CN103336710B - 一种虚拟设备控件的构建方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于信息化图形组态领域，提供了一种虚拟设备控件的构建方法及系统。包括以下步骤：制作虚拟设备模板；建立所述虚拟设备模板与真实设备间的数据通讯，所述虚拟设备模板接收真实设备发送的数据；制作通讯数据的标准模板；根据所述标准模板分析所述虚拟设备模板接收的真实设备发送的数据，得到所述真实设备所具有的功能属性；加载所述功能属性到虚拟设备模板中；基于所述虚拟设备模板自动创建出所述真实设备对应的虚拟设备控件。本发明在不影响现有组态系统操作方式的前提下，解除虚拟设备控件与具体设备的强耦合，提高了组态系统的易用性、兼容性、智能性，降低了实施以及后期维护的成本。

Description

一种虚拟设备控件的构建方法及系统

技术领域

本发明属于信息化图形组态领域，尤其涉及一种虚拟设备控件的构建方法及系统。

背景技术

随着自动化水平的迅速提高，计算机在各个领域的广泛应用，人们对自动化的要求越来越高。以工业领域为例，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求。在开发传统的工业控制软件时，当工业被控对象一旦有变动，就必须修改其控制系统的源程序，导致其开发周期长；已开发成功的工业控制软件又由于每个控制项目的不同而使其重复使用率很低，导致它的价格非常昂贵；在修改工业控制软件的源程序时，倘若原来的编程人员因工作变动而离去时，则必须由其他人员或新手进行源程序的修改，因而更是相当困难。

自动化组态软件的出现为解决上述实际工程问题提供了一种方法，因为它能够较好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据自己的控制对象和控制目的的任意组态，完成最终的自动化控制工程。

但是在现有的模拟组态环境中，如果需要模拟一种设备的运行情况，则要求模拟系统中已经添加有与此设备匹配的虚拟设备控件，以便在组态时可以将此虚拟设备控件设置到相应的位置，在这种情况下，因为各个虚拟设备控件仅仅针对一种真实设备，所以如遇到需要添加新的真实设备的情况，则要求人员手动操作，操作需要专业的计算机编程知识，人员层次要求高。这在组态系统的开发中形成瓶颈，从而直接影响它的进一步发展。

为解决上述在添加新的真实设备时，不要求人员手动操作，不需要专业的计算机编程知识人员的问题，有待于发明一种新型的虚拟设备控件，在不改变甚至简化现有组态系统操作方式的前提下，解除虚拟设备控件与具体设备的强耦合，让用户在面对设备时，无需判断其具体型号，在遇到设备变更时，无需从头进行设计与制作，使得这类设备控件在用户手上变成“通用设备”。

发明内容

本发明的目的在于提供一种虚拟设备控件的构建方法及系统，旨在解决在添加新的真实设备时，不要求人员手动操作，不需要专业的计算机编程知识人员的问题。

本发明是这样实现的，一种虚拟设备控件的构建方法，所述方法包括以下步骤：

制作虚拟设备模板；

建立所述虚拟设备模板与真实设备间的数据通讯，所述虚拟设备模板接收真实设备发送的数据；

制作通讯数据的标准模板；

根据所述标准模板分析所述虚拟设备模板接收的真实设备发送的数据，得到所述真实设备所具有的功能属性；

加载所述功能属性到虚拟设备模板中；

基于所述虚拟设备模板自动创建出所述真实设备对应的虚拟设备控件。

进一步的，所述制作通讯数据的标准模板的步骤，具体为：

建立标准模板的数学模型；

将基于数学模型中的数据模块索引中的键值与模块的功能实现封装为标准模板；

将建立好的标准模板存储到数据库中。

进一步的，所述建立标准模板的数学模型的步骤，具体为：

对已知设备数据进行模块化分解，将得到至少一个数据模块；

对分解的数据模块进行数学建模，建立分类规则；

为分解的数据模块建立索引；

基于分类规则对数据模块分类，针对已分类的数据模块所代表的功能进行程序编写，得到模块的功能实现。

进一步的，所述为分解的数据模块建立索引，具体为：

为已分解数据模块建立唯一标识，并将其作为标准模板的索引键值。

进一步的，所述根据所述标准模板分析所述虚拟设备模板接收的真实设备发送的数据，得到所述真实设备所具有的功能属性的步骤，具体为：

对真实设备发送的数据进行模块化分解；

为分解后的数据模块在存储有标准模板的数据库中匹配分类模板；

根据命中的分类进一步确定标准模板；

取出匹配模板的对应功能实现。

进一步的，所述加载所述功能属性到虚拟设备模板中的步骤，具体为：

根据设备分类加载设备图形到虚拟设备模板；

将经过数据分析后提取出的发送数据的真实设备所具有的功能属性加载到虚拟设备模板；

动态编译虚拟设备模板包含的内容，形成虚拟设备控件；

将虚拟设备模板绑定到具体的虚拟设备控件实体。

本发明的另一目的在于提供一种虚拟设备控件的构建系统，所述系统包括：

虚拟设备模板制作模块，用于制作虚拟设备模板；

数据通讯建立模块，用于建立所述虚拟设备模板与真实设备间的数据通讯，所述虚拟设备模板接收真实设备发送的数据；

标准模板制作模块，用于制作通讯数据的标准模板；

分析模块，用于根据所述标准模板分析所述虚拟设备模板接收的真实设备发送的数据，得到所述真实设备所具有的功能属性；

加载模块，用于加载所述功能属性到虚拟设备模板中；

创建模块，用于基于所述虚拟设备模板自动创建出所述真实设备对应的虚拟设备控件。

进一步的，所述系统还包括：

数学模型建立模块，用于建立标准模板的数学模型；

封装模块，用于将基于数学模型中的数据模块索引中的键值与模块的功能实现封装为标准模板；

存储模块，用于将建立好的标准模板存储到数据库中。

进一步的，所述系统还包括：

分解模块，用于对已知设备数据进行模块化分解，将得到至少一个数据模块；

分类规则建立模块，用于对分解的数据模块进行数学建模，建立分类规则；

索引建立模块，用于为分解的数据模块建立索引；

功能实现生成模块，用于基于分类规则对数据模块分类，针对已分类的数据模块所代表的功能进行程序编写，得到模块的功能实现。

进一步的，所述系统还包括：

模块化分解模块，用于对真实设备发送的数据进行模块化分解；

匹配模块，用于为分解后的数据模块在存储有标准模板的数据库中匹配分类模板；

确定模块，用于根据命中的分类进一步确定标准模板；

取出模块，用于取出匹配模板的对应功能实现。

进一步的，所述系统还包括：

设备图形加载模块，用于根据设备分类加载设备图形到虚拟设备模板；

功能属性加载模块，用于将经过数据分析后提取出的发送数据的真实设备所具有的功能属性加载到虚拟设备模板；

形成模块，用于动态编译虚拟设备模板包含的内容，形成虚拟设备控件；

绑定模块，用于将虚拟设备模板绑定到具体的虚拟设备控件实体。

在本发明中，通过在模拟组态环境中定义一系列虚拟设备模板，该虚拟设备模板通过接收真实设备发送的信息进行自我分析判断，将真实设备传来的信息转换为设备功能附加于自身，再基于此虚拟设备模板自动创建出一个为此真实设备量身定做的虚拟设备控件。从而克服了现有的模拟组态技术中每模拟一种设备都需要专业人员参与，向模拟系统中添加与此设备匹配的虚拟设备控件的缺点，解决现有技术中对具体设备过度依赖的问题，在不影响现有组态系统操作方式的前提下，解除虚拟设备控件与具体设备的强耦合，提高了组态系统的易用性、兼容性、智能性，降低了实施以及后期维护的成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的虚拟设备控件的构建方法的实现流程示意图。

图2是本发明实施例提供的虚拟设备控件的构建系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例中，通过在模拟组态环境中定义一系列虚拟设备模板，该虚拟设备模板通过接收真实设备发送的信息进行自我分析判断，将真实设备传来的信息转换为设备功能附加于自身，再基于此虚拟设备模板自动创建出一个为此真实设备量身定做的虚拟设备控件，从而实现与具体设备无关的模拟组态系统，增强了设备控件的复用性，大大提高了模拟组态环境的设备支持率，节省了实施以及后期维护成本。

请参阅图1，为本发明实施例提供的虚拟设备控件的构建方法的实现流程，其主要包括以下步骤：

在步骤S101中，制作虚拟设备模板；

在本发明实施例中，虚拟设备模板是统一的设备功能属性“容器”，它没有直接对应的具体实现体，其内部定义了对外公开的功能接口，内部私有功能的接口以及它们之间的关系，虚拟设备模板的引入为更高层的设计复用提供了可能。通过有针对性的加载具体的功能实现，将具体的真实设备所要求的功能、特性整合为一体。下面以C++编程语言为例，讨论虚拟设备模板的制作过程。

定义虚拟设备模板的接口，public和protect接口代表虚拟设备模板对外部调用的响应功能，private接口用于处理虚拟设备模板内部各功能的关系。

虚拟设备模板内定义一个名为SubFunctions的函数数组，每个数组元素存放一个在匹配规则中实现的对应子功能，子功能可以是实现了控件的监视数据功能，也可以是实现了设备操作功能，其在数组中存放的顺序以规则匹配顺序为准。数组元素的添加通过public接口AddSubFunction施行。

当外界需要调用虚拟设备控件的子功能时，使用SubFunctions函数数组中对应的数组元素，即功能实现。

虚拟设备模板内至少定义一个名为GraphCreator的Template function，负责绘制具体虚拟设备控件的表现图形，GraphCreator的具体实现由分类规则库提供。

在步骤S102中，建立虚拟设备模板与真实设备间的数据通讯，虚拟设备模板接收真实设备发送的数据；

在本发明实施例中，首先建立真实设备与模拟组态环境的数据通讯；然后再建立模拟组态环境与虚拟设备模板的数据通讯；即虚拟设备模板与真实设备间的数据通讯需要通过模拟组态环境来建立通讯桥梁。其中，模拟组态环境是指模拟组态软件运行后的软件平台，以下统称模拟组态环境。当虚拟设备模板自动创建出虚拟设备控件后，该虚拟设备模板的位置将被创建出的虚拟设备控件取代，包括数据通讯层面。

在本发明实施例中，虚拟设备模板是依托运行于模拟组态环境下的一部分，而模拟组态环境本身会与具体的真实设备之间建立数据通讯，接收来自于真实设备的数据，或发送控制指令到真实设备。对于虚拟设备模板而言，模拟组态环境在数据传输的过程中充当一个“传话者”的角色。虚拟设备模板通过模拟组态环境与真实设备建立数据通讯，而不是直接访问，这一设计机制斩断了虚拟设备模板与具体真实设备之间的耦合，为本发明实施例提供的方法中所描述的设备无关性的实现打下了基础。

在步骤S103中，制作通讯数据的标准模板；

在本发明实施例中，标准模板是自动添加真实设备的功能属性到虚拟设备模板，并最终组合形成虚拟设备控件的基础依据。

在本发明实施例中，制作通讯数据的标准模板的步骤，具体为：

在步骤S1031中，建立标准模板的数学模型；

在本发明实施例中，建立标准模板的数学模型的步骤，具体为：

1、对已知设备数据进行模块化分解，将得到至少一个数据模块；

在本发明实施例中，对已知设备数据进行模块化分解，分解需做到将各子功能原子化的层次，原子化是指每个已分解的模块仅代表一个可供操作的最小功能块，不可进一步分解。例如，若某空调设备的设备数据为：”Temperature=25c,Limit=18c30c,Mode=Auto,

SupportedMode=Auto,Cold,Warm”，对其进行模块化分解的结果应为：

原子数据模块1：Temperature=25c，代表当前的温度；

原子数据模块2：Limit=18c30c，描述了可选的温度范围；

原子数据模块3：Mode=Auto，当前空调的运行模式；

原子数据模块4：SupportedMode=Auto,Cold,Warm，该空调所支持的运行模式。

2、对分解的数据模块进行数学建模，建立分类规则；

在本发明实施例中，分类规则的建立依赖于设备数据的分解，一般可有两种情况，使用优先级由高到低：

第一种情况，设备提供商的数据符合行业内标准，其提供的通讯数据会在数据头中明确标识该设备的分类，因此可以此为分类依据；

第二种情况，设备通讯数据的头文件中未明确标识设备分类，此时需要结合整个通讯数据的结构，分解后的原子数据种类来综合判断，确定最可能的所属分类。例如，原子数据既有“lightStatus”项，又有“lightLevel”项，则基本可以确定其属于“灯具”分类。

3、为分解的数据模块建立索引；

在本发明实施例中，为分解的数据模块建立索引，具体为：为已分解数据模块建立唯一标识，并将其作为标准模板的索引键值，以便模板在存入数据库后进行索引。

4、基于分类规则对数据模块分类，针对已分类的数据模块所代表的功能进行程序编写，得到模块的功能实现。

在本发明实施例中，基于分类规则对数据模块分类，针对已分类的数据模块所代表的功能进行程序编写，该功能的程序实现是上述虚拟设备模板内定义的名为SubFunctions的函数数组的适用数组元素。以上述已分解的某空调设备数据为例，四个原子数据模块所代表的功能实现为：

原子数据模块1：Temperature=25c，实现显示当前温度信息的功能；

原子数据模块2：Limit=18c30c，实现控制空调温度功能，其运行的温度控制范围在18摄氏度到30摄氏度之间；

原子数据模块3：Mode=Auto，实现显示当前空调运行模式信息的功能；

原子数据模块4：SupportedMode=Auto,Cold,Warm，实现控制空调运行模式功能，可选模式为Auto、Cold以及Warm三种。

在步骤S1032中，将基于数学模型中的数据模块索引中的键值与模块的功能实现封装为标准模板；

在步骤S1033中，将建立好的标准模板存储到数据库中。

在步骤S104中，根据标准模板分析虚拟设备模板接收的真实设备发送的数据，得到真实设备所具有的功能属性；

在本发明实施例中，步骤S104具体为：

在步骤S1041中，对真实设备发送的数据进行模块化分解；其中，分解需做到将各子功能原子化的层次，亦即每个已分解的模块仅代表一个可供操作的具体功能块。

在步骤S1042中，为分解后的数据模块在存储有标准模板的数据库中匹配分类模板；其中，用于确定分类的标准是上述建立的分类规则。

在步骤S1043中，根据命中的分类进一步确定标准模板；

在步骤S1044中，取出匹配模板的对应功能实现。

在步骤S105中，加载功能属性到虚拟设备模板中；

在本发明实施例中，加载功能属性到虚拟设备模板中的步骤，具体为：

在步骤S1051中，根据设备分类加载设备图形到虚拟设备模板；具体设备图形的加载通过重写虚拟设备模板中定义的GraphCreator函数，实现分类下的图形自定义。

在步骤S1052中，将经过数据分析后提取出的发送数据的真实设备所具有的功能属性（即功能实现）加载到虚拟设备模板的SubFunctions函数数组中；例如上述已建立并存储了四个空调设备的标准模板，如遇某空调设备仅支持温度显示以及温度设置功能（其设备数据类似Temperature=25c,Limit=18c30c），则取出对应的“显示当前温度信息的功能实现”与“控制空调温度的功能实现”加载到虚拟设备模板的SubFunctions函数数组中。

在步骤S1053中，动态编译虚拟设备模板包含的内容，形成虚拟设备控件；

在步骤S1054中，将虚拟设备模板绑定到具体的虚拟设备控件实体。

在步骤S106中，基于虚拟设备模板自动创建出真实设备对应的虚拟设备控件。

在本发明实施例中，虚拟设备模板在其Initialize函数内判断自身是否已经加载有具体的真实设备的功能属性，亦即是否绑定了虚拟设备控件内容，如有则执行绑定了的虚拟设备控件的Initialize函数，从而绘制具体设备控件的表现图形，加载控件功能。

请参阅图2，为本发明实施例提供的虚拟设备控件的构建系统的结构。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。虚拟设备控件的构建系统包括：虚拟设备模板制作模块101、数据通讯建立模块102、标准模板制作模块103、分析模块104、加载模块105、以及创建模块106。虚拟设备控件的构建系统可以是内置于计算机中的软件单元、硬件单元或者是软硬件结合的单元。

虚拟设备模板制作模块101，用于制作虚拟设备模板；

数据通讯建立模块102，用于建立虚拟设备模板与真实设备间的数据通讯，虚拟设备模板接收真实设备发送的数据；

标准模板制作模块103，用于制作通讯数据的标准模板；

分析模块104，用于根据标准模板分析虚拟设备模板接收的真实设备发送的数据，得到真实设备所具有的功能属性；

加载模块105，用于加载功能属性到虚拟设备模板中；

创建模块106，用于基于虚拟设备模板自动创建出真实设备对应的虚拟设备控件。

作为本发明一优选实施例，系统还包括：

数学模型建立模块，用于建立标准模板的数学模型；

封装模块，用于将基于数学模型中的数据模块索引中的键值与模块的功能实现封装为标准模板；

存储模块，用于将建立好的标准模板存储到数据库中。

作为本发明另一优选实施例，系统还包括：

分解模块，用于对已知设备数据进行模块化分解，将得到至少一个数据模块；

分类规则建立模块，用于对分解的数据模块进行数学建模，建立分类规则；

索引建立模块，用于为分解的数据模块建立索引；

功能实现生成模块，用于基于分类规则对数据模块分类，针对已分类的数据模块所代表的功能进行程序编写，得到模块的功能实现。

作为本发明另一优选实施例，系统还包括：

模块化分解模块，用于对真实设备发送的数据进行模块化分解；

匹配模块，用于为分解后的数据模块在存储有标准模板的数据库中匹配分类模板；

确定模块，用于根据命中的分类进一步确定标准模板；

取出模块，用于取出匹配模板的对应功能实现。

作为本发明另一优选实施例，系统还包括：

设备图形加载模块，用于根据设备分类加载设备图形到虚拟设备模板；

功能属性加载模块，用于将经过数据分析后提取出的发送数据的真实设备所具有的功能属性加载到虚拟设备模板；

形成模块，用于动态编译虚拟设备模板包含的内容，形成虚拟设备控件；

绑定模块，用于将虚拟设备模板绑定到具体的虚拟设备控件实体。

综上所述，本发明实施例通过在模拟组态环境中定义一系列虚拟设备模板，该虚拟设备模板通过接收真实设备发送的信息进行自我分析判断，将真实设备传来的信息转换为设备功能附加于自身，再基于此虚拟设备模板自动创建出一个为此真实设备量身定做的虚拟设备控件。从而克服了现有的模拟组态技术中每模拟一种设备都需要专业人员参与，向模拟系统中添加与此设备匹配的虚拟设备控件的缺点，解决现有技术中对具体设备过度依赖的问题，在不影响现有组态系统操作方式的前提下，解除虚拟设备控件与具体设备的强耦合，提高了组态系统的易用性、兼容性、智能性，降低了实施以及后期维护的成本。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种虚拟设备控件的构建方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

制作虚拟设备模板；所述虚拟设备模板是统一的设备功能属性容器；

建立所述虚拟设备模板与真实设备间的数据通讯，所述虚拟设备模板接收真实设备发送的数据；

制作通讯数据的标准模板；

根据所述标准模板分析所述虚拟设备模板接收的真实设备发送的数据，得到所述真实设备所具有的功能属性；

加载所述功能属性到虚拟设备模板中；

基于所述虚拟设备模板自动创建出所述真实设备对应的虚拟设备控件。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制作通讯数据的标准模板的步骤，具体为：

建立标准模板的数学模型；

将基于数学模型中的数据模块索引中的键值与模块的功能实现封装为标准模板；

将建立好的标准模板存储到数据库中。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述建立标准模板的数学模型的步骤，具体为：

对已知设备数据进行模块化分解，将得到至少一个数据模块；

对分解的数据模块进行数学建模，建立分类规则；

为分解的数据模块建立索引；

基于分类规则对数据模块分类，针对已分类的数据模块所代表的功能进行程序编写，得到模块的功能实现。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述为分解的数据模块建立索引，具体为：

为已分解数据模块建立唯一标识，并将其作为标准模板的索引键值。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述标准模板分析所述虚拟设备模板接收的真实设备发送的数据，得到所述真实设备所具有的功能属性的步骤，具体为：

对真实设备发送的数据进行模块化分解；

为分解后的数据模块在存储有标准模板的数据库中匹配分类模板；

根据命中的分类进一步确定标准模板；

取出匹配模板的对应功能实现。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加载所述功能属性到虚拟设备模板中的步骤，具体为：

根据设备分类加载设备图形到虚拟设备模板；

将经过数据分析后提取出的发送数据的真实设备所具有的功能属性加载到虚拟设备模板；

动态编译虚拟设备模板包含的内容，形成虚拟设备控件；

将虚拟设备模板绑定到具体的虚拟设备控件实体。

7.一种虚拟设备控件的构建系统，其特征在于，所述系统包括：

虚拟设备模板制作模块，用于制作虚拟设备模板；所述虚拟设备模板是统一的设备功能属性容器；

数据通讯建立模块，用于建立所述虚拟设备模板与真实设备间的数据通讯，所述虚拟设备模板接收真实设备发送的数据；

标准模板制作模块，用于制作通讯数据的标准模板；

分析模块，用于根据所述标准模板分析所述虚拟设备模板接收的真实设备发送的数据，得到所述真实设备所具有的功能属性；

加载模块，用于加载所述功能属性到虚拟设备模板中；

创建模块，用于基于所述虚拟设备模板自动创建出所述真实设备对应的虚拟设备控件。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

数学模型建立模块，用于建立标准模板的数学模型；

封装模块，用于将基于数学模型中的数据模块索引中的键值与模块的功能实现封装为标准模板；

存储模块，用于将建立好的标准模板存储到数据库中。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

分解模块，用于对已知设备数据进行模块化分解，将得到至少一个数据模块；

分类规则建立模块，用于对分解的数据模块进行数学建模，建立分类规则；

索引建立模块，用于为分解的数据模块建立索引；

功能实现生成模块，用于基于分类规则对数据模块分类，针对已分类的数据模块所代表的功能进行程序编写，得到模块的功能实现。

10.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

模块化分解模块，用于对真实设备发送的数据进行模块化分解；

匹配模块，用于为分解后的数据模块在存储有标准模板的数据库中匹配分类模板；

确定模块，用于根据命中的分类进一步确定标准模板；

取出模块，用于取出匹配模板的对应功能实现。

11.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

设备图形加载模块，用于根据设备分类加载设备图形到虚拟设备模板；

功能属性加载模块，用于将经过数据分析后提取出的发送数据的真实设备所具有的功能属性加载到虚拟设备模板；

形成模块，用于动态编译虚拟设备模板包含的内容，形成虚拟设备控件；

绑定模块，用于将虚拟设备模板绑定到具体的虚拟设备控件实体。