一种边缘端数据传输与存储的方法以及装置

技术领域

本发明属于数据传输技术领域，尤其涉及一种边缘端数据传输与存储的方法以及装置。

背景技术

目前相关技术中，数据传输大多是通过Http协议((Hypertext TransferProtocol，超文本传输协议)或Grpc协议(Google Remote Procedure Call，Google远程过程调用)进行数据传输，随着数据量增大或频繁度增加容易出现数据堆积的情况，甚至边缘端的一个服务或几个服务宕机也会造成数据丢失的情况发生。

边缘端在海量数据情况下使用普通的内嵌数据库，例如Sqlite(一种软件库)、H2(一种数据库)对于大数据量的存储与查询性能差，而在大数据量下进行查询，一方面会加大内存与cpu(central processing unit，中央处理器)开销，另一方面对数据库的性能也是一种严峻考验，并且查询结果返回时间也会很长。类似Mysql相对于大型的数据库，其内存、cpu、磁盘相对较小的硬件来说更是无法支撑的。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种边缘端数据传输与存储的方法以及装置，以解决现有技术中数据传输过程随着数据量增大或频繁度增加容易出现数据堆积的情况、边缘端的服务宕机会造成数据丢失的情况发生以及大型的数据库内存、cpu、磁盘相对较小的硬件来说难以支撑的问题。

本发明实施例的第一方面，提供了一种边缘端数据传输与存储的方法，包括：数据采集模块根据采集的边缘端设备数据创建初始消息队列，并将所述初始消息队列传输至第一消息中间件；

当数据处理模块获取到所述第一消息中间件中的初始消息队列时，所述数据处理模块根据数据存储模块与数据转发模块的需求对所述初始消息队列进行处理，获得转发消息队列信息和存储消息队列信息，并将所述转发消息队列信息和所述存储消息队列信息传输至第二消息中间件；

数据存储模块获取到所述存储消息队列信息时，对所述存储消息队列信息进行存储；

数据转发模块获取到所述转发消息队列信息时，对所述转发消息队列信息进行转发。

本发明实施例的第二方面，提供了一种边缘端数据传输与存储的装置，包括：

数据采集模块，用于数据采集模块根据采集的边缘端设备数据创建初始消息队列，并将所述初始消息队列传输至第一消息中间件；

第一消息中间件，用于存储所述初始消息队列；

数据处理模块，用于当数据处理模块获取到所述第一消息中间件中的初始消息队列时，所述数据处理模块根据数据存储模块与数据转发模块的需求对所述初始消息队列进行处理，获得转发消息队列信息和存储消息队列信息，并将所述转发消息队列信息和所述存储消息队列信息传输至第二消息中间件；

第二消息中间件，用于存储所述转发消息队列信息和所述存储消息队列信息；

数据存储模块，用于数据存储模块获取到所述存储消息队列信息时，对所述存储消息队列信息进行存储；

数据转发模块，用于数据转发模块获取到所述转发消息队列信息时，对所述转发消息队列信息进行转发。

本发明实施例的第三方面，提供了一种终端设备，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述边缘端数据传输与存储的方法的步骤。

本发明实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述边缘端数据传输与存储的方法的步骤。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过本发明实施例提供的边缘端数据传输与存储的方法，可以防止在传输过程中，数据量增大或频繁度增加容易出现数据堆积的情况，避免了边缘端设备数据在边缘端的一个服务或几个服务宕机情况下容易造成数据丢失的问题，解决了相对于大型的数据库，对于内存、cpu、磁盘相对较小的硬件来说难以支撑的问题，并能够在在大数据量下进行查询，快速返回查询结果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的边缘端数据传输与存储的方法的方法流程示意图；

图2是本发明实施例提供的边缘端数据传输与存储的方法中数据采集模块创建并将初始消息队列传输至第一消息中间件的实现流程示意图；

图3是本发明实施例提供的边缘端数据传输与存储的方法中将第一消息中间件中的初始消息队列传输至第二消息中间件的方法流程示意图；

图4是本发明实施例提供的边缘端数据传输与存储的方法中对存储消息队列信息进行存储的示例图；

图5是本发明实施例提供的边缘端数据传输与存储的方法中对转发消息队列信息进行转发的示例图；

图6是本发明实施例提供的边缘端数据传输与存储的装置的示意图；

图7是本发明实施例提供的终端设备的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1是本发明实施例提供的边缘端数据传输与存储的方法流程示意图。如图1所示，该方法包括：

步骤S11：数据采集模块根据采集的边缘端设备数据创建初始消息队列，并将所述初始消息队列传输至第一消息中间件。

数据采集模块采集边缘端设备数据，再根据边缘端设备数据创建初始消息队列，并将消息队列传输至消息中间件RabbitMQ，由于RabbitMQ是实现高级消息队列协议的开源消息代理软件，是应用层协议的一个开放标准，为面向消息的中间件设计，中间件主要用于组件之间的解耦，将消息保存至中间件，避免了消息在传输过程中的丢失。

本发明实施例之所以选择消息队列，是因为消息队列的本身性能，它是在消息的传输过程中保存消息的容器，消息队列管理器在将消息传输至目标过程中充当中间人，消息队列的主要目的是提供路由并保证消息的传递，如果发送消息时接收者不可用，消息队列会保留消息，直到成功地传递它为止。

图2是本发明实施例提供的数据采集模块创建并将初始消息队列传输至第一消息中间件的实现流程示意图。如图2所示，步骤S11具体包括如下步骤：

步骤S111：数据采集模块通过传输协议采集边缘端设备数据，所述传输协议包括Modbus-RTU、Modbus-TCP、S7或BACnet；

采用Http协议(HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议)或Rpc协议(Remote Procedure Call Protocol，远程调用协议)传输容易出现数据堆积的情况，为此，本发明实施例选择Modbus-RTU(一种编码格式为RTU的工业通讯协议)、Modbus-TCP(一种编码格式为TCP的工业通讯协议)、S7(SIEMENS S7，西门子S7通信协议)或BACnet((A DataCommunication Protocol for Building Automation and Control Networks，楼宇自动控制网络数据通讯协议)，有效避免了上述出现数据堆积的弊端。

步骤S112：所述数据采集模块基于所述边缘端设备的数据，创建初始消息队列；

步骤S113：所述数据采集模块将所述初始消息队列传输至第一消息中间件。

步骤S12：当数据处理模块获取到所述第一消息中间件中的初始消息队列时，所述数据处理模块根据数据存储模块与数据转发模块的需求对所述初始消息队列进行处理，获得转发消息队列信息和存储消息队列信息，并将所述转发消息队列信息和所述存储消息队列信息传输至第二消息中间件。其中，存储消息队列信息包括实时数据消息队列和历史数据消费队列。

本发明实施例中，初始消息队列被存储在第一消息中间件中，数据处理模块获取初始消息队列，根据数据存储模块与数据转发模块需求对初始消息队列进行具体处理之后，数据处理模块获得转发消息队列信息和存储消息队列信息，并将转发消息队列信息和存储消息队列信息传输至第二消息中间件。

图3是本发明实施例提供的将第一消息中间件中的初始消息队列传输至第二消息中间件的方法流程示意图。如图3所示，数据处理模块的处理过程具体如下：

步骤S121：所述数据处理模块获取数据存储模块设置的存储周期，并根据所述存储周期，按照消息队列先进先出的原则，对所述初始消息队列进行处理，获得存储消息队列信息。

数据存储模块针对存储消息队列信息设置存储周期，数据处理模块获取存储周期，并按消息队列先进先出的原则，对初始消息队列进行处理。其中，存储周期可以根据需要灵活设定。

步骤S122：所述数据处理模块获取数据转发模块设置的转发周期，并根据所述转发周期，按照消息队列先进先出的原则，对所述初始消息队列进行处理，获得转发消息队列信息。

数据转发模块针对转发消息队列信息设置转发周期，数据处理模块获取转发周期，并按消息队列先进先出的原则，对初始消息队列进行处理。其中，转发周期可以根据需求灵活设定。

步骤S13：数据存储模块获取到所述存储消息队列信息时，对所述存储消息队列信息进行存储。

存储消息队列信息被存储在第二中间件中，数据存储模块获取到存储消息队列信息时，针对存储消息队列信息设置存储周期，并按照数据存储模块的需求对存储消息队列信息进行存储。

图4是本发明实施例提供的对存储消息队列信息进行存储的示例图。如图4所示，对存储消息队列信息进行存储的步骤具体如下：

步骤S131：所述数据存储模块获取到所述实时数据消息队列时，将所述实时数据消息队列的数据缓存到指定哈希类中。

数据存储模块获取到实时消息队列信息，硬盘内部的高速存储器，为了将这些实时数据用于提供读取和再读取的服务，暂时性的保存并存储到预先指定的哈希类中。

步骤S132：所述数据存储模块获取到所述历史数据消息队列时，根据数据点的数量在时序数据库中进行存储。

数据存储模块获取到历史消息队列信息，硬盘内部的高速存储器，为了将这些历史数据用于提供读取和再读取的服务，暂时性的保存并根据数据点的数量将历史数据存储到时序数据库中。由于TDengine是时序数据库，能够根据不同数据点创建不同表，这样数据点在历史数据查询时，能更快的返回结果，并且TDengine支持多表的同时存储。TDengine的查询存储耗内存、CPU(central processing unit，中央处理器)、磁盘使用相对更低。

其中，点的数量指数据点数据的数量。

对存储消息队列信息进行存储步骤之后，还包括：

通过浏览器调用元数据模块接口；

根据所述元数据模块存储的数据点标识，通过数据存储模块获取数据点，以进行数据显示。

本发明实施例中，数据点标识存储在元数据模块，数据存储模块获取数据点，在用户需要查询该数据时，能够提供相应服务。

其中，数据点标识是数据点本身的唯一身份特征。

步骤S14：数据转发模块获取到所述转发消息队列信息时，对所述转发消息队列信息进行转发。

本发明实施例中，存储消息队列信息被存储在第二中间件中，当数据处理模块获取到转发消息队列信息时，按照数据转发模块的需求对存储消息队列信息进行转发。

图5是本发明实施例提供的对转发消息队列信息进行转发的示例图。如图5所示，具体如下：

步骤S141：数据转发模块获取到所述转发消息队列信息，设置转发周期；

转发消息队列信息被存储在第二消息中间件中，数据转发模块获取到转发消息队列信息时，针对转发消息队列信息设置转发周期。

步骤S142：基于所述转发周期，所述数据转发模块通过消息队列遥测传输协议将所述转发消息队列信息的数据传输到大数据平台，以提供显示与查询服务。

本发明实施例中，基于所述转发周期，数据转发模块通过MQTT(Message QueuingTelemetry Transport,消息队列遥测传输)进行传输数据，将消息队列信息传输至云端大数据平台，当用户需要查询功能时，以提供对用户进行显示与查询的功能。

通过本发明实施例，数据处理模块获取数据采集模块传输至第一中间件的消息队列，按需处理，由数据存储模块存储并由数据转发模块转发至第二中间件，以提供用户显示与查询功能。本发明能够防止在数据传输过程中，数据量增大或频繁度增加容易出现数据堆积的情况，避免了边缘端设备数据在边缘端的服务宕机情况下容易造成数据丢失的问题，解决了硬件难以支撑的问题，还能够在大数据量下进行查询，快速返回查询结果。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。基于相同构思，本发明实施例还提供了一种边缘端数据传输与存储的装置。图6是本发明实施例提供的边缘端数据传输与存储的装置的示意图，如图6所示，包括：数据采集模块21、第一消息中间件22、数据处理模块23、第二消息中间件24、数据存储模块25以及数据转发模块26。其中：

数据采集模块21，用于数据采集模块根据采集的边缘端设备数据创建初始消息队列，并将所述初始消息队列传输至第一消息中间件。

第一消息中间件22，用于存储所述初始消息队列；

数据处理模块23，用于当数据处理模块获取到所述第一消息中间件中的初始消息队列时，所述数据处理模块根据数据存储模块与数据转发模块的需求对所述初始消息队列进行处理，获得转发消息队列信息和存储消息队列信息，并将所述转发消息队列信息和所述存储消息队列信息传输至第二消息中间件；

第二消息中间件24，用于存储所述转发消息队列信息和所述存储消息队列信息；

数据存储模块25，用于数据存储模块获取到所述存储消息队列信息时，对所述存储消息队列信息进行存储；

数据转发模块26，用于数据转发模块获取到所述转发消息队列信息时，对所述转发消息队列信息进行转发。

具体地，数据采集模块21通过传输协议Modbus-RTU、Modbus-TCP、S7或BACnet采集边缘端设备的数据，并基于边缘端设备的数据，创建初始消息队列，再将初始消息队列传输至第一消息中间件22。数据处理模块23获取数据存储模块25设置的存储周期，并根据所述存储周期，按照消息队列先进先出的原则，对初始消息队列进行处理，获得存储消息队列信息。数据处理模块23获取数据转发模块26设置的转发周期，并根据转发周期，按照消息队列先进先出的原则，对初始消息队列进行处理，获得转发消息队列信息。存储消息队列信息和转发消息队列信息传输至第二消息中间件24。数据存储模块25获取到存储消息队列信息时，对存储消息队列信息进行存储，以及获取到转发消息队列信息时，对转发消息队列信息进行转发。

图7是本发明实施例提供的终端设备的示意图。如图7所示，该实施例的终端设备3包括：处理器30、存储器31以及存储在所述存储器31中并可在所述处理器30上运行的计算机程序32，例如边缘端数据传输与存储程序。所述处理器30执行所述计算机程序32时实现上述各个边缘端数据传输与存储方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S11至S14。或者，所述处理器30执行所述计算机程序32时实现上述各装置实施例中各模块的功能，例如图6所示模块21至26的功能。

示例性的，所述计算机程序32可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器31中，并由所述处理器30执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序32在所述终端设备3中的执行过程。

所述终端设备3可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器30、存储器31。本领域技术人员可以理解，图7仅仅是终端设备3的示例，并不构成对终端设备3的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器30可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器31可以是所述终端设备3的内部存储单元，例如终端设备3的硬盘或内存。所述存储器31也可以是所述终端设备3的外部存储设备，例如所述终端设备3上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器31还可以既包括所述终端设备3的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器31用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其它程序和数据。所述存储器31还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，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，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元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单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。