[发明专利]一种基于基因数据采集与分析的边缘计算装置及方法

权利要求书

1.一种基于基因数据采集与分析的边缘计算装置，其特征在于，

所述基于基因数据采集与分析的边缘计算装置包括MCU控制器、电源、数据传输模块、GPS定位模块和指示灯，所述MCU控制器与所述电源、所述数据传输模块、所述GPS定位模块和所述指示灯连接；

所述MCU控制器，用于控制和协调内部所述电源、所述数据传输模块、所述GPS定位模块和所述指示灯之间的正常运行，并进行基因数据采集与分析；

所述电源，用于对所述边缘计算装置进行供电；

所述数据传输模块，用于进行多种通信接口的数据传输和多种指令信息的收发；

所述GPS定位模块，用于将对应的位置信息通过所述数据传输模块传输至监控中心；

所述指示灯，用于显示运行状态；

所述MCU控制器包括荧光数据采集及处理算法单元和DNA测序算法单元，所述荧光数据采集及处理算法单元与所述数据传输模块连接，所述DNA测序算法单元与所述荧光数据采集及处理算法单元连接；

所述荧光数据采集及处理算法单元，用于根据不同通道光谱特征对原始荧光数据进行空间校正和光谱校正；

所述DNA测序算法单元，用于对经过荧光数据采集和校正处理后的各通道信号进行预处理、后处理和碱基判读；

所述MCU控制器还包括STR片段分析算法单元和PCR扩增CT值监测算法单元，所述STR片段分析算法单元与所述DNA测序算法单元连接，所述PCR扩增CT值监测算法单元与所述数据传输模块连接；

所述STR片段分析算法单元，用于对标准品和测试样本中的多通道荧光数据寻峰、转换和位置匹配，同时并判断各基因座的质量值；

所述PCR扩增CT值监测算法单元，用于对ROI区域的荧光数据提取、光谱信号的校准、基线区起点和终点的确定、CT循环数的求取及初始给定光源寿命的监测；

边缘计算装置的所述电源接通，工作指示灯常亮；对普通仪器将DNA测序仪及PCR扩增仪连接至装置的所述数据传输模块与边缘计算装置进行数据传输，对支持5G通信的DNA测序仪及PCR扩增仪通过对应的所述数据传输模块与边缘计算装置进行数据传输；边缘计算装置接收来自各种仪器的基因荧光信号数据，同时将数据进行存储，MCU控制器调用各种基因数据处理的算法单元对原始荧光信号数据进行处理，并将对应的处理好的结果、通过型号为Quectel L96的所述GPS定位模块得到的模块的地址信息、仪器ID、边缘计算装置ID、是否仪器出现故障异常信息一并转化为结构化数据，并同时将此结构化数据通过分析结果的结构化数据切片网络传送至监控中心。

2.如权利要求1所述的基于基因数据采集与分析的边缘计算装置，其特征在于，

所述基于基因数据采集与分析的边缘计算装置还包括存储器，所述存储器与所述MCU控制器连接；

所述存储器，用于存储采集得到的荧光数据和所述监控中心传输的算法应用文件。

3.如权利要求1所述的基于基因数据采集与分析的边缘计算装置，其特征在于，

所述MCU控制器还包括可扩展算法单元，所述可扩展算法单元与所述数据传输模块连接；

所述可扩展算法单元，用于存储拓展算法对所述数据传输模块的数据进行计算。

4.如权利要求3所述的基于基因数据采集与分析的边缘计算装置，其特征在于，

所述数据传输模块包括常用通信接口单元和5G模组，所述常用通信接口单元和所述5G模组均与所述可扩展算法单元和所述荧光数据采集及处理算法单元连接；

所述常用通信接口单元，用于接收多种通信接口传输的数据；

所述5G模组，用于控制告警指令、荧光数据、分析结果的结构化数据信息等的收发。

5.一种基于基因数据采集与分析的边缘计算方法，如权利要求1至权利要求4任一项所述的一种基于基因数据采集与分析的边缘计算装置适用于一种基于基因数据采集与分析的边缘计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

随机分配对应ID号，并将无线网络划分为控制告警指令切片、荧光数据切片和结构化数据切片；

采集多种原始信号数据并进行分析，同时结合对应的所述ID号，以结构化数据形式传输至监控中心；

利用所述荧光数据切片传输原始数据，并利用所述控制告警指令切片进行监控和预警。