[发明专利]基于EC-REST体系结构的海洋观测网络系统及方法

说明书

本公开公开了基于EC‑REST体系结构的海洋观测网络系统及方法，感知海洋观测数据的数据源的边缘感知设备将对采集的数据进行初步处理并存储；数据采集层将数据源感知的海洋观测数据进行采集和传输，将采集的数据传输给数据存储层；数据存储层将数据采集层传输过来的数据，利用边缘网关进行预处理后上传给数据处理层；数据处理层对边缘网关上传的数据，通过EC‑REST架构实现计算任务等资源负载在分布式部署的感知设备间及感知设备和边缘网关间统一及协调的迁移和调度；数据应用层对数据处理层处理后的结果进行应用。保持海洋观测网络中各感知设备的交互性及资源负载均衡，实现对海洋中海量异构数据的高效率低能耗实时观测。

技术领域

本公开涉及海洋观测技术领域，特别是涉及基于EC-REST体系结构的海洋观测网络系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提到了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

海洋观测网的建设目标是，建立基于浮标、潜标、海底观测节点等固定平台和卫星遥感、无人机、无人艇、岸基台站、船基平台等移动平台的“空、天、地、海”一体化的海洋立体感知网，构建以宽带网、无线通信等多种方式融合的海洋数据通信网，初步形成气象、水文、动力、生态等环境参数的立体感知与通信网；实现海洋环境的综合立体实时监测、多时空分辨率、多维度的海洋观测数据及时获取。同时，海洋观测网需要快速的预测机制和信息传播，以便应对海啸等各种突发事件，并采取相应措施。部署在海洋上的传感器设备会生成大量数据，消耗大量资源和传输带宽。云上处理此类数据会面临延迟。而边缘计算通过在靠近数据源的地方就近处理，可以防止数据丢失或传感器数据传输延迟，帮助系统做出快速响应。

海洋观测网的现有技术方案存在观测数据规模大，范围广，且通信带宽受限，观测设备维护困难，异构性强，交互少，效率低等问题。针对目前海洋观测数据集成效率低的问题，发明人发现山东省科学院提出了基于边缘计算的海洋观测要素自匹配方法。边缘计算设备负责对获取的观测数据进行存储，同时根据选择的训练模型，进行数据的预处理，获取特征值，然后仅把指定时间段获得的特征值传输到云端。该方案中设备交互性少，且缺乏灵活的资源负载调度方法，无法有效降低系统能耗，实现各设备负载均衡。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了基于EC-REST体系结构的海洋观测网络系统及方法；采用REST分布式架构来统一调度和管理域内资源负载，同时边缘感知设备及边缘网关可以在满足应用的时延要求前提下，尽可能降低系统总体能耗，保持各设备资源负载均衡，及时响应紧急观测任务。

第一方面，本公开提供了基于EC-REST体系结构的海洋观测网络系统；

基于EC-REST体系结构的海洋观测网络系统，包括：

数据源，用于感知海洋观测数据，数据源中设有分布式部署的感知设备，所述感知设备包括：边缘感知设备和非边缘感知设备，所述边缘感知设备将对采集的数据进行初步处理并存储；

数据采集层，用于将数据源感知的海洋观测数据进行采集和传输，各类设备将采集的数据传输给数据存储层；

数据存储层，用于将数据采集层传输过来的数据，利用边缘网关进行格式统一和数据融合的预处理，将预处理后的数据上传给数据处理层；

数据处理层，用于对边缘网关上传的数据，通过EC-REST架构实现资源负载在分布式部署的感知设备间及感知设备与边缘网关间的迁移和调度；

数据应用层，用于对数据处理层处理后的结果进行应用。

第二方面，本公开提供了基于EC-REST体系结构的海洋观测网络系统的工作方法；

基于EC-REST体系结构的海洋观测网络系统的工作方法，包括：