一种基于边缘计算的猪场养殖数据处理系统的制作方法

1.本发明属于猪场养殖数据处理领域，具体是一种基于边缘计算的猪场养殖数据处理系统。

背景技术：

2.随着社会和科学技术的进步，畜牧业发展更具规模化，其中猪场的养殖技术和粪污处理技术已非常成熟，在猪场养殖过程中，需要收集各种猪场实时生产数据进行存储和处理，从而便于猪场相关人员对猪场进行有效的管理。
3.然而，海量的数据需要整合分析和处理，需要有完善的数据处理系统进行及时的处理；专利申请号为 cn202110874503.1 的发明公开了一种智慧猪场养殖数据处理系统及方法，该现有技术将获取的数据发送至远距离的服务器或平台进行处理，在多个数据采集终端传输的过程中，或多或少都会出现信号延迟、数据丢包等，使得数据传输资源产生极大的消耗；另外，在其他现有技术中的数据处理过程，与边缘计算终端连接的数据采集终端较多，若所有数据采集终端同时发送数据至当前边缘计算终端可能导致设备服务器连接故障；以及在其他现有技术中针对边缘计算的数据处理进程未能实时管控，导致边缘计算处理数据进程缓慢。
4.为此，本发明提出了一种基于边缘计算的猪场养殖数据处理系统。

技术实现要素：

5.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出一种基于边缘计算的猪场养殖数据处理系统，该种基于边缘计算的猪场养殖数据处理系统解决了在猪场养殖数据处理过程中如何减少数据传输资源，如何分配数据采集终端传输数据，以及如何有效管控数据处理进程的问题。
6.为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种基于边缘计算的猪场养殖数据处理系统，包括：数据采集模块、边缘计算模块、数据传输分配模块、边缘计算分配模块、云平台以及生产管理后台；所述数据采集模块包括多个数据采集终端，所述数据采集终端与猪场中对应现场生产设备连接，获取猪场实时生产数据发送至边缘计算模块；所述边缘计算模块包括多个边缘计算终端，各个边缘计算终端根据猪场实时生产数据的数据类型连接至少一个同类型数据的数据采集终端，进而对猪场实时生产数据进行存储和处理，并将数据处理结果发送至云平台进行存储；所述数据传输分配模块用于对连接在同一边缘计算终端的一个或多个数据采集终端的数据传输进行分配；分析当前边缘计算终端以及与当前边缘计算终端连接的一个或多个数据采集终端的ip地址、运行参数信息、故障信息以及对应数据采集终端的实时采集数据量，当其中任意一个终端设备发生故障，则输出预警信息；当终端设备无故障，则选举cpu运行速度最快、剩余存储空间最大、当前实时采集数据量最少以及距离当前边缘计算终
端最近的数据采集终端作为中继终端，并控制与当前边缘计算终端连接的其他数据采集终端将采集的猪场实时生产数据发送至中继终端，由中继终端汇总后发送至边缘计算终端；所述生产管理后台通过云平台向边缘计算分配模块发送数据处理清单，以及通过云平台和边缘计算模块向猪场现场生产设备发送控制信息；所述边缘计算分配模块用于对边缘计算终端的数据处理进程进行分配处理；所述边缘计算分配模块通过分析数据处理清单的数据处理类型，将相应的数据处理清单发送至相应的边缘计算终端，并根据数据处理清单的数据处理任务优先级分配边缘计算终端的数据处理进程，若当前边缘计算终端无法同时处理所有数据处理进程时，边缘计算分配模块控制优先级低的数据处理进程暂停，边缘计算分配模块还实时检测各个数据处理进程的健康状况，将其中异常数据处理进程停止，并重新启动该数据处理进程。
7.进一步地，猪场实时生产数据不仅包括母猪的养殖数据，还包括猪场的粪污处理数据。
8.进一步地，所述边缘计算终端与对应的至少一个数据采集终端通过短距离网络连接。
9.进一步地，所述边缘计算模块包括数据存储单元、数据处理单元和数据传输单元；所述数据处理单元通过前期设置好的数据处理进程对相应类型的数据进行分析处理，使得猪场内相关工作人员获取需要的信息。
10.进一步地，所述猪场实时生产数据的类型包括视频图像数据、文字类型数据以及语音类型数据。
11.进一步地，运行参数信息包括终端设备的cpu运行速度和设备存储空间大小；故障信息包括当前终端设备断开网络链接、当前终端设备无法正常运行工作以及连接电缆故障。
12.进一步地，若其中任意一个终端设备发生故障，则数据传输分配模块发送预警信息至预警装置和生产管理后台，所述预警装置设置在对应终端设备上，通过蜂鸣器预警，所述生产管理后台接收到预警信息通过声光预警，从而相关工作人员进行故障处理。
13.进一步地，猪场内所有数据采集终端呈环形连接，同时各个数据采集终端与对应的边缘计算终端连接。
14.进一步地，数据处理进程的健康状况指的是当前数据处理进程是否存在异常状况。
15.进一步地，数据采集终端、边缘计算终端、云平台以及生产管理后台中均设置有防火墙、数据加密单元以及数据解密单元，所述数据加密单元用于对发送的数据进行加密，所述数据解密单元用于对接收到的数据进行解密；所述防火墙和数据加密单元使得终端设备避免信息泄露，保护猪场内生产数据的安全。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明所述的一种基于边缘计算的猪场养殖数据处理系统通过数据采集模块内的多个数据采集终端与对应的猪场中现场生产设备进行连接获取猪场实时生产数据，并且数据采集终端将获取的猪场实时生产数据加密后发送至与之连接的边缘计算模块中的对应的边缘计算终端；对应的边缘计算终端对获取的实时生产数据解密后进行存储和分析处理，并将处理结果加密后发送至云平台进行存储；其中数据传输分配模块对获取的当前
边缘计算终端以及与当前边缘计算终端连接的一个或多个数据采集终端的ip地址、运行参数信息、故障信息以及对应数据采集终端的实时采集数据量进行分析，当其中任意一个终端设备发生故障，则数据传输分配模块输出预警信息至设置在对应终端设备上的预警装置和生产管理后台进行预警；当终端设备无故障，则数据传输分配模块选举cpu运行速度最快、剩余存储空间最大、当前实时采集数据量最少以及距离当前边缘计算终端最近的数据采集终端作为中继终端，并控制与当前边缘计算终端连接的其他数据采集终端将采集的猪场实时生产数据发送至中继终端，由中继终端汇总后发送至边缘计算终端；从而减少了数据采集终端与边缘计算终端之间的数据传输请求连接数，使得对应边缘计算终端更加集中于数据处理，提高了边缘计算终端的工作效率。
17.2、生产管理后台通过云平台向边缘计算分配模块发送数据处理清单，以及通过云平台和边缘计算模块向猪场现场生产设备发送控制信息，使得生产管理后台能够从全局范围内对资源调度和现场生产过程进行优化管理；本发明中的边缘计算分配模块通过分析从云平台获取的数据处理清单的数据处理类型，从而将相应的数据处理清单发送至相应的边缘计算终端，边缘计算分配模块根据数据处理清单的数据处理任务优先级，从而分配边缘计算终端的数据处理进程，若当前边缘计算终端无法同时处理所有数据处理进程时，边缘计算分配模块控制优先级低的数据处理进程暂停，边缘计算分配模块还实时检测各个数据处理进程的健康状况，使得各个边缘计算分配模块能够有效处理同类型的猪场实时生产数据。
18.3、本发明所述的一种基于边缘计算的猪场养殖数据处理系统优于传统方式的将数据采集终端采集的猪场实时生产数据发送至云平台进行存储和处理，大幅度减少数据传输资源的依赖和消耗，同时大幅度提升了本地响应速度，有效提高了猪场实时生产数据的处理效率。
附图说明
19.图1为本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
20.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
21.如图1所示，一种基于边缘计算的猪场养殖数据处理系统，包括：数据采集模块、边缘计算模块、数据传输分配模块、边缘计算分配模块、云平台以及生产管理后台；在本技术中，所述数据采集模块包括多个数据采集终端，所述数据采集终端与猪场中的对应现场生产设备进行连接，获取猪场实时生产数据；在本发明的实施例中，猪场实时生产数据不仅包括母猪的养殖数据，还包括猪场的粪污处理数据；所述数据采集终端将获取的猪场实时生产数据发送至边缘计算模块；在本技术中，所述边缘计算模块设置有多个边缘计算终端，各个边缘计算终端根
据猪场实时生产数据的数据类型连接至少一个同类型数据的数据采集终端；所述边缘计算终端与对应的至少一个数据采集终端通过短距离网络连接；所述边缘计算模块将边缘计算终端设置在与相应的数据采集终端边缘处进行猪场实时生产数据的实时存储和实时处理，并将数据处理结果发送至云平台；优于传统方式的将数据采集终端采集的猪场实时生产数据发送至云平台进行存储和处理，大幅度减少数据传输资源的依赖和消耗，同时大幅度提升了本地响应速度；具体地，所述边缘计算模块包括数据存储单元、数据处理单元和数据传输单元；所述数据存储单元用于对接收到的数据进行存储，所述数据处理单元用于对数据存储单元中存储的数据进行分析处理，并将处理结果通过数据传输单元发送至云平台；其中所述数据处理单元根据猪场实时生产数据的数据类型、数据格式以及具体的数据内容进行分析，在本发明的实施例中，所述猪场实时生产数据的类型包括视频图像数据、文字类型数据、语音类型数据等等；所述数据处理单元通过前期设置好的数据处理进程对相应类型的数据进行分析处理，使得猪场内相关工作人员获取需要的信息；在本技术中，所述数据传输分配模块用于对连接在同一边缘计算终端的一个或多个数据采集终端的数据传输进行分配；具体地，所述数据传输分配模块获取当前边缘计算终端以及与当前边缘计算终端连接的一个或多个数据采集终端的ip地址、运行参数信息、故障信息以及对应数据采集终端的实时采集数据量；其中运行参数信息包括终端设备的cpu运行速度、设备存储空间大小等，故障信息包括当前终端设备断开网络链接、当前终端设备无法正常运行工作、连接电缆故障等等；其中终端设备表示数据采集终端和边缘计算终端；所述数据传输分配模块根据当前边缘计算终端以及与当前边缘计算终端连接的一个或多个数据采集终端的ip地址、运行参数信息、故障信息以及对应数据采集终端的实时采集数据量对边缘计算终端和相应连接的数据采集终端的运行状态进行分析；若其中任意一个终端设备发生故障，则数据传输分配模块发送预警信息至预警装置和生产管理后台，所述预警装置设置在对应终端设备上，通过蜂鸣器预警，所述生产管理后台接收到预警信息通过声光预警，从而相关工作人员进行故障处理；若当前边缘计算终端以及与之连接的数据采集终端没有故障问题，则数据传输分配模块对当前边缘计算终端和数据采集终端的运行参数信息和当前采集数据量进行分析；所述数据传输分配模块对与当前边缘计算终端连接的各个数据采集终端的运行参数进行比较分析，选举其中cpu运行速度最快、剩余存储空间最大、当前实时采集数据量最少以及距离当前边缘计算终端最近的数据采集终端作为中继终端；需要说明的是，在本发明的实施例中，猪场内所有边缘计算终端之间通过既定拓扑结构进行连接，以及所有数据采集终端之间也通过既定拓扑结构进行连接；其中数据采集终端之间可以通过环形拓扑结构进行连接，即猪场内所有数据采集终端呈环形连接，同时各个数据采集终端与对应的边缘计算终端连接；通信时需要通过ip地址进行识别，识别通过之后才可进行数据传输；所述数据传输分配模块通过发送分配传输指令至与当前边缘计算终端连接的所有数据采集终端，使得与当前边缘计算终端连接的数据采集终端将获取的猪场实时生产数据发送至中继终端，所述中继终端将获取的汇总数据发送至当前边缘计算终端；
在本技术中，所述云平台通过边缘计算模块接收猪场实时生产数据的处理结果，并进行存储；在本技术中，所述生产管理后台通过云平台向边缘计算分配模块发送数据处理清单，以及通过云平台和边缘计算模块向猪场现场生产设备发送控制信息，使得生产管理后台能够从全局范围内对资源调度和现场生产过程进行优化管理。
22.在本技术中，所述边缘计算分配模块用于对边缘计算终端的处理进程进行分配处理，具体地，所述边缘计算分配模块从云平台获取数据处理清单，对数据处理清单的数据处理类型进行分析，将相应数据处理类型的数据处理清单发送至相应数据处理类型的边缘计算终端；所述边缘计算分配模块通过分析当前边缘计算终端获取的数据处理清单的数据处理任务优先级，从而分配边缘计算终端的数据处理进程；若当前边缘计算终端无法满足所有数据处理进程时，所述边缘计算分配模块控制当前边缘计算终端对末尾优先级低的数据处理进程进行暂停，直到所述边缘计算终端的缓存足够进行该末尾优先级低的数据处理进程，则所述边缘计算分配模块控制其继续进行；同时，所述边缘计算分配模块还对当前边缘计算终端的数据处理进程的健康状况进行监控，需要说明的是，数据处理进程的健康状况指的是当前数据处理进程是否存在异常状况；所述边缘计算分配模块将其中异常数据处理进程停止，并重新启动该数据处理进程；在本技术中，数据采集终端、边缘计算终端、云平台以及生产管理后台中均设置有防火墙、数据加密单元以及数据解密单元，其中所述数据加密单元用于对发送的数据进行加密，所述数据解密单元用于对接收到的数据进行解密；所述防火墙和数据加密单元使得终端设备避免信息泄露，保护猪场内生产数据的安全。
23.本发明的工作原理：本发明所述的一种基于边缘计算的猪场养殖数据处理系统通过数据采集模块内的多个数据采集终端与对应的猪场中现场生产设备进行连接获取猪场实时生产数据，并且数据采集终端将获取的猪场实时生产数据加密后发送至与之连接的边缘计算模块中的对应的边缘计算终端；对应的边缘计算终端对获取的实时生产数据解密后进行存储和分析处理，并将处理结果加密后发送至云平台进行存储；其中数据传输分配模块对获取的当前边缘计算终端以及与当前边缘计算终端连接的一个或多个数据采集终端的ip地址、运行参数信息、故障信息以及对应数据采集终端的实时采集数据量进行分析，当其中任意一个终端设备发生故障，则数据传输分配模块输出预警信息至设置在对应终端设备上的预警装置和生产管理后台进行预警；当终端设备无故障，则数据传输分配模块选举cpu运行速度最快、剩余存储空间最大、当前实时采集数据量最少以及距离当前边缘计算终端最近的数据采集终端作为中继终端，并控制与当前边缘计算终端连接的其他数据采集终端将采集的猪场实时生产数据发送至中继终端，由中继终端汇总后发送至边缘计算终端；从而减少了数据采集终端与边缘计算终端之间的数据传输请求连接数，使得对应边缘计算终端更加集中于数据处理，提高了边缘计算终端的工作效率；生产管理后台通过云平台向边缘计算分配模块发送数据处理清单，以及通过云平台和边缘计算模块向猪场现场生产设备发送控制信息，使得生产管理后台能够从全局范围内对资源调度和现场生产过程进行优化管理；本发明中的边缘计算分配模块通过分析从云平台获取的数据处理清单的数据处理类型，从而将相应的数据处理清单发送至相应的边缘
计算终端，边缘计算分配模块根据数据处理清单的数据处理任务优先级，从而分配边缘计算终端的数据处理进程，若当前边缘计算终端无法同时处理所有数据处理进程时，边缘计算分配模块控制优先级低的数据处理进程暂停，边缘计算分配模块还实时检测各个数据处理进程的健康状况，使得各个边缘计算分配模块能够有效处理同类型的猪场实时生产数据。
24.在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的设备，装置和方法，可以通过其它的方式实现；例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式；所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方法的目的。
25.以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

技术特征：

1.一种基于边缘计算的猪场养殖数据处理系统，其特征在于，包括：数据采集模块、边缘计算模块、数据传输分配模块、边缘计算分配模块、云平台以及生产管理后台；所述数据采集模块包括多个数据采集终端，所述数据采集终端与猪场中对应现场生产设备连接，获取猪场实时生产数据发送至边缘计算模块；所述边缘计算模块包括多个边缘计算终端，各个边缘计算终端根据猪场实时生产数据的数据类型连接至少一个同类型数据的数据采集终端，进而对猪场实时生产数据进行存储和处理，并将数据处理结果发送至云平台进行存储；所述数据传输分配模块用于对连接在同一边缘计算终端的一个或多个数据采集终端的数据传输进行分配；分析当前边缘计算终端以及与当前边缘计算终端连接的一个或多个数据采集终端的ip地址、运行参数信息、故障信息以及对应数据采集终端的实时采集数据量，当其中任意一个终端设备发生故障，则输出预警信息；当终端设备无故障，则选举cpu运行速度最快、剩余存储空间最大、当前实时采集数据量最少以及距离当前边缘计算终端最近的数据采集终端作为中继终端，并控制与当前边缘计算终端连接的其他数据采集终端将采集的猪场实时生产数据发送至中继终端，由中继终端汇总后发送至边缘计算终端；所述生产管理后台通过云平台向边缘计算分配模块发送数据处理清单，以及通过云平台和边缘计算模块向猪场现场生产设备发送控制信息；所述边缘计算分配模块用于对边缘计算终端的数据处理进程进行分配处理；所述边缘计算分配模块通过分析数据处理清单的数据处理类型，将相应的数据处理清单发送至相应的边缘计算终端，并根据数据处理清单的数据处理任务优先级分配边缘计算终端的数据处理进程，若当前边缘计算终端无法同时处理所有数据处理进程时，边缘计算分配模块控制优先级低的数据处理进程暂停，边缘计算分配模块还实时检测各个数据处理进程的健康状况，将其中异常数据处理进程停止，并重新启动该数据处理进程。2.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的猪场养殖数据处理系统，其特征在于，猪场实时生产数据不仅包括母猪的养殖数据，还包括猪场的粪污处理数据。3.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的猪场养殖数据处理系统，其特征在于，所述边缘计算终端与对应的至少一个数据采集终端通过短距离网络连接。4.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的猪场养殖数据处理系统，其特征在于，所述边缘计算模块包括数据存储单元、数据处理单元和数据传输单元；所述数据处理单元通过前期设置好的数据处理进程对相应类型的数据进行分析处理，使得猪场内相关工作人员获取需要的信息。5.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的猪场养殖数据处理系统，其特征在于，所述猪场实时生产数据的类型包括视频图像数据、文字类型数据以及语音类型数据。6.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的猪场养殖数据处理系统，其特征在于，运行参数信息包括终端设备的cpu运行速度和设备存储空间大小；故障信息包括当前终端设备断开网络链接、当前终端设备无法正常运行工作以及连接电缆故障。7.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的猪场养殖数据处理系统，其特征在于，若其中任意一个终端设备发生故障，则数据传输分配模块发送预警信息至预警装置和生产管理后台，所述预警装置设置在对应终端设备上，通过蜂鸣器预警，所述生产管理后台接收到预警信息通过声光预警，从而相关工作人员进行故障处理。
8.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的猪场养殖数据处理系统，其特征在于，猪场内所有数据采集终端呈环形连接，同时各个数据采集终端与对应的边缘计算终端连接。9.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的猪场养殖数据处理系统，其特征在于，数据处理进程的健康状况指的是当前数据处理进程是否存在异常状况。10.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的猪场养殖数据处理系统，其特征在于，数据采集终端、边缘计算终端、云平台以及生产管理后台中均设置有防火墙、数据加密单元以及数据解密单元，所述数据加密单元用于对发送的数据进行加密，所述数据解密单元用于对接收到的数据进行解密；所述防火墙和数据加密单元使得终端设备避免信息泄露，保护猪场内生产数据的安全。

技术总结

本发明公开了一种基于边缘计算的猪场养殖数据处理系统，属于猪场养殖数据处理领域，解决了在猪场养殖数据处理过程中如何减少数据传输资源，如何分配数据采集终端传输数据，以及如何有效管控数据处理进程的问题；数据采集模块用于对猪场实时生产数据进行采集，边缘计算模块用于对猪场实时生产数据进行存储和处理，数据传输分配模块用于对连接在同一边缘计算终端的一个或多个数据采集终端的数据传输进行分配，生产管理后台通过云平台向边缘计算分配模块发送数据处理清单，以及通过云平台和边缘计算模块向猪场现场生产设备发送控制信息；边缘计算分配模块用于对边缘计算终端的数据处理进程进行分配处理。数据处理进程进行分配处理。数据处理进程进行分配处理。