[发明专利]基于Mongo集群技术的配电物联网边缘计算架构设计方法

说明书

本发明提供一种基于Mongo集群技术的配电物联网边缘计算架构设计方法，涉及物联网及其应用技术领域。通过构建区别于传统物联网三层架构的以边缘为核心的“云、管、边、端”四层架构，在此架构下得到边缘计算节点标准框架，为解决现有数据库系统在处理包含大量非结构化的通信数据表现出效率不高的问题，在边缘计算节点标准框架的核心环节应用Mongo DB数据库集群技术，同时针对边缘计算架构可能面临的安全威胁，制定一种有效的安全防护策略。本发明不仅具有狭义的边缘计算架构形式，同时针对配电网数据所独有的特征实现配电物联网中结构化和非结构化数据的快速、有效收集和处理，能够满足未来物联网网关设备发展的要求。

技术领域

本发明涉及物联网及其应用技术领域，尤其涉及一种基于Mongo集群技术的配电物联网边缘计算架构设计方法。

背景技术

配电系统通常地域分布广、设备种类多、网络连接多样、运行方式多变，随着配电自动化、生产管理系统、高级量测体系、电能质量监控系统、用户能效管理系统的推广应用，产生大量异构、多元数据，数据量呈现指数级增长，当前配电网数据呈现如下的特点：1)数据采集多，不同采集点的采样尺度不同，数据断面不同，每个采集点采集相对固定类别的数据，且分布在各个电压等级内；2)数据不健全，数据采集存在误差和漏传；3)数据分布在不同的应用系统中。因此，如何有效收集、利用大量的结构化和非结构化数据成为配电物联网建设中亟待解决的难题。

边缘计算概念的提出，可以有效解决上述问题。2019年国网公司在《配电物联网技术发展白皮书》中提出边缘层采用“统一硬件平台+边缘操作系统+APP业务应用软件”的技术架构，考虑通过边缘计算技术提高业务处理的实时性，降低云主站通讯和计算的压力。

边缘计算是在靠近物或数据源头的网络边缘侧，融合网络、计算、存储、应用核心能力的分布式开放平台，就近提供边缘智能服务，可以满足行业数字化在敏捷联接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。

配电物联网领域的快速发展，使得大量的配电设备及传感器接入到配电网络中，随之而来的是各种海量异构的配用电数据急需得到快速有效的处理，以缓解其对通信信道及主站存储计算系统等带来的巨大压力。目前急需一种技术来有效应对通信数据规模大、类型多样、关联性弱和附加价值高等问题。同时为保证边缘计算架构的全流程安全，需要一种有效的安全防护策略，完成保障访问安全，防止数据泄漏，监控敏感数据，防止恶意代码注入等功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于Mongo集群技术的配电物联网边缘计算架构设计方法，通过Mongo DB数据库集群技术完成对大量非结构化通信数据的管理，解决现有数据管理构架面对海量数据在存储及管理上的低效问题。对于边缘计算架构可能存在的流程安全问题，提供一种有效的安全防护策略，用于保障通信及数据传输的安全，针对配电网数据所独有的特征实现配电物联网中结构化和非结构化数据的快速、有效收集和处理，能够满足未来物联网网关设备发展的要求。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种基于Mongo集群技术的配电物联网边缘计算架构设计方法，构建区别于传统物联网三层架构的以边缘为核心的“云、管、边、端”四层架构，云层以云平台为核心，针对不同的物联网规模，选择部署公有云、私有云或混合云，“云”作为云化的主站平台，在云上部署有多种微服务；“管”是指网络管理，是端和云之间的数据传输通道；“边”是指边缘计算网关，是在靠近端侧设备或数据源头的网络边缘侧，就近提供边缘智能服务，在边缘计算节点部署多个微应用；“端”是配电物联网架构中的状态感知和执行控制主体，实现对配电设备运行环境、设备状态、电气量信息这些基础数据的监测、采集和感知；