CN108984550A - 确定数据的信号规则以对数据标注的方法、装置和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于确定信号规则并对数据进行标注的方法、装置和系统，根据本发明的方法包括以下步骤：基于与所述组件对应的组件模型信息，来确定数据获取逻辑；其中，所述数据获取逻辑包括待获取的数据对象以及获取规则；确定与所述数据获取逻辑对应的至少一个物理信号；基于所述数据获取逻辑及其对应的所述多个物理信号，确定与获取规则对应的信号规则。本发明具有以下优点：通过对组件的运行数据进行标注，表明了数据的上下文，从而能够使得组件的运行数据具有更好的一致性，更容易维护，以及被应用于新环境中。并且，由于数据的标注信息可采用一种通用格式，因此更加适合信息的迁移和系统配置。

Description

确定数据的信号规则以对数据标注的方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及工业物联网领域，尤其涉及用于获取数据的信号规则以对数据进行标注的方法、装置和系统。
背景技术
当前，云计算被广泛地应用于数字化工厂应用的数据分析中，在数字化工厂中，生产过程数据通过安装于现场设备上的各个传感器来收集。例如，振动传感器被安装在机床的轴上，以收集振动情况，其指示了正在运行的轴是否处于好的状态。这些数据通过多种多样的网络，被传输至云中心的服务中心。通常，这些网络往往处于不同的状态，具有不同的传输能力。因此，当网络的传输速率较低时，其会影响上层应用的传输服务，例如，造成延时等等。同时也会对生产造成其他影响。
目前有几种方式来解决该问题。一种是将分析算法下载到本地，因此当数据收集完成后，可在本地进行分析。但是，该种方式的问题在于，由于算法往往局限于特定的数据类型，因此，其可能无法做基于整个系统的复杂分析。第二种是用历史数据进行分析，这意味着当发生紧急情况时，无法提供在线服务。第三种方式是，由掌握了对目标系统的较强专业知识的专家，或者系统操作员，对现场的自动系统进行分析，该方式则过于依赖人工操作。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个实施例解决的问题之一是获取数据的标注信息，从而使得数据自身具有上下文，从而避免由于网络问题无法获得足够数据的情况。
根据本发明的一个方面，提供了用于确定组件对应的事件信息方法，其中，所述方法包括以下步骤：
-基于与所述组件对应的组件模型信息，来确定数据获取逻辑；其中，所述数据获取逻辑包括待获取的数据对象以及获取规则；
-确定与所述数据获取逻辑对应的至少一个物理信号；
-基于所述数据获取逻辑及其对应的所述多个物理信号，确定与获取规则对应的信号规则。
根据本发明的一个方面，还提供了用于对所收集的组件的数据进行标注的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
-接收与所述组件对应的运行数据信息；
-基于与所述组件对应的信号规则以及所述组件对应的语义本体模型，对所述运行数据信息添加相应的标注信息。
根据本发明的另一个方面，还提供了用于确定组件对应的事件信息的规则确定装置，其中，所述规则确定装置包括：
逻辑确定装置，用于基于与所述组件对应的组件模型信息，来确定数据获取逻辑；其中，所述数据获取逻辑包括待获取的数据对象以及获取规则；
第一确定装置，用于确定与所述数据获取逻辑对应的至少一个物理信号；
第二确定装置，用于基于所述数据获取逻辑及其对应的所述多个物理信号，确定与获取规则对应的信号规则。
根据本发明的又一个方面，还提供了用于对所收集的组件的数据进行标注的数据标注装置，其中，所述数据标注装置用于：
-接收与所述组件对应的运行数据信息；
-基于与所述组件对应的事件信息以及所述组件对应的语义本体模型，对所述运行数据信息添加相应的标注信息。
根据本发明的一个方面，还提供了用于确定事件信息以对数据进行标注的系统，所述系统包括：所述的规则确定装置；以及，所述的数据标注装置。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过对组件的运行数据进行标注，表明了数据的上下文，从而能够使得组件的运行数据具有更好的一致性，更容易维护，以及被应用于新环境中。并且，由于数据的标注信息可采用一种通用格式，因此更加适合信息的迁移和系统配置。
附图说明
本发明的其它特点、特征、优点和益处通过以下结合附图的详细描述将变得更加显而易见。
图1为根据本发明一个实施例的基于语义的物联网设备的数据获取规则确定和标注的系统框架图；
图2为根据本发明一个实施例的电机组件的语义本体模型示意图；
图3示意出了与图2对应的电机的语义本体模型的信号传递回溯示意图；
图4为根据本发明的一个实施例的一种规则确定装置或数据标注装置的通用结构框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1是根据本发明一个具体实施例的基于语义的物联网设备的数据获取规则确定和标注的系统框架图。如图1所示，在物联网中设置有工业云100以及耦合到工业云的多个网关和设备，在本实施例中，仅示出一个网关300，该网关300包括一数据标注装置310，以及该网关所对应的电机400，在电机400上还连接有三个传感器，分别为起始传感器410、转速传感器420、终止传感器430。其中，物联网设备端的语义描述层200用于对设备端进行语义描述。其中，语义描述层200中包括语义本体模型(semantic ontology module)210和规则确定装置220，规则确定装置220用于将语义本体模型210中的各个信号与实际的物理信号进行对应，进而将语义本体模型中获取数据的规则转换为基于物理信号的数据获取规则。并将该基于物理信号的数据获取规则提供至网关设备300，以供网关300能够基于该数据获取规则，以及相应的语义本体模型210，对所获得的数据进行标注，从而使得网关300的数据标注装置310上传至工业云100的数据上都包含了诸如被收集时的多个物理信号等信息，换言之，所获得的数据同时携带了该数据对应的运行环境信息。从而能够使得工业云100在基于该数据进行分析时可结合该数据的运行环境信息，得到更加可靠的分析结果。并且，该种数据可以被应用于多种情况下进行分析，例如，在本地进行分析时，由于该种数据携带了自身的运行环境信息，因此仍然能够得到较为准确的分析结果。又例如，当数据来源的网络状态不好，出现数据的部分丢失时，也仍然可以结合数据的获取规则，获得较为理想的分析结果。
其中，优选地，规则确定装置220还可结合系统文档和/或现场控制信息来进行分析，以确定相应的数据获取规则。
其中，系统说明文档包括但不限于：项目程序信息文档；模块I/O信息，以及系统符号表等各类辅助、解释文档。
其中，现场控制信息包括但不限于：控制程序及其相应的说明文档中提供的输入输出信号，以及该控制程序及其说明文档中能获得的、各个功能模块及其子功能模块之间的内部关联。
具体地，规则确定装置220执行步骤S101，基于与所述组件对应的语义本体模型，来确定数据获取逻辑。
其中，所述数据获取逻辑包括待获取的数据以及获取规则。
具体地，规则确定装置220解析与组件对应的语义本体模型，来确定数据获取逻辑。
优选地，规则确定装置220对语义本体模型，结合系统说明文档、现场控制信息进行解析，以确定数据获取逻辑。
接着，在步骤S102中，规则确定装置220确定数据获取逻辑对应的各个物理信号。
具体地，规则确定装置基于与待获取数据以及相应的获取规则对应的至少一个信号信息，在源代码中追溯该至少一个信号信息各自的来源信号，直至确定该至少一个信号信息中的各个信号信息分别对应的物理信号。
优选地，规则确定装置220查找数据获取逻辑对应的信号信息的来源模块；其中，来源模块可以为完成语义本体模型的各项功能的各个功能模块。接着，规则确定装置220确定该来源模块中与该信号信息对应的一个或多个下层的信号信息。接着，规则确定装置220基于所获得的各个下层的信号信息，重复执行上述两个步骤，直至获得具有物理地址的最下层的信号信息；并且，规则确定装置220基于该最下层的信号信息对应的物理地址，确定相应的物理信号。
根据本发明的一个实施例，组件为一电机m1，参见图2和图3，图2示意出了该电机m1的语义本体模型，图3示意出了与图2对应的电机的语义本体模型的信号传递回溯示意图。
该电机的语义本体模型m1包括四个模型：终止模型、计速模型、启始模型和触发模型。
其中，电机m1的语义本体模型对应信号MotL，其用来输出包括电机m1的终止、起始、转速等信号信息；其所包含的终止模型对应于信号StopLoca,该信号用于向MotL输出指示电机停止运转的信号；计速模型对应于信号Counter,该信号Counter用于向MotL输出电机的运转速度；启始模型对应于信号StartLoc，该信号的输出用于指示电机开始运转。触发模型包括数据的获取规则。根据本发明的实施例中，该获取规则包括：终止模型输出为无效，启动模型输出为有效，计速模型输出＞200rpm。
继续参考图3，图3中右一框对应信号MotL的输入输出，对该MotL中的StartLoc这一输入信号进行回溯，从而查找到该信号来源于模块LowacStartLocal的输出“out”(参考图4右二框)，并且确定该输出对应的输入信号为“In”，接着，规则确定装置100查找到该信号来源于该信号的控制模块(参考图4左二框)，并确定该输入信号“In”来源于该控制模块的输入信号“PV_In”,并进而找到该输入信号的源头物理信号：D1_NP111_StartLocal(参考图4左一)，并确定其物理地址，亦即该信号在存储设备中的存储位置物理地址，该存储位置的信号来源于开关按钮所触发的脉冲。
则规则确定装置220确定始信号对应的物理信号为存储于存储地址D1_NP111_StartLocal中的内容。
接着，在步骤S103中，规则确定装置220基于所述数据获取逻辑及其对应的所述多个物理信号，确定与获取规则对应的信号规则。
具体地，规则确定装置220基于语义本体模型，所述数据获取逻辑及其对应的所述多个物理信号，确定与该组件的获取规则对应的信号规则。
其中，该信号规则可采用统一格式的文档来表述。优选地，可采用xml文档来表述。
继续对上述实施例进行说明，通过相似的方法，规则确定装置220在确定了起始信号所对应的物理信号的物理存储地址D1_NP111_StartLocal后，继续确定了与数据获取逻辑对应的终止信号以及计速信号分别对应的物理信号的物理存储地址D1_NP111_StopLocal和D1_NP111_RoationSpeed，并基于所确定的该三个物理信号以及对应的获取规则，生成对应的信号规则的XML文档如下：
根据本发明的一个优选实施例，根据本发明的方法还包括步骤S104，以及由网关300上的数据标注装置310执行的步骤S201和步骤S202.
在步骤S104中，规则确定装置100发送所述信号规则，以使接收端基于该信号规则对数据进行处理。
优选地，所述规则确定装置220将所述信号规则发送至数据标注装置310，其中，数据标注装置310位于网关300处。
在步骤S201中，数据标注装置310接收与所述组件对应的运行数据信息。
具体地，数据标注装置310通过安装于组件上的至少一个传感器，来接收与组件对应的运行数据信息。
其中，所述运行数据信息包括所能收集到的与组件相关的数据。
接着，在步骤S202中，数据标注装置310基于与所述组件对应的信号规则以及所述组件对应的语义本体模型，对所述运行数据信息添加相应的标注信息。
其中，所述标注信息包括但不限于以下至少任何一项：
1)获取该运行数据时的环境信息；例如，当组件为电机时，其环境信息可包括电流信息、电压信息等。
2)与该运行数据对应的信号规则。
优选地，数据标注装置310接收来自规则确定装置220的信号规则。
其中，所述标注信息可采用通用文件格式来描述，例如，采用xml文档进行描述等。
更优选地，数据标注装置310将添加了标注信息的所述运行数据信息发送至工业云100，以供工业云100基于该运行数据信息执行分析。
根据本发明的方案，通过确定组件的各个事件，进而对组件的运行数据进行标注，表明了数据的上下文，从而能够使得组件的运行数据具有更好的一致性，更容易维护，以及被应用于新环境中。并且，由于数据的标注信息可采用一种通用格式，因此更加适合信息的迁移和系统配置。
根据本发明的另一方面，规则确定装置220包括逻辑获取装置(图未示)，第一确定装置(图未示)以及第二确定装置(图未示)。
逻辑获取装置基于与所述组件对应的语义本体模型，来确定数据获取逻辑。
其中，所述数据获取逻辑包括待获取的数据以及获取规则。
具体地，逻辑获取装置解析与组件对应的语义本体模型，来确定数据获取逻辑。
优选地，逻辑获取装置对语义本体模型，结合系统说明文档、现场控制信息进行解析，以确定数据获取逻辑。
接着，第一确定装置确定数据获取逻辑对应的各个物理信号。
具体地，第一确定装置基于与待获取数据以及相应的获取规则对应的至少一个信号信息，在源代码中追溯该至少一个信号信息各自的来源信号，直至确定该至少一个信号信息中的各个信号信息分别对应的物理信号。
优选地，第一确定装置查找数据获取逻辑对应的信号信息的来源模块；其中，来源模块包括与语义本体模型的各项功能对应的各个功能模块。接着，第一确定装置确定该来源模块中与该信号信息对应的一个或多个下层的信号信息。接着，第一确定装置基于所获得的各个下层的信号信息，重复执行上述两个步骤，直至获得具有物理地址的最下层的信号信息；并且，第一确定装置基于该最下层的信号信息对应的物理地址，确定相应的物理信号。
根据本发明的一个实施例，组件为一电机m1，参见图2和图3，图2示意出了该电机m1的语义本体模型，图3示意出了与图2对应的电机的语义本体模型的信号传递回溯示意图，图3中的每个框中包含了相应模块的输入输出信号(其中“…”部分有省略)。
该电机的语义本体模型m1包括四个模型：终止模型、计速模型、启始模型和触发模型。
其中，电机m1的语义本体模型对应信号MotL，其用来输出包括电机m1的终止、起始、转速等信号信息；其所包含的终止模型对应于信号StopLoca,该信号用于向MotL输出指示电机停止运转的信号；计速模型对应于信号Counter,该信号Counter用于向MotL输出电机的运转速度；启始模型对应于信号StartLoc，该信号的输出用于指示电机开始运转。触发模型包括数据的获取规则。根据本发明的实施例中，逻辑获取装置通过解析m1的语义本体模型，确定待获取的数据为终止信号、起始信号和计速信号；获取规则包括：终止模型输出为无效，启动模型输出为有效，计速模型输出＞200rpm。
继续参考图3，图3右一框对应信号MotL的输入输出，第一确定装置对该MotL中的StartLoc这一输入信号进行回溯，从而查找到该信号来源于模块LowacStartLocal的输出“out”(参考图4右二框)，并且确定该输出对应的输入信号为“In”，接着，第一确定装置查找到该信号来源于该信号的控制模块(参考图4左二框)，并确定该输入信号“In”来源于该控制模块的输入信号“PV_In”,并进而找到该输入信号的源头物理信号：D1_NP111_StartLocal(参考图4左一)，并确定其物理地址，亦即该信号在存储设备中的存储位置物理地址，该存储位置的信号来源于开关按钮所触发的脉冲。
则第一确定装置确定起始信号对应的物理信号为存储于存储地址D1_NP111_StartLocal中的内容。
接着，第二确定装置基于所述数据获取逻辑及其对应的所述多个物理信号，确定与获取规则对应的信号规则。
具体地，第二确定装置基于语义本体模型，所述数据获取逻辑及其对应的所述多个物理信号，确定与该组件的获取规则对应的、采用物理信号来表示的信号规则。
其中，该信号规则可采用统一格式的文档来表述。优选地，可采用xml文档来表述。
继续对上述实施例进行说明，通过相似的方法，第一确定装置在确定了起始信号所对应的物理信号的物理存储地址D1_NP111_StartLocal后，继续确定了与数据获取逻辑对应的终止信号以及计速信号分别对应的物理信号的物理存储地址D1_NP111_StopLocal和D1_NP111_RoationSpeed，随后第二确定装置基于所确定的该三个物理信号以及对应的获取规则，生成对应的信号规则的XML文档如下：
根据本发明的一个优选实施例，根据本发明的规则确定装置还包括第一发送装置(图未示)。
第一发送装置规则确定装置100发送所述信号规则，以使接收端基于该信号规则对数据进行处理。
优选地，第一发送装置将所述信号规则发送至数据标注装置310，数据标注装置310位于网关300处。
数据标注装置310接收与所述组件对应的运行数据信息。具体地，数据标注装置310通过安装于组件上的至少一个传感器，来接收与组件对应的运行数据信息。
其中，所述运行数据信息包括所能收集到的与组件相关的数据。
接着，数据标注装置310基于与所述组件对应的信号规则以及所述组件对应的语义本体模型，对所述运行数据信息添加相应的标注信息。
其中，所述标注信息包括但不限于以下至少任何一项：
1)获取该运行数据时的环境信息；例如，当组件为电机时，其环境信息可包括电流信息、电压信息等。
2)与该运行数据对应的信号规则。
优选地，数据标注装置310接收来自规则确定装置220的信号规则。
其中，所述标注信息可采用通用文件格式来描述，例如，采用xml文档进行描述等。
更优选地，数据标注装置310将添加了标注信息的所述运行数据信息发送至工业云100，以供工业云100基于该运行数据信息执行分析。
根据本发明的方案，通过确定组件的各个事件，进而对组件的运行数据进行标注，表明了数据的上下文，从而能够使得组件的运行数据具有更好的一致性，更容易维护，以及被应用于新环境中。并且，由于数据的标注信息可采用一种通用格式，因此更加适合信息的迁移和系统配置。
图1、2中的各设备和装置可以采用软件、硬件(例如集成电路、FPGA等)、或软硬件结合的方式实现。
现在参考图4其示出了按照本发明一个实施例的规则确定装置或数据标注装置的通用结构框图。规则确定装置或数据标注装置可以包括存储器310和处理器320。存储器310可以存储可执行指令。处理器320可以根据存储器310所存储的可执行指令，实现图1中的各个单元所执行的操作。
此外，本发明实施例还提供一种机器可读介质，其上存储有可执行指令，当所述可执行指令被执行时，使得机器执行评估设备所实现的操作。
本领域技术人员应当理解，上面所公开的各个实施例，可以在不偏离发明实质的情况下做出各种变形和改变。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书来限定。

Claims (15)

1.确定组件的信号规则的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
-基于与所述组件对应的组件模型信息，来确定数据获取逻辑；其中，所述数据获取逻辑包括待获取的数据对象以及获取规则；
-确定与所述数据获取逻辑对应的至少一个物理信号；
-基于所述数据获取逻辑及其对应的所述多个物理信号，确定与获取规则对应的信号规则。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定物理信号的步骤进一步包括：
-查找与所述数据获取逻辑中的信号信息对应的来源模块；
-确定该来源模块中与该信号信息对应的一个或多个下层的信号信息；
基于所获得的各个下层的信号信息，重复执行上述两个步骤，直至获得具有物理地址的最下层的信号信息；
其中，所述方法还包括以下步骤：
-基于该最下层的信号信息对应的物理地址，确定相应的物理信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定信号规则的步骤进一步包括：
-基于语义本体模型，所述数据获取逻辑及其对应的所述多个物理信号，确定与该组件的获取规则对应的、采用物理信号来表示的信号规则。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：
-发送所述信号规则，以使接收端基于该信号规则来收集数据。
5.对组件数据进行标注的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
-接收与所述组件对应的运行数据信息；
-基于与所述组件对应的信号规则以及所述组件对应的语义本体模型，对所述运行数据信息添加相应的标注信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：
-将添加了标注信息的所述运行数据信息发送至工业云，以供工业云基于该运行数据信息执行分析。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述标注信息包括：
-获取该运行数据时的环境信息
-与该运行数据对应的信号规则。
8.确定组件的信号规则的规则确定装置，其中，所述规则确定装置包括：
逻辑确定装置，用于基于与所述组件对应的组件模型信息，来确定数据获取逻辑；其中，所述数据获取逻辑包括待获取的数据对象以及获取规则；
第一确定装置，用于确定与所述数据获取逻辑对应的至少一个物理信号；
第二确定装置，用于基于所述数据获取逻辑及其对应的所述多个物理信号，确定与获取规则对应的信号规则。
9.根据权利要求8所述的规则确定装置，其中，所述第一确定装置进一步用于：
-查找与所述数据获取逻辑中的信号信息对应的来源模块；
-确定该来源模块中与该信号信息对应的一个或多个下层的信号信息；
基于所获得的各个下层的信号信息，重复执行查询和确定信号信息的操作，直至获得具有物理地址的最下层的信号信息；
其中，所述规则确定装置还用于：
-基于该最下层的信号信息对应的物理地址，确定相应的物理信号。
10.根据权利要求8或9所述的信号规则，其中，所述第二确定装置还用于：
-基于语义本体模型，所述数据获取逻辑及其对应的所述多个物理信号，确定与该组件的获取规则对应的、采用物理信号来表示的信号规则。
11.根据权利要求8或9所述的信号确定装置，其中，所述信号确定装置还用于：
-发送所述信号规则，以使接收端基于该信号规则来收集数据。
12.对组件数据进行标注的数据标注装置，其中，所述数据标注装置用于：
-接收与所述组件对应的运行数据信息；
-基于与所述组件对应的信号规则以及所述组件对应的语义本体模型，对所述运行数据信息添加相应的标注信息。
13.根据权利要求12所述的数据标注装置，其中，所述数据标注装置还用于：
-将添加了标注信息的所述运行数据信息发送至工业云，以供工业云基于该运行数据信息执行分析。
14.根据权利要求12或13所述的数据标注装置，其中，所述标注信息包括：
-获取该运行数据时的环境信息；
-与该运行数据对应的信号规则。
15.用于确定信号规则以对数据进行标注的系统，所述系统包括：如权利要求8所述的规则确定装置；以及，如权利要求12所述的数据标注装置。
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