3. 边缘计算网关数据采集与缓存对象梳理

断网缓存与补传配置的第一步，不是急着去改网关参数，而是把"到底要缓存什么"这件事梳理清楚。矿山边缘计算网关接入的对象种类差异极大：有的每秒都在产生高频数值，有的只在事件发生时才产生一条记录，有的单条数据很小但数量巨大，有的单条数据很大但频率很低。如果对所有数据采用同一套缓存策略，结果要么是高频小数据把磁盘写满，要么是关键告警因为排队靠后而被丢弃。因此本节的核心任务是：把网关采集到的数据划分为若干类别，为每一类明确优先级、缓存介质、保留时长和溢出处理方式，形成一张可直接落到配置里的"缓存对象清单"。

一、四类采集对象的特征差异

矿山场景下，边缘网关的采集对象通常可以归为四类，它们的产生方式、数据形态和业务价值完全不同。

传感器数据是连续型时序数据，来自瓦斯浓度、一氧化碳、风速、温度、水位、粉尘、设备振动、电流电压等监测点。典型特征是周期性强、单条体积小（一条测点记录通常只有几十到一百多字节）、总量大。例如一个中等规模矿井部署 300 个测点、采样周期 5 秒，则每秒产生 60 条记录，一天约 518 万条。这类数据的价值在于趋势连续性，断网期间如果直接丢弃，恢复后曲线会出现空洞，影响瓦斯涌出趋势分析和超限追溯。

视频元数据与视频流本身要区分开。网关通常不缓存原始视频码流（体积过大），而是缓存结构化元数据：摄像头编号、时间戳、事件类型（人员闯入、皮带异物、未戴安全帽）、目标框坐标、置信度、截图缩略图索引等。单条元数据体积中等（几百字节到几 KB），产生频率取决于智能分析事件密度，具有明显的突发性——平时很少，异常时成批出现。

设备状态数据描述设备运行工况，如提升机启停状态、皮带机运行/停机/故障、风机挡板开度、水泵运行模式、供电回路合闸状态等。这类数据是状态量而非连续量，只在状态发生变化时才有记录价值，采用"变化上报"方式，单条体积小、频率低，但状态序列的完整性对事后还原设备动作顺序至关重要。

告警信息是事件型数据，包括超限告警、设备故障告警、通信中断告警、人员定位越界告警等。单条体积小，但业务价值最高，且往往具有"一次产生、多次引用"的特点，需要保证不丢、不重、可追溯，并带有告警级别、产生时间、确认状态、恢复时间等字段。

二、优先级划分的判断依据

优先级不是按数据量大小排，而是按"丢失后的不可恢复程度"排。告警信息一旦丢失，事后无法重建，且可能影响事故追溯与责任认定，因此定为 P0，必须独立队列、永不因容量压力被淘汰。设备状态数据丢失会导致设备动作顺序无法还原，例如无法判断是"先跳闸后停机"还是"先停机后跳闸"，这对故障分析影响很大，定为 P1，要求变化即存、严格保序。视频元数据属于可再生的辅助证据，原始视频若仍在摄像头本地或平台侧留存，元数据丢失的损失相对可控，定为 P2，允许在容量紧张时丢弃低置信度记录。传感器数据虽然业务重要，但具有强连续性，短时缺失可通过前后值插值或趋势判断弥补，且数据量最大，定为 P3，允许在极端情况下抽稀降频。

需要强调的是，优先级是"淘汰顺序"而非"采集顺序"。四类数据在正常情况下都应完整采集，优先级只在缓存容量逼近上限、必须做出取舍时才起作用。

三、缓存需求的定义方法

每一类对象的缓存需求，可以用三个参数来定义：单条平均体积、日均产生条数、要求保留时长。三者相乘即得到该类数据所需的缓存空间。以示例参数估算（以下为教学假设值，非实测）：

合计约 690 MB。工程上通常再乘以 1.5～2 的安全系数，并预留数据库索引与日志开销，因此一台配置 2 GB 专用缓存分区的网关即可满足约 1～2 天的断网缓存需求。若现场要求断网 72 小时不丢关键数据，则应对 P3 启用抽稀策略：断网超过 6 小时后，将传感器采样从 5 秒降为 30 秒落盘，占用可降至原来的约六分之一，而 P0、P1 保持原样。

四、落到配置清单

梳理结果最终应形成一张可执行的缓存对象清单，至少包含：对象类别、数据来源接口、优先级、缓存介质、保留时长、容量上限、溢出动作、补传顺序八个字段。例如告警类可写为"来源：告警采集服务；优先级 P0；介质：内存队列 + SSD 双写；保留 7 天；容量上限 200 MB；溢出动作：拒绝新写入并触发本地声光提示；补传顺序 1"。传感器类可写为"来源：Modbus/OPC UA 采集通道；优先级 P3；介质：SSD 时序表；保留 24 小时；容量上限 600 MB；溢出动作：按时间抽稀至 30 秒；补传顺序 4"。

完成这张清单后，后续的缓存队列配置、磁盘水位阈值、补传批次大小和幂等序号规则才有明确依据。清单本身也应作为配置基线存档，现场扩容或新增采集对象时同步更新，避免出现"新加的测点没有缓存策略、断网即丢"的常见问题。