联网数据进行预处理并保存。

进一步地，所述雾计算子系统根据任务请求分配计算资源具体包括以下步骤：

A、将资源调度问题中的雾节点的网络拓扑图、任务请求集合和调度问题描述公式化表示，建立资源分配矩阵和双适应度函数；