[发明专利]基于信创环境的数据采集及边缘计算系统及方法

权利要求书

1.一种基于信创环境的数据采集及边缘计算系统，其特征在于，该系统包括云端服务器、数据预处理子系统、边缘计算子系统及若干边缘设备子系统，边缘设备子系统通过以太网和串口与数据预处理子系统连接，数据预处理子系统通过TCP/IP协议、CAN总线、MODBUS总线或HART协议连接边缘计算子系统，边缘计算子系统通过统一通信协议连接云端服务器；

边缘设备子系统通过以太网或串口向数据预处理子系统发送数据，数据预处理子系统检查当前信道状态并对接收到的数据进行预处理，将预处理后的数据传送到边缘计算子系统，边缘计算子系统将接受到的数据进行解包及提取数据，再将提取出的数据进行打包后，上传到云端服务器。

2.根据权利要求1所述的基于信创环境的数据采集及边缘计算系统，其特征在于，所述边缘设备子系统包括实时控制单元和数据变量管理单元，实时控制单元和数据变量单元对数据进行实时管控；

其中，实时控制单元部署在边缘侧对数据进行定时采样，实现快速响应；

数据变量管理单元用于对数据绑定的变量进行管理，选取合适的方式对变量进行存储。

3.根据权利要求1或2所述的基于信创环境的数据采集及边缘计算系统，其特征在于，所述数据预处理子系统包括信道功能测试单元和数据解调单元；

其中，信道功能测试单元用于检测当前信道的状态；

数据解调单元用于将接收到的数据中的乱码和重复部分去除，并将不同通信协议下的数据转化为唯一的用户规定的通信协议下的数据，实现数据的标准化。

4.根据权利要求3所述的基于信创环境的数据采集及边缘计算系统，其特征在于，所述边缘计算子系统包括通信适配单元、云端服务器接入单元、协议转换单元、边缘分析单元和数据处理单元；

其中，通信适配单元用于实现数据预处理子系统与边缘计算子系统之间的软件接口、网络接口和根据网络协议提供各种协议接口；协议接口包括TCP/IP协议、CAN总线、MODBUS总线或HART协议接口，包含所使用的所有通信协议的接口并在通信适配单元增加接口和接口电路或网络接口；

数据处理单元包括一个数据缓冲区，将外设送来的数据进行暂时存放；

边缘分析单元包括一个数据缓冲区，对数据处理单元发送来的数据进行转化，依据目的通信协议数据区的格式，将原数据区的数据格式进行改写，完成后发送给边缘分析单元的数据锁存区；

协议转换单元包括数据缓冲区，在当前的转换完成后，去除数据缓冲区中存放的数据，协议转换单元对边缘分析单元处理完成的数据进行打包、封装；

云端服务器接入单元用于将处理好的数据上传到云端服务器。

5.根据权利要求4所述的基于信创环境的数据采集及边缘计算系统，其特征在于，所述数据处理单元的工作过程具体如下：

首先，判断传送来的报文属于何种通信协议，并将不同通信协议的报文进行解包，提取其中的设备或用户数据；

然后，去除报文中其他数据；

最后，将整理好的数据先送给数据处理单元内部的数据锁存区。

6.根据权利要求1所述的基于信创环境的数据采集及边缘计算系统，其特征在于，MODBUS总线是一种主从通信方式，包括主站和从站两部分；Modbus协议报文基本结构包括地址号、功能码、数据内容及校验码，每个从站的地址码是唯一的，功能码包括对从站的读取、查询及设置操作；数据内容在Modbus RTU模式下以二进制表示，在RTU模式下使用CRC校验。

7.一种基于信创环境的数据采集及边缘计算方法，其特征在于，该方法具体如下：

采用有线通信和无线通信技术作为终端层进行数据采集：对已经连通可编程控制器并能进行程序更新的设备，采用PLC作为终端；对于未连接可编程控制且无法进行程序更新的设备，使用嵌入式设备作为采集终端进行数据采集；

通过边缘计算层进行数据处理：将终端层采集的数据通过RS485通信或MODBUS发送到边缘计算层，使用ZigBee无线传感网络节点进行数据处理，将处理后的数据发送给ZigBee解调器，ZigBee解调器通过串口通信把数据发送给接入上层工控设备中。