[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

说明书

本发明公开了一种基于基因数据采集与分析的边缘计算装置及方法，首先随机的连接的设备和所述边缘计算装置分配对应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；然后采集多种原始信号数据，并根据不同功能需求进行荧光数据采集和处理、DNA测序、STR片段分析以及CT值监控，同时结合对应的所述ID号，以结构化数据形式，通过所述结构化数据切片网络传输至监控中心；若需要所述原始数据，则利用所述荧光数据切片进行传输，并利用所述控制告警指令切片进行监控和预警，通过对应的权限和应用进行监控，提高数据的处理效率。

技术领域

本发明涉及信息应用技术领域，尤其涉及一种基于基因数据采集与分析的边缘计算装置及方法。

背景技术

生物信息学涉及医学、生物技术和社会学的诸多方面，主要用于基因组序列分类、同源性检测、蛋白质编码区和非编码区的分离、DNA分子结构和功能的预测等方面，伴随5G时代的到来，5G移动通信数据网络的高带宽、低延迟、大规模设备连接、可切片和技术创新等优势为基因数据的采集传输提供了更好的传输条件；由移动互联衍生的边缘计算技术，在数据源的近端对数据进行计算，减少了中间传输的过程，使数据处理速度变得更快、更实时。

DNA测序仪和PCR扩增仪是基因组研究过程中两个比较常见的仪器，分别用来测定DNA片段的碱基顺序、种类及定量和用来对特定DNA进行扩增。现有的测序仪和PCR扩增仪通常每台仪器与一台计算机相连，将对应的分析软件安装于计算机上，通过人工分别使用相应的数据采集软件、测序软件、片段分析软件和CT值监测软件对基因数据进行分析与处理，这种方式的处理流程比较复杂，在待处理样本较多的情况下效率很低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于基因数据采集与分析的边缘计算装置及方法，提高数据处理效率。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种基于基因数据采集与分析的边缘计算装置，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。

其中，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。

其中，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。

其中，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；