[發(fā)明專利]一種基于邊緣云的物聯(lián)網(wǎng)時間序列預(yù)測系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011622265.7
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112822244B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 莫毓昌
• 申請（專利權(quán)）人: 莫毓昌
• 主分類號: H04L67/12
• 分類號: H04L67/12;H04L67/125;G08C17/02;G16Y10/00;G16Y40/30
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務(wù)所 11337
• 代理人: 于國強

本發(fā)明公開了一種基于邊緣云的物聯(lián)網(wǎng)時間序列預(yù)測系統(tǒng)及方法，預(yù)測系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集終端、5G基站、工業(yè)控制終端、云平臺和邊緣云；云平臺用于根據(jù)接收到的5G基站傳遞而來的數(shù)據(jù)采集終端采集的歷史工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，對預(yù)測模型進(jìn)行訓(xùn)練，將訓(xùn)練好的預(yù)測模型傳遞給邊緣云；邊緣云用于接收云平臺傳遞過來的訓(xùn)練好的預(yù)測模型，并利用訓(xùn)練好的預(yù)測模型對新工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，利用預(yù)測結(jié)果生成工業(yè)控制命令，并將工業(yè)控制命令傳遞給5G基站。優(yōu)點是：把預(yù)測模型訓(xùn)練和預(yù)測模型應(yīng)用進(jìn)行分離，即預(yù)測模型訓(xùn)練是在遠(yuǎn)端的高性能云平臺實現(xiàn)，預(yù)測模型應(yīng)用是在離工業(yè)控制場景較近的邊緣云實現(xiàn)，從而減少通信成本和處理延遲。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于邊緣云的物聯(lián)網(wǎng)時間序列預(yù)測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

5G背景下，數(shù)據(jù)量大計算任務(wù)多，如果采用經(jīng)典的集中式云計算方法，由于數(shù)據(jù)傳輸距離遠(yuǎn)，會帶來較大延遲。為此，提出了邊緣云技術(shù)，即在5G基站放置服務(wù)器，在該服務(wù)器部署邊緣云，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)就近處理，避免海量數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端云服務(wù)器。物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集的數(shù)據(jù)匯聚到邊緣云，通常是時間序列，邊緣云對時間序列進(jìn)行分析，并向物聯(lián)網(wǎng)控制設(shè)備發(fā)出控制命令，進(jìn)行工業(yè)控制。為了更好的進(jìn)行設(shè)備控制，邊緣云需要對時間序列進(jìn)行預(yù)測，根據(jù)預(yù)測結(jié)果發(fā)出相應(yīng)的控制命令，顯然預(yù)測越準(zhǔn)確，控制越精確。

而在5G背景下，數(shù)據(jù)量大計算任務(wù)多，如果采用經(jīng)典的集中式云計算方法，由于數(shù)據(jù)傳輸距離遠(yuǎn)，會帶來較大的通信成本和處理延遲。對于低時延要求的工業(yè)控制無法滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于邊緣云的物聯(lián)網(wǎng)時間序列預(yù)測系統(tǒng)及方法，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的前述問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于邊緣云的物聯(lián)網(wǎng)時間序列預(yù)測系統(tǒng)，預(yù)測系統(tǒng)包括

數(shù)據(jù)采集終端；用于采集工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并將采集到的工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過5G傳遞給5G基站；

5G基站；用于接收數(shù)據(jù)采集終端傳遞過來的工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并將工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過通信網(wǎng)絡(luò)傳遞給遠(yuǎn)端的云平臺；

工業(yè)控制終端；用于接收5G基站發(fā)送過來的工業(yè)控制命令，并根據(jù)工業(yè)控制命令實施相應(yīng)的工業(yè)控制；

云平臺；用于根據(jù)接收到的歷史工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，對預(yù)測模型進(jìn)行訓(xùn)練，獲取訓(xùn)練好的預(yù)測模型，并將訓(xùn)練好的預(yù)測模型傳遞給邊緣云；用于根據(jù)增量樣本構(gòu)造新的訓(xùn)練集，并利用新的訓(xùn)練集采用增量合并或替換的方式重新訓(xùn)練預(yù)測模型；

邊緣云；用于接收云平臺通過通信網(wǎng)絡(luò)傳遞過來的訓(xùn)練好的預(yù)測模型，并利用訓(xùn)練好的預(yù)測模型對新工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，利用預(yù)測結(jié)果生成工業(yè)控制命令，并將工業(yè)控制命令傳遞給5G基站；

邊緣云中設(shè)置有異常計數(shù)器和高度異常計數(shù)器，邊緣云根據(jù)高度異常計數(shù)器的數(shù)值與預(yù)設(shè)數(shù)量之間的大小關(guān)系，將增量樣本通過通信網(wǎng)絡(luò)傳送給云平臺；云平臺根據(jù)增量樣本構(gòu)造新的訓(xùn)練集，并根據(jù)異常計數(shù)器的數(shù)值和高度異常計數(shù)器的數(shù)值之間的差值與預(yù)設(shè)偏差的大小關(guān)系，確定采用增量合并或替換合并的方式利用新的訓(xùn)練集重新訓(xùn)練預(yù)測模型。

本發(fā)明的目的還在于提供一種基于邊緣云的物聯(lián)網(wǎng)時間序列預(yù)測方法，預(yù)測方法使用所述的預(yù)測系統(tǒng)進(jìn)行實現(xiàn)；所述預(yù)測方法包括如下步驟，

S1、數(shù)據(jù)采集終端將采集到的工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過5G傳遞給5G基站；

S2、5G基站通過通信網(wǎng)絡(luò)將工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的云平臺；

S3、云平臺根據(jù)收集到的工業(yè)時序數(shù)據(jù)Seq＝{D1,D2,D3,…,DT}構(gòu)建訓(xùn)練集；

S4、云平臺利用訓(xùn)練集對預(yù)測模型進(jìn)行訓(xùn)練，并將訓(xùn)練好的預(yù)測模型MODEL和訓(xùn)練好的預(yù)測模型MODEL在訓(xùn)練集上預(yù)測誤差E的標(biāo)準(zhǔn)差delta通過通信網(wǎng)絡(luò)傳遞給邊緣云；