一种边缘计算的调度方法及工业互联网系统与流程

1.本技术属于工业互联网技术领域，尤其涉及一种边缘计算的调度方法及工业互联网系统。


背景技术：

2.目前边缘计算是将本地设备上的计算任务调度到计算能力更强的边缘节点上，通过边缘节点强大的计算能力提高任务的处理速度。但在不同区域的边缘节点服务于不同的本地设备群体，不同边缘节点承载的计算负载量比较悬殊，导致边缘节点的负载不平衡，进而降低了边缘网络的服务效益。
3.此外，在工业互联网中，由于工业设备分散且存在较大的异构性，导致边缘服务器之间存在信任问题，影响工业互联网的数据安全。
4.现有技术的边缘计算同时存在边缘网络的服务效益低以及数据不安全的问题。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种边缘计算的调度方法及工业互联网系统，可以解决边缘计算同时存在边缘网络的服务效益低以及数据不安全的的问题。
6.第一方面，本技术实施例提供了一种边缘计算任务的调度方法，应用于工业互联网系统，所述工业互联网系统自下而上包括端点层、边缘计算层、云计算层及应用层，所述边缘计算层包括多个边缘节点，所述云计算层包括至少一个云节点，多个所述边缘节点和至少一个所述云节点组成区块链网络，所述调度方法包括：
7.基于所述应用层或所述端点层，所述边缘计算层获取计算任务；
8.所述工业互联网系统通过改进量子粒子群优化计算式确定承接所述计算任务的边缘节点位置；
9.所述工业互联网系统调度所述计算任务至所述边缘节点位置对应的边缘节点；
10.所述边缘节点确定所述计算任务对应的计算任务结果；
11.所述区块链网络认证所述计算任务结果；
12.所述边缘节点将所述计算任务结果返回至所述云节点。
13.在其中一个实施例中，所述基于所述应用层或所述端点层，所述边缘计算层获取计算任务的步骤，包括：
14.所述应用层分发应用任务至所述云计算层；
15.基于所述应用任务的第一计算量、计算能耗及数据传输延迟阈值，所述云计算层将所述应用任务进行分割获得多个计算任务；
16.所述云计算层将多个所述计算任务卸载至所述边缘计算层。
17.在其中一个实施例中，所述基于所述应用层或所述端点层，所述边缘计算层获取计算任务的步骤，还包括：
18.所述端点层获取终端数据；
19.所述端点层预处理所述终端数据；
20.所述端点层将预处理后的所述终端数据的计算任务传输至所述边缘计算层。
21.在其中一个实施例中，所述端点层包括多个端点设备，所述边缘计算层包括管理节点；
22.所述基于所述应用层或所述端点层，所述边缘计算层获取计算任务的步骤之前，包括：
23.所述应用层发送各所述端点设备的配置信息至所述管理节点，并同步至所述区块链网络；
24.所述区块链网络通过签名共识认证各所述端点设备的配置信息。
25.在其中一个实施例中，所述边缘计算层包括管理节点；
26.所述基于所述应用层或所述端点层，所述边缘计算层获取计算任务的步骤之后，包括：
27.所述管理节点接收所述计算任务，并同步至所述区块链网络；
28.所述区块链网络签名共识认证所述计算任务。
29.在其中一个实施例中，所述计算任务包括第二计算量和任务数据量；
30.所述工业互联网系统通过改进量子粒子群优化计算式确定承接所述计算任务的边缘节点位置的步骤，包括：
31.基于所述第二计算量获取可执行边缘节点集合；
32.基于各所述可执行边缘节点与发布计算任务的所述应用层或所述端点层的距离获取各所述可执行边缘节点的位置概率及位置概率权重；
33.基于所述任务数据量、所述第二计算量、各所述可执行边缘节点的网络传输速度及各所述可执行边缘节点的计算算力，获取各所述可执行边缘节点的运行时间和传输时间；
34.基于所述运行时间和所述传输时间，获取所述运行时间对应的运行时间权重和所述传输时间对应的传输时间权重；
35.基于所述位置概率、所述位置概率权重、所述运行时间、所述运行时间权重、所述传输时间、所述传输时间权重、全局节点最优位置及历史节点最优位置，所述工业互联网系统采用改进量子粒子群优化计算式进行迭代计算直至满足预设条件确定承接所述计算任务的边缘节点位置。
36.在其中一个实施例中，所述改进量子粒子群优化计算式为：
[0037][0038]
其中，为第k节点在第g节点位置的目标函数；
[0039]
为第k节点在第g-1节点位置的目标函数；
[0040]
w为位置概率权重；
[0041]
为第k节点在第g-1节点位置的位置概率；
[0042]
c1为运行时间；
[0043]
c2为传输时间；
[0044]
r1为运行时间权重；
[0045]
r2为传输时间权重；
[0046]
为第k节点的历史个体最优位置；
[0047]gbest
为群体的全局最优位置。
[0048]
在其中一个实施例中，所述预设条件为迭代次数大于或者等于迭代次数阈值。
[0049]
在其中一个实施例中，所述区块链网络认证所述计算任务结果，包括：
[0050]
所述边缘节点将所述计算任务结果同步至所述区块链网络；
[0051]
所述区块链网络通过签名共识认证所述计算任务结果。
[0052]
第二方面，本技术实施例提供了一种工业互联网系统，所述工业互联网系统用于执行第一方面内容的任一调度方法。
[0053]
可以理解的是，上述第二方面的有益效果可以参见上述第一方面内容中的相关描述，在此不再赘述。
[0054]
本技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
[0055]
本技术的调度方法应用于工业互联网系统，工业互联网系统自下而上包括端点层、边缘计算层、云计算层及应用层，边缘计算层包括多个边缘节点，云计算层包括至少一个云节点，多个边缘节点和至少一个云节点组成区块链网络，通过基于应用层或端点层，边缘计算层获取计算任务；工业互联网系统通过改进量子粒子群优化计算式确定承接计算任务的边缘节点位置；工业互联网系统调度计算任务至边缘节点位置对应的边缘节点；边缘节点确定计算任务对应的计算任务结果；区块链网络认证计算任务结果；边缘节点将计算任务结果返回至云节点，由于采用改进量子粒子群优化计算式确定承接计算任务的边缘节点位置，平衡了各边缘节点的计算负载，提高了边缘网络的服务效益，且采用区块链网络对计算任务结果进行了认证，同时提高了工业互联网的数据安全性。
附图说明
[0056]
为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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他的附图。
[0057]
图1是本技术实施例提供的工业互联网系统的结构示意图；
[0058]
图2是本技术实施例提供的区块链网络的结构示意图；
[0059]
图3是本技术一实施例提供的边缘计算任务的调度方法的流程示意图；
[0060]
图4是本技术一实施例提供的基于应用层或端点层，边缘计算层获取计算任务的步骤之前的流程示意图；
[0061]
图5是本技术一实施例提供的基于应用层或端点层，边缘计算层获取计算任务的流程示意图；
[0062]
图6是本技术另一实施例提供的基于应用层或端点层，边缘计算层获取计算任务的流程示意图；
[0063]
图7是本技术一实施例提供的基于应用层或端点层，边缘计算层获取计算任务的步骤之后的流程示意图；
[0064]
图8是本技术一实施例提供的工业互联网系统通过改进量子粒子群优化计算式确定承接计算任务的边缘节点位置的流程示意图；
[0065]
图9是本技术一实施例提供的区块链网络认证计算任务结果的流程示意图。
具体实施方式
[0066]
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，以便透彻理解本技术实施例。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技术。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技术的描述。
[0067]
应当理解，当在本技术说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
[0068]
还应当理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0069]
另外，在本技术说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0070]
在本技术说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本技术的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
[0071]
区块链：区块链技术最早诞生于次贷危机末期，由日裔美国人中本聪(satoshi nakamoto)于2008年在《比特币：一种点对点的电子现金系统》首次提出。从本质上看，区块链是分布式数据存储、点对点传输(p2p)、共识机制、非对称加密、智能合约等计算机技术的新型应用范式，存贮于其中的数据和信息具有不可伪造、全程留痕、可以追溯、公开透明、集体维护等特征。
[0072]
目前边缘计算是将本地设备上的计算任务调度到计算能力更强的边缘节点上，通过边缘节点强大的计算能力提高任务的处理速度。但在不同区域的边缘节点服务于不同的本地设备群体，不同边缘节点承载的计算负载量比较悬殊，导致边缘节点的负载不平衡，进而降低了边缘网络的服务效益。
[0073]
此外，在工业互联网中，由于工业端点设备数量众多，位置分散且存在较大的异构性，导致管理节点之间存在信任问题，影响工业互联网的数据安全。例如，工业互联网系统很难从众多的端点设备中识别出伪装端点设备和作恶端点设备；此外，现有技术的工业互联网系统即使识别出了伪装端点设备和作恶端点设备，工业互联网系统也很难及时、自动化的隔离伪装端点设备和作恶端点设备。
[0074]
现有技术的边缘计算同时存在边缘网络的服务效益低以及数据不安全的问题。
[0075]
本技术的调度方法应用于工业互联网系统，如图1所示，工业互联网系统自下而上包括端点层、边缘计算层、云计算层及应用层。端点层连接边缘计算层，端点层包括多个端
点设备，多个端点设备接入部署有区块链的工业互联网，端点设备用于数据采集为工业互联网系统提供数据来源，且端点设备可以通过结合区块链的工业互联网系统进行互联互动，采集的数据例如温度数据、湿度数据、车速数据、流量数据等。
[0076]
在一个实施例中，边缘计算层连接端点层和云计算层，边缘计算层包括多个边缘节点，用于数据清洗、数据存储、报警信息推送以及端点设备响应，向用户提供实时、快速、多样、灵活的网络应用。
[0077]
在一个实施例中，云计算层连接边缘计算层和应用层，云计算层包括至少一个云节点，用于为工业互联网系统的应用层提供动态虚拟化的资源和服务，是应用层工作负载的载体，提供应用层之间的互联互通服务，由若干同构或异构的计算、存储、网络等硬件组成.云服务中心利用虚拟化、软件定义网络、冗余等技术提供高性能、高可靠、可扩展的资源，以支撑用户多样按需服务。
[0078]
在一个实施例中，如图2所示，多个边缘节点和至少一个云节点采用分布式组网形成点对点网络，云节点和边缘节点共同构成区块链系统的参与节点，从而组成区块链网络，在区块链网络中没有中心服务器，每一个参与节点既是客户机，同时也是服务器。
[0079]
在一个实施例中，区块链网络采用集群技术将多个低配置、资源受限的计算节点组合成可承载复杂算力的节点，集群技术指的是一组计算机，这组计算机作为一个整体向用户提供一组服务资源，集群中的单个计算机系统称为集群的节点。另外，采用模块化方法将区块链网络的功能分成可独立部署的组件，在减少组件服务对计算资源的过高依赖同时，使得组件服务不必局限于同一计算节点，实现组件服务的分散分布式部署。
[0080]
在一个实施例中，区块链节点分包括全节点和轻节点。云节点由于资源的丰富性和弹性扩展能力，用于部署区块链全节点。区块链全节点在云环境中部署可以采用一个高规格的云节点或者多个低规格的云节点组合的形式。根据成本的约束，部分区块链轻节点也可以部署在云节点上。边缘节点主要承载区块链的轻节点，根据边缘节点的算力情况，可以是一般边缘节点与一般边缘节点的组合，也可以一般边缘节点与轻量性边缘节点的组合，还可以是轻量性边缘节点与轻量性边缘节点的组合。
[0081]
边缘计算是一种新型的在网络边缘执行分布式计算的模型，是云计算的一种延伸。基于边缘节点、云节点的区块链网络，由于边缘计算与区块链进行了有机结合，使二者相辅相成，优势互补。区块链的存储技术与去中心化的管理模式弥补了边缘计算在存储能力以及设备管理能力上的不足，而边缘节点由于贴近用户可以为区块链提供实时计算，二者结合具有解决工业互联网设备和系统异构性的能力，相互结合提高了端点设备的接入能力和工业互联网的处理能力，进一步提高了工业互联网系统的服务效益。
[0082]
在一个实施例中，由于云计算和边缘计算在计算范式以及计算资源能力上的差异，云计算层的云节点和边缘计算层的边缘节点按照计算能力能进行不同算力等级划分。云节点包括高规格云节点和低配置云节点。高规格节点和低配置节点的划分依据是计算实例的规格参数。边缘节点包括管理节点、一般边缘节点和轻量性边缘节点，管理节点是承担网关作用的边缘节点，一般性边缘节点是计算能力和存储能力处于中等偏上的边缘节点，而轻量性边缘节点是指资源严重受限、计算能力较弱的边缘网络中的边缘节点。需要说明的是，管理节点、一般性边缘节点和轻量性边缘节点根据自身的计算能力与存储能力可以简单的理解为具有不同处理能力、存储能力的网关或者设备内部的处理模块。
[0083]
在一个实施例中，应用层连接云计算层，应用层为工业互联网系统中的具体应用，譬如智能制造中的供应商注册、设备注册、数据查询、访问服务、设备互动等，且结合区块链的工业互联网系统开放去中心化应用(decentralized application，dapp)的开发接口，用户可以通过开发去中心化应用实现自定义功能。云计算层的计算资源和边缘计算层的计算资源同时成为工业互联网系统的端点层和应用层的工作负载载体。云计算层与边缘计算层之间产生控制流(control flow，cf)。
[0084]
在一个实施例中，云节点实时监测边缘节点的任务处理和资源使用，并将各边缘节点的任务处理和资源使用情况汇总，通过控制流下发给边缘节点。边缘节点根据当前资源使用情况，依据调度策略将用户任务决定在本地边缘节点单独执行，或者将任务细分调度到其他边缘节点和/或云节点协同执行。在边缘计算层与边缘计算层、边缘计算层-云计算层之间执行任务产生数据流(data flow，df)。云节点对任务请求进行预测，根据预测结果提前将任务运行所需的任务资源通过控制流推送到边缘节点，任务资源包括运行任务所需软件及软件依赖。
[0085]
边缘节点通过控制流从云节点接收并加载任务资源，预先启动任务运行所需环境。边缘节点将任务处理情况和计算、存储、网络等资源使用情况通过控制流上传到云服务中心。边缘节点之间不相互传递控制流，以减少边缘节点的处理开销和带宽占用。
[0086]
本技术的调度方法通过基于应用层或端点层，边缘计算层获取计算任务；工业互联网系统通过改进量子粒子群优化计算式确定承接计算任务的边缘节点位置；工业互联网系统调度计算任务至边缘节点位置对应的边缘节点；边缘节点确定计算任务对应的计算任务结果；区块链网络认证计算任务结果；边缘节点将计算任务结果返回至云节点，由于采用改进量子粒子群优化计算式确定承接计算任务的边缘节点位置，平衡了各边缘节点的计算负载，提高了边缘网络的服务效益，且采用区块链网络对计算任务结果进行了认证，同时提高了工业互联网的数据安全性。
[0087]
下面通过具体的实施例来说明本技术的技术方案。
[0088]
第一方面，如图3所示，本技术实施例提供了一种边缘计算任务的调度方法，应用于工业互联网系统，调度方法包括：
[0089]
s100，基于应用层或端点层，边缘计算层获取计算任务。
[0090]
在一个实施例中，边缘计算层既能基于应用层还能基于端点层获取计算任务，从而使得区块链节点的负载更加均衡，进一步提高了工业互联网系统的服务效益。
[0091]
在一个实施例中，如图4所示，基于应用层或端点层，边缘计算层获取计算任务的步骤之前，包括：
[0092]
s110，应用层发送各端点设备的配置信息至管理节点，并同步至区块链网络。
[0093]
s111，区块链网络通过签名共识认证各端点设备的配置信息。
[0094]
在一个实施例中，应用层发送各端点设备的配置信息至管理节点，并同步至区块链网络，区块链网络的云节点及其他边缘节点通过签名共识认证各端点设备的配置信息，从而让端点设备的配置信息都共享于整个区块链网络，并得到了整个区块链网络的认可，提高了端点设备伪装或作恶的难度，进而提升了工业互联网系统的安全性。
[0095]
在一个实施例中，如图5所示，基于应用层或端点层，边缘计算层获取计算任务的步骤，包括：
[0096]
s120，应用层分发应用任务至云计算层。
[0097]
s121，基于应用任务的第一计算量、计算能耗及数据传输延迟阈值，云计算层将应用任务进行分割获得多个计算任务。
[0098]
s122，云计算层将多个计算任务卸载至边缘计算层。
[0099]
在一个实施例中，应用层获取用户的需求转为应用任务，并将应用任务分发至云计算层，云计算层根据应用任务的第一计算量、计算能耗及数据传输延迟阈值，从而将应用任务进行分割获得多个适于边缘节点运行的计算任务，云计算层再将多个计算任务卸载至边缘计算层，以便将各计算任务分别调度至最适合的边缘节点，从而使得各区块链节点的负载更加均衡，进一步提高了工业互联网系统的效率。
[0100]
在一个实施例中，如图6所示，基于应用层或端点层，边缘计算层获取计算任务的步骤，还包括：
[0101]
s130，端点层获取终端数据。
[0102]
s131，端点层预处理终端数据。
[0103]
s132，端点层将预处理后的终端数据的计算任务传输至边缘计算层。
[0104]
在一个实施例中，端点层包括多个端点设备，端点设备包括用户拥有的移动设备、计算机、网联汽车、智能家电、智能终端等终端设备，具有一定算力，端点设备获取终端数据，并将终端数据进行过滤预处理或部分前置处理，终端设备将预处理后的终端数据的计算任务传输至边缘节点。
[0105]
在一个实施例中，如图7所示，基于应用层或端点层，边缘计算层获取计算任务的步骤之后，包括：
[0106]
s140，管理节点接收计算任务，并同步至区块链网络。
[0107]
s141，区块链网络签名共识认证计算任务。
[0108]
在一个实施例中，管理节点接收计算任务，并同步至区块链网络，区块链网络签名共识认证计算任务，从而让计算任务都共享于整个区块链网络，并得到了整个区块链网络的认可，避免计算任务被恶意篡改，进而提升了工业互联网系统的安全性。
[0109]
s200，工业互联网系统通过改进量子粒子群优化计算式确定承接计算任务的边缘节点位置。
[0110]
在一个实施例中，计算任务包括第二计算量和任务数据量。
[0111]
在一个实施例中，如图8所示，工业互联网系统通过改进量子粒子群优化计算式确定承接计算任务的边缘节点位置的步骤，包括：
[0112]
s210，基于第二计算量获取可执行边缘节点集合。
[0113]
在一个实施例中，工业互联网系统基于第二计算量获取可执行边缘节点集合，排除了不能执行计算任务的边缘节点，降低了计算量，提高了工业互联网系统的效率。
[0114]
s220，基于各可执行边缘节点与发布计算任务的应用层或端点层的距离获取各可执行边缘节点的位置概率及位置概率权重。
[0115]
在一个实施例中，工业互联网系统获取各可执行边缘节点与发布计算任务的应用层或端点层的距离，便于获取计算任务附近的可执行边缘节点，降低了计算量，进一步提高了工业互联网系统的效率；根据各可执行边缘节点与发布计算任务的应用层或端点层的距离，设置各可执行边缘节点的位置概率及位置概率权重，便于对各可执行边缘节点进行进
一步的优选，缩小可执行边缘节点的选择范围，进一步提高了工业互联网系统的效率。
[0116]
s230，基于任务数据量、第二计算量、各可执行边缘节点的网络传输速度及各可执行边缘节点的计算算力，获取各可执行边缘节点的运行时间和传输时间。
[0117]
在一个实施例中，基于计算任务的第二计算量和各可执行边缘节点的计算算力的商，获取各可执行边缘节点的运行时间；基于计算任务的任务数据量和各可执行边缘节点的网络传输速度获取各可执行边缘节点的传输时间，便于对各可执行边缘节点在另外的维度进行进一步的优选，缩小可执行边缘节点的选择范围，进一步提高了工业互联网系统的效率。
[0118]
s240，基于运行时间和传输时间，获取运行时间对应的运行时间权重和传输时间对应的传输时间权重。
[0119]
在一个实施例中，基于各可执行边缘节点运行时间及传输时间，获取各边缘节点的运行时间对应的运行时间权重以及传输时间对应的传输时间权重，便于对各可执行边缘节点在另外的维度进行进一步的优选，缩小可执行边缘节点的选择范围，进一步提高了工业互联网系统的效率。
[0120]
s250，基于位置概率、位置概率权重、运行时间、运行时间权重、传输时间、传输时间权重、全局节点最优位置及历史节点最优位置，工业互联网系统采用改进量子粒子群优化计算式进行迭代计算直至满足预设条件确定承接计算任务的边缘节点位置。
[0121]
在一个实施例中，预设条件为迭代次数大于或者等于迭代次数阈值。
[0122]
在一个实施例中，改进量子粒子群优化计算式为：
[0123][0124]
其中，为第k节点在第g节点位置的目标函数；
[0125]
为第k节点在第g-1节点位置的目标函数；
[0126]
w为位置概率权重；
[0127]
为第k节点在第g-1节点位置的位置概率；
[0128]
c1为运行时间；
[0129]
c2为传输时间；
[0130]
r1为运行时间权重；
[0131]
r2为传输时间权重；
[0132]
为第k节点的历史个体最优位置；
[0133]gbest
为群体的全局最优位置。
[0134]
在一个实施例中，通过改进量子粒子群优化计算式在满足预设条件的迭代计算，获得了同时满足距离计算任务近、运行时间短及传输时间短的边缘节点位置，避免把计算任务调度到计算负载不平衡的边缘节点位置，进一步提高了工业互联网系统的效率。
[0135]
s300，工业互联网系统调度计算任务至边缘节点位置对应的边缘节点。
[0136]
在一个实施例中，工业互联网系统调度计算任务至边缘节点位置对应的边缘节点，以平衡各边缘节点的负载，提高了工业互联网系统的效率。
[0137]
s400，边缘节点确定计算任务对应的计算任务结果。
[0138]
在一个实施例中，边缘节点对卸载的计算任务进行运行计算，以确定计算任务对应的计算任务结果。
[0139]
s500，区块链网络认证计算任务结果。
[0140]
在一个实施例中，如图9所示，区块链网络认证计算任务结果，包括：
[0141]
s510，边缘节点将计算任务结果同步至区块链网络。
[0142]
s520，区块链网络通过签名共识认证计算任务结果。
[0143]
在一个实施例中，边缘节点将计算任务结果同步至区块链网络，区块链网络通过签名共识认证计算任务结果，以避免计算任务结果被篡改，进一步提升了工业互联网系统的安全性。
[0144]
s600，边缘节点将计算任务结果返回至云节点。
[0145]
在一个实施例中，若计算任务为自上而下的从云计算层卸载至边缘计算层，边缘节点将计算任务结果返回至云节点，再返回至用户，从而降低了云节点的计算压力、耗能和传输延迟，提高了工业互联网系统的效率；若计算任务为自下而上的从端点设备传输至边缘节点，边缘节点将计算任务结果返回至云节点进行训练或进一步处理，再返回至用户。
[0146]
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，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
[0147]
本技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
[0148]
本技术的调度方法应用于工业互联网系统，工业互联网系统自下而上包括端点层、边缘计算层、云计算层及应用层，边缘计算层包括多个边缘节点，云计算层包括至少一个云节点，多个边缘节点和至少一个云节点组成区块链网络，通过基于应用层或端点层，边缘计算层获取计算任务；工业互联网系统通过改进量子粒子群优化计算式确定承接计算任务的边缘节点位置；工业互联网系统调度计算任务至边缘节点位置对应的边缘节点；边缘节点确定计算任务对应的计算任务结果；区块链网络认证计算任务结果；边缘节点将计算任务结果返回至云节点，由于采用改进量子粒子群优化计算式确定承接计算任务的边缘节点位置，平衡了各边缘节点的计算负载，提高了边缘网络的服务效益，且采用区块链网络对计算任务结果进行了认证，同时提高了工业互联网的数据安全性。
[0149]
第二方面，本实施例提供了一种工业互联网系统，所述工业互联网系统用于执行第一方面内容的任一调度方法。
[0150]
可以理解的是，上述第二方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
[0151]
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。
[0152]
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技术的范围。
[0153]
在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/网络设备和方法，可以
通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/网络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。
[0154]
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。
[0155]
以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，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技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种边缘计算的调度方法，其特征在于，应用于工业互联网系统，所述工业互联网系统自下而上包括端点层、边缘计算层、云计算层及应用层，所述边缘计算层包括多个边缘节点，所述云计算层包括至少一个云节点，多个所述边缘节点和至少一个所述云节点组成区块链网络，所述调度方法包括：基于所述应用层或所述端点层，所述边缘计算层获取计算任务；所述工业互联网系统通过改进量子粒子群优化计算式确定承接所述计算任务的边缘节点位置；所述工业互联网系统调度所述计算任务至所述边缘节点位置对应的边缘节点；所述边缘节点确定所述计算任务对应的计算任务结果；所述区块链网络认证所述计算任务结果；所述边缘节点将所述计算任务结果返回至所述云节点。2.如权利要求1所述的调度方法，其特征在于，所述基于所述应用层或所述端点层，所述边缘计算层获取计算任务的步骤，包括：所述应用层分发应用任务至所述云计算层；基于所述应用任务的第一计算量、计算能耗及数据传输延迟阈值，所述云计算层将所述应用任务进行分割获得多个计算任务；所述云计算层将多个所述计算任务卸载至所述边缘计算层。3.如权利要求1所述的调度方法，其特征在于，所述基于所述应用层或所述端点层，所述边缘计算层获取计算任务的步骤，还包括：所述端点层获取终端数据；所述端点层预处理所述终端数据；所述端点层将预处理后的所述终端数据的计算任务传输至所述边缘计算层。4.如权利要求1所述的调度方法，其特征在于，所述端点层包括多个端点设备，所述边缘计算层包括管理节点；所述基于所述应用层或所述端点层，所述边缘计算层获取计算任务的步骤之前，包括：所述应用层发送各所述端点设备的配置信息至所述管理节点，并同步至所述区块链网络；所述区块链网络通过签名共识认证各所述端点设备的配置信息。5.如权利要求1所述的调度方法，其特征在于，所述边缘计算层包括管理节点；所述基于所述应用层或所述端点层，所述边缘计算层获取计算任务的步骤之后，包括：所述管理节点接收所述计算任务，并同步至所述区块链网络；所述区块链网络签名共识认证所述计算任务。6.如权利要求1所述的调度方法，其特征在于，所述计算任务包括第二计算量和任务数据量；所述工业互联网系统通过改进量子粒子群优化计算式确定承接所述计算任务的边缘节点位置的步骤，包括：基于所述第二计算量获取可执行边缘节点集合；基于各所述可执行边缘节点与发布计算任务的所述应用层或所述端点层的距离获取各所述可执行边缘节点的位置概率及位置概率权重；
基于所述任务数据量、所述第二计算量、各所述可执行边缘节点的网络传输速度及各所述可执行边缘节点的计算算力，获取各所述可执行边缘节点的运行时间和传输时间；基于所述运行时间和所述传输时间，获取所述运行时间对应的运行时间权重和所述传输时间对应的传输时间权重；基于所述位置概率、所述位置概率权重、所述运行时间、所述运行时间权重、所述传输时间、所述传输时间权重、全局节点最优位置及历史节点最优位置，工业互联网系统采用改进量子粒子群优化计算式进行迭代计算直至满足预设条件确定承接所述计算任务的边缘节点位置。7.如权利要求6所述的调度方法，其特征在于，所述改进量子粒子群优化计算式为：其中，为第k节点在第g节点位置的目标函数；为第k节点在第g-1节点位置的目标函数；w为位置概率权重；为第k节点在第g-1节点位置的位置概率；c1为运行时间；c2为传输时间；r1为运行时间权重；r2为传输时间权重；为第k节点的历史个体最优位置；g
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为群体的全局最优位置。8.如权利要求6所述的调度方法，其特征在于，所述预设条件为迭代次数大于或者等于迭代次数阈值。9.如权利要求1所述的调度方法，其特征在于，所述区块链网络认证所述计算任务结果，包括：所述边缘节点将所述计算任务结果同步至所述区块链网络；所述区块链网络通过签名共识认证所述计算任务结果。10.一种工业互联网系统，其特征在于，所述工业互联网系统用于执行权利要求1至9中任一调度方法。

技术总结
本申请提供了一种边缘计算的调度方法及工业互联网系统，所述调度方法应用于工业互联网系统，工业互联网系统自下而上包括端点层、边缘计算层、云计算层及应用层，边缘计算层包括多个边缘节点，云计算层包括至少一个云节点，多个边缘节点和至少一个云节点组成区块链网络，通过基于应用层或端点层，边缘计算层获取计算任务；通过改进量子粒子群优化计算式确定承接计算任务的边缘节点位置；调度计算任务至边缘节点位置对应的边缘节点；边缘节点确定计算任务对应的计算任务结果；区块链网络认证计算任务结果；边缘节点将计算任务结果返回至云节点，平衡了各边缘节点的计算负载，提高了边缘网络的服务效益，同时提高了工业互联网的数据安全性。数据安全性。数据安全性。


技术研发人员：艾意其 杨洪军 蒋涛
受保护的技术使用者：广东省工业边缘智能创新中心有限公司
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/8/14