[發明專利]面向工業智能化服務的云霧計算系統

有效

• 申請號: 201710387432.6
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107172166B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 韋云凱;劉倩玉;冷甦鵬;李娜;陳怡瑾
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發明公開了一種面向工業智能化服務的云霧計算系統；其包括IoT基礎設施子系統、霧計算子系統和云計算子系統。本方法采用IoT基礎設施子系統、霧計算子系統和云計算子系統組成云霧計算系統架構，適用于工業智能化服務應用，滿足了工業物聯網中智能化服務應用對時延敏感性和計算復雜性多尺度需求；同時針對計算架構中霧資源的協同工作采用自適應遺傳算法進行資源調度，能夠同時兼顧任務的時延性能和通信資源的開銷。

技術領域

本發明屬于工業物聯網及霧計算領域，尤其設計一種面向工業智能化服務的云霧計算系統。

背景技術

工業4.0背景下，越來越多的物體智能化，萬物互聯，物聯網進入工廠。隨著工業物聯網的飛速發展，工業數據正呈現出爆炸式增長，這些數據具有較大的價值，為工業智能化服務提供源數據。傳統方式下，海量數據的高效處理可以采用云計算的方式實現。然而，工業物聯網中組網情況一般比較復雜，底層裝備的計算能力有限，其傳輸帶寬和可靠性具有一定約束。此外，工業物聯網還具有地理分布范圍廣和通信數據量小的特點。這些特點使得工業物聯網中智能化服務的應用具有多尺度時延敏感性和多尺度計算復雜性需求。霧計算，作為云計算的強大補充，更加適應物聯網的數據和通信需求。霧計算是一種分布式的計算模型，位于云數據中心和物聯網設備/傳感器之間的中間層，它提供了計算、網絡和存儲設備，讓基于云的服務可以離物聯網設備和傳感器更近。霧計算概念的引入，就是為了應對傳統云計算在工業物聯網應用時所面臨的網絡阻塞、高延時、低服務質量等挑戰。

目前關于物聯網中云霧計算架構的研究大多沒有針對特定的應用場景，無法滿足工業物聯網中智能化服務應用對時延敏感性和計算復雜性多尺度需求。

發明內容

本發明的發明目的是：為了解決現有技術中存在的以上問題，本發明提出了一種面向工業智能化服務的云霧計算系統，從而滿足工業物聯網中智能化服務應用對時延敏感性和計算復雜性多尺度需求。

本發明的技術方案是：一種面向工業智能化服務的云霧計算系統，包括：

IoT基礎設施子系統，用于采集地理分布式的工業物聯網數據并發送至霧計算子系統、向霧計算子系統發送任務請求、及接收霧計算子系統返回的控制指令；

霧計算子系統，用于接收所述IoT基礎設施子系統發送的工業物聯網數據和任務請求、根據任務請求分配計算資源、對工業物聯網數據進行預處理并向所述IoT基礎設施子系統返回控制指令和計算結果、將工業物聯網數據和任務請求上傳至云計算子系統；

云計算子系統，用于接收所述霧計算子系統上傳的工業物聯網數據和任務請求并保存、根據任務請求進行數據處理。

進一步地，所述IoT基礎設施子系統包括傳感器節點、終端設備及被控終端；

所述傳感器節點，用于采集地理分布式的工業物聯網數據；

所述終端設備，用于向霧計算子系統發送任務請求；

所述被控終端，用于接收霧計算子系統返回的控制指令。

進一步地，所述霧計算子系統劃分為多個霧群，每個霧群包括一個霧管理節點及分別與所述霧管理節點連接的霧節點；

所述霧管理節點包括霧網絡設備，用于管理霧群中所有霧節點、接收所述IoT基礎設施子系統發送的任務請求并根據任務請求分配計算資源；

所述霧節點包括霧網絡設備及虛擬網絡功能模塊，用于接收所述IoT基礎設施子系統發送的工業物聯網數據、接收所述霧管理節點分配的任務請求、對工業物聯網數據進行預處理并保存。

進一步地，所述霧計算子系統根據任務請求分配計算資源具體包括以下步驟：

A、將資源調度問題中的霧節點的網絡拓撲圖、任務請求集合和調度問題描述公式化表示，建立資源分配矩陣和雙適應度函數；