CN109033146A - 一种基于时空数据库的对数据对象的检索方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于时空数据库的对数据对象的检索方法，所述检索方法包括如下步骤：针对待管理对象的时间状态和空间状态对所述管理对象进行模型化；依据所述管理对象的管理模型类别确定实时数据库和/或历史数据库和/或计划数据库，依据时间属性和/或空间属性查看所述管理对象的实时数据和/或历史数据和/或计划数据。用户不需要掌握计算机语言，只需要使用时空元语言便可以通过检索了解管理对象的时空数据，了解管理对象的时空运行状态，既节省计算机内容又便于管理。

Description

一种基于时空数据库的对数据对象的检索方法

本发明是申请号为201610926060.5，申请日为2016年10月24日，申请类型为发明，申请名称为一种基于时空数据库的对数据对象的检索方法的分案申请。

技术领域

本发明涉及计算机检索领域，本发明可用于工业生产的监控和管理领域，尤其涉及一种基于时空数据库的对数据对象的检索方法。

背景技术

在国内外的研究成果中，时空数据库模型目前大部分处于理论研究过程中，具体实现的原形系统还很少。目前主要的时空数据库模型主要有：序列快照模型、时空立方体模型、基态修正模型、时空复合模型、面向对象的时空模型等。这些模型有着不同的性质和优缺点，但是对于统计行业来说都不能很好地满足需求。例如，序列快照模型由一系列时间切片构成，每一个时间切片代表不同时刻地图状态，也可以理解为，一组具有时间概念的地图集，每个地图都有一个时间属性，缺点在于其只记录每个时间切片的状态，对于表达某个时间段变化情况来说，展现方式不直接，数据冗余大；时空立方体模型由两个空间维度和一个时间维度构成，沿着时间维度进行分析可以发现二维空间的演变模式，缺点是随着年份增加，立方体的操作会变得极其复杂；基态修正模型为了避免对每个时间节点进行重复记录，定义某个时间点的空间状态为基态，也就是原始状态，然后以某个时间频率对空间变化部分进行记录，缺点在于对于获得基态之前的变化情况操作比较复杂；还有其他一些时空数据库模型思想，例如面向对象的时空模型思想，基于特征的时空数据库模型、基于事件的时空数据库模型等，都是利用面向对象或者差量记录的方式对空间变化情况及其相互关系进行记录，其缺点在于或多或少地不能满足统计时空数据库纷繁复杂指标和统计级别众多的要求，并且在业务适用性方面不能很好地满足统计部门的需要。

中国专利CN103678712A公开了一种灾害信息时空数据库，灾害信息时空数据库包括灾害现势数据库、灾害过程数据库和灾害历史数据库三个灾害信息数据库，统一编码模块对接收的灾害信息数据分层次编码；属性数据管理模块和空间位置数据管理模块导入灾害信息属性数据和空间位置数据到对应的灾害信息数据库；灾害信息数据通过逻辑变更模块在各灾害信息数据库之间传输；时空数据库索引模块按时间序列对灾害信息时空数据库建立更新索引；逻辑变更模块和时空数据库索引模块构成灾害信息时空数据库的基础，对灾害属性的管理维护、时空逻辑索引的变更维护，为统计数据的入库、检索和时空查询做好准备。该专利解决了在对实现时空数据的储存、管理和历史回顾时数据冗余高、工作效率较低的问题。然而，该专利存在的问题是：(1)该关系数据库为SQL或者oracle，只能通过编码进行分类检索，不能通过直接输入时间或者空间信息进行检索查询(对历史数据库的快速检索也只能通过时间信息进行，不能通过空间信息进行检索)，因而对数据库的查询和调用很不方便；(2)检索方式单一，只能在某一时间范围进行检索，而不能在某一空间范围进行检索，比如不能对发生在太平洋区域内所有的灾害信息进行检索。

目前众多的空间数据库标识空间信息都是采用存储坐标信息来支持空间信息，加上使用一个自增长ID(Identity，序列号)来提供索引，在搜索上需要依靠空间结构算法来实现。为解决上述问题，现在很多专利通过使用更加简单的空间索引技术，能够简化空间数据库字段结构，节省占用的存储空间。

中国专利CN102622349B公开了一种空间位置信息数据库的处理方法，其特征在于，包括：获取一空间位置的坐标数据；根据所述坐标数据生成与所述空间位置对应的空间位置信息编码，包括：定义在中国范围内实施的空间位置信息编码分为五节代码，国家码-区域码：子码1：子码2-附加码，每节代码的编码方法原则为自上而下、自左向右进行编号；在空间位置信息数据库中存储所述空间位置信息编码，将所述空间位置信息编码作为所述空间位置在所述数据库中的索引和位置信息。上述方案中，使用空间位置信息编码替代目前广泛使用的数据库索引、位置信息、和永久ID等多种数据信息，不但可以方便地管理和检索数以千万计的空间位置信息数据库，而且节约了数据库空间。然而，该专利存在的问题是：(1)对空间描述准确度、精确度不够高，比如对工厂中某一设备上部、底部无法准确、区分描述；(2)空间解析和编码对于数据的查询和调用不方便，比如查看工厂锅炉工作情况，还需要去找该锅炉对应的编码，不能直接进行查询；(3)当物理位置更新改变后，数据库没有动态更新。

关系型数据库是存储在计算机上的、可共享的、有组织的关系型数据的集合。关系型数据是以关系数字模型来表示的数据，关系数学模型中以二维表的形式来描述数据。在使用关系型数据库存储信息的应用系统中，存在大量的多维度查询，这类查询提供了多种维度的查询条件供使用者输入，同时使用者需要简单、快速、智能地检索到需要的信息。对数据库查询的优化方法主要有以下几种：(1)合理利用索引：对关系数据库中的数据表，按被查询字段创建独立有序的存储结构，类似给书籍创建目录，以空间换取时间，提高查询性能；(2)冗余关系数据：关系数据库中的数据结构设计需遵循一定的规范，以确保数据的完整性和一致性，而适当采取反向规范化，在二维表中冗余存储其它相关表中信息，以减少查询时的关联关系，提高查询性能；(3)分离存放海量数据：对于海量数据，按某些数据进行分类独立存储，如电话号码信息按所属地区分别存储，增加了业务逻辑复杂程度，提高了应用程序的设计难度以及数据维护难度，但缩小了查询范围，可以提高查询性能。

中国专利CN100483411C公开了一种关系型数据库中信息检索方法，包括步骤：构造维度缩减策略树并置于数据库系统中，所述维度缩减策略树包括至少一个子节点和至少一个根节点，每个子节点至少包含本节点编号标识信息及查询条件组合信息和下级子节点编号；当按用户查询条件检索所述数据库未得到所需数据时，根据维度缩减策略树依次构造新的查询条件；按照新的查询条件检索数据库直到得到所需的数据或查询到维度缩减策略树的根节点返回无所需数据的信息。该专利还公开了一种关系型数据库中信息检索装置，包括：查询条件获取单元，查询结果输出单元，策略树存储单元和查询操作单元。利用该专利，可以提高数据库检索效率。然而，该专利存在的问题是：查询和调用数据时需要特定的编号标识信息，在某些领域，比如工业过程控制领域，设备和过程参数的类型和数量都很多，使用编号查询数据很不方便。这是传统关系数据库始终存在的问题——每个对象必须通过唯一对应的标识码才能检索到对应的数据。如果有一种方法能直接通过设备的位置或者过程参数所在的时间点进行检索，检索效率会提高很多。

由此可见，目前大家通用的应用软件或数据库，如甲骨文Oracle，微软Microsoft的SQL，Access等，其技术是建立在20世纪80年代的落后的硬件环境基础上的，当时还没有高分辨率的显示器，扫描仪等也未能普及。数据库结构的建立必须受制于字符终端，是用文字来描述数据库结构。虽然经过十几年的改进，但仍然改变不了数据库结构建立的现状。所有数据库结构的建立都必须经过一系列的繁杂定义或赋值。数据的输入或输出必须由程序员用程序语言编写程序。数据库的维护必须由原程序设计者提供源程序码，方可对其软件进行维护或升级。查询或调用数据库数据时必须输入特定的标识。传统数据库的建立方式一直沿用到今天，但其庞大的支出，使得市场上需要更加便捷、高效、低成本的数据库系统。现在还没有一种数据库能提高这几种数据库的功能，而且是可以组态实现的。

公开号为CN101799835A的中国专利文献(对比文件1)公开了一种本体驱动地理信息检索系统和检索方法，其利用本体描述地理空间事件的语义、时序、空间等方面关系,解决了地理空间事件本体构建、本体空间关系和语义关系推理以及基于本体提供智能化检索和基于用户的个性化地理服务的技术问题。但是对比文件1是涉及的是地球物理领域，更具体是涉及地球上发生的灾害事件的建模，灾害事件本体模型包括灾害时间概念和灾害事件本体组织及表示，并未涉及工业生产监控和管理领域，而传统的工业生产监管领域主要利用“以数据关系”为根本的关系型数据库，其检索效率低，而本申请创造性地提出了在工业生产监管领域利用“以时间和空间为检索对象的”时空数据库，以解决工业生产领域检索效率低下的技术问题，这是与对比文件1的巨大差异。此外，针对对比文件2(“时空数据模型在露天矿排产中的应用”，戴小平等，金属矿山，第386期，2008年8月)，申请人认为，对比文件2与对比文件1相结合本身是具有矛盾的，因为对比文件1涉及地理信息检索方面，尤其是灾害记录，其最多能够有对应的历史数据和实时数据，像地震一类的灾害还可能只有对应的历史数据，而对比文件2还具有计划数据，两者不能结合。而且，假设两者结合没有矛盾，对比文件2也没有相应的技术启示，具体地，对比文件2公开了一种具有历史、现时和计划数据的时空数据库及其在露天矿排产系统中的应用。但是，对比文件2中的时空数据库在是为了实时获取时间维度上的历史数据、现时数据和计划数据。即对比文件2中的数据是以时态特征进行区分并按照时态特征在时空数据库进行组织排列的，其检索也是通过时态特征进行检索的。由于其所涉及的对象只有露天矿的形态，其目的仅是为了根据露天矿的历史和现实形态对露天矿进行排产，即基于三维模型进行排产仿真，其本质并不是用于工业生产的监控和管理，其全文也没有将时空数据控应用于工业生产监控和管理的启示。因此，本发明和对比文件1、对比文件2及其结合(实质不能结合)相比均是非显而易见的。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供一种基于时空数据库的对数据对象的检索方法，其特征在于，所述检索方法包括如下步骤：

针对待管理对象的时间状态和空间状态对所述管理对象进行模型化；

依据待管理对象的管理模型设定所述待管理对象的凭借自然语言描述的特定属性；

基于管理对象的所述管理模型类别以及由所述模型化所限定的凭借自然语言描述的时间属性和/或空间属性进行检索以确定所述管理对象的运行状态。

根据一个优选实施方式，所述基于管理对象的所述管理模型类别以及由所述模型化所限定的凭借自然语言描述的时间属性和/或空间属性进行检索以确定所述管理对象的运行状态的步骤包括：

基于管理对象的所述管理模型类别、空间位置和/或时间检索在所述空间位置和/或所述时间内的至少一个管理对象的实时数据、历史数据和/或计划数据，从而确定至少一个所述管理对象的实时运行状态、历史运行状态和/或计划运行状态；或者

基于管理对象的所述管理模型类别、空间范围和/或时间范围检索在所述空间范围和/或所述时间范围内的至少一个管理对象的实时数据、历史数据和/或计划数据，从而确定至少一个所述管理对象的实时运行状态、历史运行状态和/或计划运行状态。

根据一个优选实施方式，所述基于管理对象的所述管理模型类别以及由所述模型化所限定的凭借自然语言描述的时间属性和/或空间属性进行检索以确定所述管理对象的运行状态的步骤还包括：

依据管理对象的管理模型类别确定储存管理对象运行数据的实时数据库、历史数据库和/或计划数据库，

依据时间属性和/或空间属性选择实时数据库、历史数据库和/或计划数据库中与所述管理对象相关的至少一个版本的所述管理对象运行数据，并且

确定与所述管理模型关联的至少一个管理对象并查看所述管理对象的实时数据、历史数据和/或计划数据，从而了解所述管理对象实时运行状态、历史运行状态和/或计划运行状态。

根据一个优选实施方式，所述管理对象包括依据时间属性分类形成的存储于所述实时数据库的实时数据对象、存储于所述历史数据库的历史数据对象和存储于所述计划数据库的计划数据对象，

所述实时数据对象包括经所述实时数据模型实例化过程形成的至少一个由所述管理对象的实时数据构成的管理对象，

所述历史数据对象包括经所述历史数据模型实例化过程形成的至少一个由所述管理对象的历史数据构成的管理对象，

所述计划数据对象包括经所述计划数据模型实例化过程形成的至少一个由所述管理对象的计划数据构成的管理对象。

根据一个优选实施方式，针对待管理对象的时间状态和空间状态对所述管理对象进行模型化的步骤包括；

依据待管理对象的空间状态对所述待管理对象的空间进行模型化以建立空间模型，

依据待管理对象的时间状态对所述待管理对象的时间进行模型化以建立时间模型，以及

建立由所述待管理对象的所述空间模型和所述时间模型关联形成的所述管理模型。

根据一个优选实施方式，所述依据待管理对象的管理模型设定所述待管理对象的凭借自然语言描述的特定属性的步骤包括：

所述管理模型经过实例化过程形成至少一个由所述管理对象的时间对象和空间对象关联构成的管理对象，

所述管理对象的时间对象由所述时间模型在实例化过程中形成，所述管理对象的空间对象由所述空间模型在实例化过程中形成。

根据一个优选实施方式，所述依据待管理对象的管理模型设定所述待管理对象的凭借自然语言描述的特定属性的步骤还包括：

设定所述管理对象的特定属性，所述特定属性包括凭借自然语言描述的时间属性、空间属性和/或非时空属性，

所述非时空属性包括待管理对象的图形属性、音频属性、视频属性和名称属性中的一种或多种。

根据一个优选实施方式，所述时间属性至少包括时间位置、开始时间和结束时间，

所述管理对象为静态对象时，所述空间属性至少包括地理空间范围、地理空间位置和子空间的空间形状、空间范围及空间位置，

所述管理对象为动态对象时，所述空间属性至少包括地理空间位置、候选地理空间位置和所述待管理对象的上一级空间模型的空间形状、空间范围及空间位置。

根据一个优选实施方式，所述时间模型和所述空间模型具有由自然语言定义名称标识的多层级结构，

所述时间模型的多层级结构包括至少一个凭借自然语言描述的父级别时间层级和至少一个与所述父级别时间层级对应的子级别时间层级，

所述空间模型的多层级结构包括至少一个凭借自然语言描述的父级别空间层级和至少一个与所述父级别空间层级对应的子级别空间层级。

一种基于时空数据库的对数据对象的检索装置，其特征在于，所述检索装置至少包括数据采集模块、至少一个数据计算引擎、时空数据库服务器、工程库服务器、模型库服务器和客户端，

所述数据采集模块，用于采集所述管理对象的运行数据并通过所述数据计算引擎将所述运行数据发送所述工程库服务器，

所述模型库服务器，模型库设置于其上，所述模型库被配置用于针对待管理对象的时间状态和空间状态对所述管理对象进行模型化，

所述工程库服务器，工程库设置于其上，所述工程库被配置用于依据待管理对象的管理模型设定所述待管理对象的凭借自然语言描述的特定属性，

所述数据计算引擎用于依据凭借自然语言描述的时间层级和空间层级对模型化的所述管理对象进行时间和空间的转换，

所述时空数据库服务器，时空数据库设置于其上，所述时空数据库被配置用于储存所述管理对象的实时数据、历史数据和/或计划数据，

客户端用于基于管理对象的所述管理模型类别以及由所述模型化所限定的凭借自然语言描述的时间属性和/或空间属性进行检索以确定所述管理对象的运行状态。

本发明的有益技术效果：

本发明用于工业生产的监控和管理，通过历史、实时和计划三段时间维度来描述生产监控管理的数据信息。本发明不需要用户掌握计算机语言，只需要很自然的时空元语言就可以查看和管理对象的过去、实时和计划三个时间段的运行状态。获取数据和处理数据都是以自然调用时空函数的方式来进行。任何一个实际物理对象和生产事件都可以用时空数据表达。生产的产品处在什么位置，生产宕机事件发生的时间和地点都需要用时空属性信息描述。因此，本发明的检索方法简单方便，利于生产管理。

附图说明

图1是本发明的一种基于时空数据库的对数据对象的检索装置的模块示意图。

附图标记列表

100：待管理对象 200：数据采集模块 300：数据计算引擎

400：时空数据库服务器 410：实时数据库 420：历史数据库

430：计划数据库 500：工程库服务器 510：对象定义模块

520：验证模块 600：模型库服务器 700：图形计算引擎

710：图形计算模块 720：场景处理模块 800：客户端

810：缓存模块 820：登陆模块 830：刷新处理模块

210：第三方数据库

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

本发明的时空数据库是指基于具有时间属性和空间属性的数据建立的数据库。时空数据库包括历史数据库、实时数据库和计划数据库，分别存储管理对象的模型化的历史数据、实时数据和计划数据。时空数据库里的每个数据都具有时间和空间属性。同一模型实例化的对象，如果他们的时间位置、空间位置、时间长度、空间长度都相同，那么他们一定是同一对象。时空是很自然的语言，用户不需要学习复杂的语法规则就可以理解。每个生产管理人员查看的数据一定是通过时间和地点检索数据，时空数据库按照时空语言存储数据，用户则不需要存储数据，也不需要优化数据。

实施例1

本发明提供一种基于时空数据库的对数据对象的检索方法，其特征在于，检索方法包括如下步骤：

S1：针对待管理对象的时间状态和空间状态对管理对象进行模型化；

S2：依据待管理对象的管理模型设定待管理对象的凭借自然语言描述的特定属性；

S3：基于管理对象的管理模型类别以及由模型化所限定的凭借自然语言描述的时间属性和/或空间属性进行检索以确定管理对象的运行状态。

下面详细介绍本发明的一种基于时空数据库的对数据对象的检索方法的各个步骤。

S1：针对待管理对象的时间状态和空间状态对管理对象进行模型化。

优选的，依据每个待管理对象的时间状态和空间状态分别建立时间模型、空间模型和/或管理模型。

依据待管理对象的时间状态对待管理对象的时间进行模型化以建立时间模型。

时间模型：时间模型是用于描述待管理对象时间状态的数据模型。时间模型的时间粒度是衡量时间状态和时间层级的单位，包括时间单位和基于生产情况自定义的时间参数。优选的，时间模型是描述待管理对象时间粒度的模型。例如，时间粒度为年、月、日、小时、分钟或者秒等。也可以自定义时间粒度，如班或者批次等。

依据待管理对象的时间状态对待管理对象的时间进行模型化以建立时间模型。

空间模型：空间模型是用于描述待管理对象空间状态的数据模型。空间模型的空间粒度是衡量空间层级和空间位置的空间参数，包括空间单位和基于生产情况自定义的空间参数。例如，空间粒度为总公司、分厂、车间、生产线、工序、工位或设备等。

优选的，时间模型和空间模型具有由自然语言定义名称标识的多层级结构。

时间模型的多层级结构包括至少一个凭借自然语言描述的父级别时间层级和至少一个与父级别时间层级对应的子级别时间层级。

例如，时间层级包括年、月、日、小时、分钟或者秒。年是月的父级别时间层级，月是年的子级别层级。月是日的父级别时间层级，日是月的子级别层级。一个年对应多个月，而一个月只对应一个年。或者，时间层级包括凭借自然语言描述的订单、工单和产品。订单是工单的父级别时间层级，工单是订单的子级别层级。一个订单对应多个工单，而一个工单只对应一个订单。工单是产品的父级别时间层级，产品是工单的子级别层级。一个工单对应多个产品，而一个产品只对应一个工单。

本发明的时间层级不限于此，还包括其它凭借自然语言描述的时间层级。如供暖季为父级别时间层级，供暖月为子级别时间层级。一个供暖季包括多个供暖月，即2016年供暖季包括2016年11月至2017年3月共5个供暖月，2017年供暖季包括2017年11月至2018年3月共5个供暖月。在初次设置供暖季的时间层级后，每一年的供暖季自动包含5个跨年的供暖月，不会出现时间混乱的记录情况。

空间模型的多层级结构包括至少一个凭借自然语言描述的父级别空间层级和至少一个与父级别空间层级对应的子级别空间层级。

建立由待管理对象的空间模型和时间模型关联形成的管理模型。管理模型是用于描述待管理对象的空间状态和时间状态的数据模型。数据与时间模型和空间模型关联后形成时空模型。时空模型是一种有效组织和管理时态空间数据，属性、空间和时间语义更完整的数据模型。通过时空模型监测待管理对象的时间状态和空间状态，可以充分了解待管理对象的运行状态。本发明将管理对象的时空模型简称为管理模型。

数据建模：描述的每个管理对象都是由管理模型实例化来的。管理模型经过实例化过程形成至少一个由管理对象的时间对象和空间对象关联构成的管理对象。其中，管理对象的时间对象由时间模型在实例化过程中形成，管理对象的空间对象由空间模型在实例化过程中形成。

例如，设备是一个物，设备加工产品是一件事。产品是时间，也就是记录设备加工产品的时间。这个时间有时间位置、开始生产时间和结束生产时间。时间位置是唯一的产品编号。如果是实时数据，那么产品编号，开始生产时间和消逝时间结束以后就变更为历史数据了。消逝时间是指产品生产的时长。之后继续扫描设备生产下一个时间(产品)的内容。本发明基于过去、现在和未来三个时间段对事物进行数据建模。

数据模型按照时间状态分为实时数据模型、历史数据模型、计划数据模型。按照功能又分为数据、报警、事件。时态和功能的组合会有更多种数据。数据模型具有版本。一个系统中，同一模型是可以存在多个版本的。模型的实例是对应于模型的某一版本的。模型在生成新版本时，不会影响已经生成的实例。模型某一版本被修改时，会影响该版本模型生成的实例。

数据模型是对数据进行描述的模型，数据模型由两部分组成：属性、成员。

属性是数据特有的部分，比如，名字、描述、时间、空间，属性是由系统定义的，用户是不能定义的。根据分类的不同，数据模型的属性会有差别，比如实时数据，具有新鲜度的属性。事件数据具有开始时间、结束时间、持续时间等属性。

成员是构成数据的组成部分，用户是可以根据需要定义不同的成员来描述业务中的数据。成员的数据可以使用上面定义的各种类型。从性能上考虑，成员个数限定为最大256个成员。

优选的，对于属性名，成员名不允许超过64个字符。

本发明的管理模型指定关联的时间模型和空间模型。本发明将包含有时间模型和空间模型的数据模型简称为时空模型。例如，工位加工的绩效模型，空间属性就是工位，时间属性是班。数据的其它属性可以是工单号、加工数量、报警次数、返工次数等。这些数据模型的数据是通过计算模型来完成的，计算检测生产数据变化，定时统计绩效数据输出到绩效模型。

工厂建模：工厂建模是根据之前的模型进行工厂实例化。实时数据模型、历史数据模型和计划数据模型分布实例化为实时数据对象、历史数据对象和计划数据对象。例如，实际工厂名称、生产线名称、设备名称、工序名称，这是空间实例化。实例化的过程中也确定了各个对象的附属关系。一天有几班，每个班多长，这是时间实例化。实际生产线都有几个工序绩效数据，这是绩效数据模型的实例化。当然还有计算的实例化，因为要计算这些绩效数据。

系统运行：系统运行后，系统后台自动检测生产信息，记录每个工序的生产情况，实时统计每个工位的生产绩效。至此，一个工厂的生产情况就被实时记录到时空数据库。用户需要查看的时候在场景模型里去进行查询实时和历史生产数据信息。

制定计划：制定计划一般都会制定总的计划比如全厂年计划，再分解到全厂月、全厂日、全厂班，车间月，车间日，车间班。用户只需要将时间和空间分解到非常细的层级，然后每执行一个时空层级都去监控有没有按照计划执行。

根据一个优选实施方式，时间属性和空间属性是独立的。描述时间对象时有层级和精度，比如年的层级是年，精度可以是秒也可以是毫秒。时间对象在数据记录上有时间位置、时间位置的开始时间和结束时间。比如2016年就是时间位置。2016年3月也是时间位置，一般2016年3月时间位置的开始时间是2016年3月1日0：00：00.000，结束时间是2016年3月31日23：59：59.999。优选地，也可以自定义时间位置。例如，2016财年三月来自自定义的财年(父时间层级)-财月(子时间层级)，开始时间和结束时间是用户自定义的，比如2016年3月2日-3月15日，当用户用2016财年三月就表示这个时间段。

S2：依据待管理对象的管理模型设定待管理对象的凭借自然语言描述的特定属性。

S21：依据时间属性将模型化的待管理对象归类至特定的模型。管理模型包括依据时间属性分类形成的存储于实时数据库的实时数据对象、存储于历史数据库的历史数据对象和存储于计划数据库的计划数据对象。

历史数据对象、实时数据对象和计划数据对象至少包含有时间属性和空间属性。将历史数据对象中的历史对象配置相应的计算机空间属性，历史数据就会自动存储在计算机的历史数据库中。将实时数据对象中的实时对象配置相应的计算机空间属性，实时数据就会自动存储在计算机的实时数据库中。将计划数据对象中的计划对象配置相应的计算机空间属性，计划数据就会自动存储在计算机的计划数据库中。

历史数据库、实时数据库和计划数据库构成了本发明的时空数据库。历史数据库根据配置的条件进行待管理对象历史数据的存储。实时数据库用于存储待管理对象的实时值。计划数据库用于存储待管理对象的计划数据。历史数据库、实时数据库和计划数据库不需要用户配置。用户使用时，需要通过配置界面指定实时服务器、历史服务器、计划服务器。时空数据库系统运行起来，各个服务器客户端会自动将数据发给对应的服务器。例如，实时数据客户端会把系统产生的实时数据传送给实时数据服务器，实时数据服务器上会自动在数据库中创建表格或映射列表，并将相关数据存储到对应的服务器的数据库中。历史和计划数据库也如此。本发明的存储机制不限于此，还包括其它存储机制。

实时数据对象包括经实时数据模型实例化过程形成的至少一个由管理对象的实时数据构成的管理对象。依据实时数据模型实例化为实时数据对象。与实时数据模型关联的空间模型实例化为空间对象。与实时数据模型关联的时间模型实例化为时间对象。管理对象的实时数据对象与空间对象和时间对象分别关联。一个管理模型实例化为多个管理对象。一个版本的实时数据模型实例化形成的多个管理对象的实时数据的数据结构是相同的。实时数据模型实例化后形成的多个管理对象存储在实时数据库中。

历史数据对象包括经历史数据模型实例化过程形成的至少一个由管理对象的历史数据构成的管理对象。依据历史数据模型实例化为历史数据对象。与历史数据模型关联的空间模型实例化为空间对象。与历史数据模型关联的时间模型实例化为时间对象。管理对象的历史数据对象与空间对象和时间对象分别关联。一个管理模型实例化为多个管理对象。一个版本的历史数据模型实例化形成的多个管理对象的历史数据的数据结构是相同的。历史数据模型实例化后形成的多个管理对象存储在历史数据库中。

计划数据对象包括经计划数据模型实例化过程形成的至少一个由管理对象的计划数据构成的管理对象。依据计划数据模型实例化为计划数据对象。与计划数据模型关联的空间模型实例化为空间对象。与计划数据模型关联的时间模型实例化为时间对象。管理对象的计划数据对象与空间对象和时间对象分别关联。一个管理模型实例化为多个管理对象。一个版本的计划数据模型实例化形成的多个管理对象的计划数据的数据结构是相同的。计划数据模型实例化后形成的多个管理对象存储在计划数据库中。历史数据、实时数据和计划数据的存储存在很大区别。

实时数据的时态是实时的，表示当前时间的数据，具有新鲜度的特质，也就是其数据的刷新周期要符合其时间粒度。例如，如果对象的新鲜度是5秒，则其刷新周期也应该是5秒，如果5秒内不刷新则该对象为不新鲜。实时数据要求有很高的实时性，每秒要能刷新上百万条记录的实时数据，对于没有及时刷新的数据会有新鲜期的限制。超过新鲜期的实时数据转变为历史数据。

历史数据时态是历史的，表示过去时间的数据。工业过程的历史数据多数是时序数据，可以进行压缩。历史数据中的业务数据也可以以非压缩的方式进行存储。

计划数据时态是未来的，表示未来时间的数据。计划数据依据历史数据和实时数据计算所得。

实时数据库里存储的实时数据对象按照空间特性进行组织，方便存储和检索。历史数据库和计划数据库的历史数据对象和计划数据对象先按照空间特性进行组织，再按照时间特性组织。

根据一个优选实施方式，历史数据库、实时数据库和计划数据库中存储的数据对象必须有时间属性。时间是待管理对象不可分割的属性。没有时间，对象也不可能存在。时间对象是对待管理对象的时间位置的描述。优选地，时间属性至少包括时间位置、开始时间和结束时间。管理对象的时间位置至少包括待管理对象的时间层级、层级精度。例如，生产批次就是一个层级。某个车间第一批次的信息，用户使用起来非常方便，不需要去写某个时间段去获取可能的批次信息。

根据一个优选实施方式，每个管理模型都有唯一的时间层级结构和空间层级结构。以一个计划数据为例，描述的是一个生产线(空间)班(时间)计划，生产线模型和班模型是实现定义的空间模型和时间模型，模型确定以后在工程阶段假设生产线模型有3条生产线对象，班模型有甲乙丙三班。那么数据模型只能实例化3条生产线3个班组共计9个计划数据对象，不能实例化其他时空层级的计划。管理模型的时间层级和空间层级确定以后不能再进行修改，只有修改了属性或者变更成员才会生成新版本。

优选的，依据待管理对象的空间状态对待管理对象的空间进行模型化以建立空间模型。具有多层级结构的空间模型经过实例化过程形成多层级空间对象根据一个优选实施方式，多层级空间对象的实例化的方法包括：

通过空间对象编辑器加载地图或者待描述对象的CAD图作为底图；依据待管理对象的空间坐标在底图内绘制一个空间对象作为第一级空间对象，和/或依据自定义的空间范围在底图内绘制一个空间对象作为第一级空间对象；在第一级空间模型内绘制一个空间对象作为第二级空间模型，按照同样的方式，在第n-1级空间模型内绘制一个空间对象作为第n级空间模型。

具体地，绘制空间对象的过程如下步骤。

S201：通过空间对象编辑器加载地图或者待管理对象的CAD图纸作为底图。优选的，通过空间对象编辑器加载谷歌地图、百度地图或者待管理对象的CAD图纸作为底图。

S202：在底图内绘制一个空间对象作为第一级空间模型。优选的，在地图配置里选择设定相应的坐标系，基于工厂所在地理位置绘制一个Root根节点的空间范围，在Root根节点的空间范围内用矩形、不规则多边线、点和/或折线来绘制一个空间对象以获得第一级空间模型。

S203：在第一级空间模型内绘制一个空间对象作为第二级空间模型。优选的，在第一级空间模型内用矩形、不规则多边线、点和/或折线来绘制一个空间对象以获得第二级空间模型。

S204：按照同样的方式，在第n-1级空间模型内绘制一个空间对象作为第n级空间模型。优选地，在第n-1级空间模型内用矩形、不规则多边线、点和/或折线来绘制一个空间对象以获得第n级空间模型。

S22：设定待管理对象的特定属性。

特定属性包括凭借自然语言描述的时间属性、空间属性和/或非时空属性。在数据查询时，按照时间和空间即可检索模型中的对象，方便快捷。优选的，待管理对象除了具有时间属性和空间属性外，还包括自定义的非时空属性。

优选地，待管理对象的非时空属性包括待管理对象的图片属性、音频属性、视频属性和名称属性中的一种或多种。通过对待管理对象的“点化”，可以实现对各类非结构化数据的对象管理，从而实现统一的存储和查询调用。

视频文件用来播放，把视频文件作为图形对象的成员传到显示设备，显示设备会根据图形对象的轮廓建立播放区域，可通过脚本函数来控制视频的播放。音频文件用来播放，提供声音播放函数。对于图片类型作为图形对象的成员，图形对象传送到显示设备时，显示设备将绘制图片到屏幕上。对于文件类型的资源对象，可用于文件的传输和存储，比如把工艺文件保存起来，下达操作规范。

图形类型也属于数据类型，也可以作为对象的成员使用。图形类型的坐标是像素坐标。几何类型是描述地理空间对象的形状，在空间对象的属性上需要配置。

根据一个优选实施方式，时间属性和空间属性是事物的固有属性，针对实时数据库中的数据，有数据的新鲜期管理，超过新鲜期的数据状态为失效。数据库中每个数据的时间层级是固定的，可以是秒、分钟或者小时。

优选地，时间属性至少包括时间位置、开始时间和结束时间。时间位置是相对于父空间模型的位置。数据库中每个数据的空间属性包括地理空间范围、地理空间位置、子空间的形状、尺寸及轮廓、候选地理空间位置、计算机空间、候选计算机空间属性等。

优选地，管理对象为静态对象时，空间属性至少包括地理空间范围、地理空间位置和子空间的空间形状、空间范围及空间位置，

管理对象为动态对象时，空间属性至少包括地理空间位置、候选地理空间位置和待管理对象的上一级空间模型的空间形状、空间范围及空间位置。例如，一条生产线，空间属性至少包括地理空间位置、候选地理空间位置和待管理对象的父空间模型的形状、尺寸及轮廓。子空间模型的空间范围不能超过父空间模型。

例如，维修工的空间范围是车间，空间位置是设备。则维修工的空间位置描述为：维修工在一车间的2号设备旁。此时，空间范围是父空间，空间位置是子空间。子空间不超过父空间的空间范围。

根据一个优选实施方式，不限定顺序步骤S21与S22的顺序。即，可以在依据时间属性将模型化的待管理对象归类至特定的模型后，设定管理模型的特定属性。也可以先设定管理模型的特定属性，再依据时间属性将模型化的待管理对象归类至特定的模型。

根据一个优选实施方式，时空数据库中存储的管理对象的数据包括从管理对象现场直接采集的历史数据、通过传感器采集管理对象的实时数据和依据历史数据和实时数据计算所得的待管理对象的计划数据。

优选的，历史数据和计划数据通过计算产生。优选的，计划数据库中的数据也可以是界面交互的图形编辑出来的或者从第三方系统的软件接口导入。例如，通过第三方程序接口或者第三方文件导入计划数据，系统识别为计划数据后，通过界面的编辑和调用算法来计算生成计划数据。

S3：基于管理对象的管理模型类别以及由模型化所限定的凭借自然语言描述的时间属性和/或空间属性进行检索以确定管理对象的运行状态。基于管理对象的管理模型类别、空间位置和/或时间检索在空间位置和/或时间内的至少一个管理对象的实时数据、历史数据和/或计划数据，从而确定至少一个管理对象的实时运行状态、历史运行状态和/或计划运行状态。

或者，基于管理对象的管理模型类别、空间范围和/或时间范围检索在空间范围和/或时间范围内的至少一个管理对象的实时数据、历史数据和/或计划数据，从而确定至少一个管理对象的实时运行状态、历史运行状态和/或计划运行状态。

基于管理对象的管理模型类别以及由模型化所限定的凭借自然语言描述的时间属性和/或空间属性进行检索以确定管理对象的运行状态的步骤包括：

依据管理对象的管理模型类别确定储存管理对象运行数据的实时数据库、历史数据库和/或计划数据库；

依据时间属性和/或空间属性选择实时数据库、历史数据库和/或计划数据库中与管理对象相关的至少一个版本的管理对象运行数据；

确定与管理模型关联的至少一个管理对象并查看管理对象的实时数据、历史数据和/或计划数据，从而了解管理对象实时运行状态、历史运行状态和/或计划运行状态。

优选的，用户输入管理对象的管理模型类别、时间属性数据和/或空间属性数据。系统基于用户输入的管理模型类别确定储存管理对象运行数据的实时数据库、历史数据库和/或计划数据库。在确定数据库后，依据用户输入的时间和/或空间位置、时间范围和/或空间范围选择实时数据库、历史数据库和/或计划数据库中与管理对象相关的至少一个版本的管理对象运行数据。用户根据显示的至少一个版本的管理对象运行数据，确定管理对象运行数据的版本并查看该版本管理模型实例化的多个管理对象。选定管理对象，打开该管理对象的运行数据就可以查看管理对象的实时数据、历史数据和/或计划数据，从而了解管理对象实时运行状态、历史运行状态和/或计划运行状态。

本实施例以查看指定管理对象的实时运行状态为例进行说明。

用户选择实时数据模型。系统根据管理对象的实时数据模型确定实时数据库。在确定数据库后，依据用户输入的时间和/或空间位置选择实时数据库中与管理对象相关的至少一个版本的实时数据对象。在确定实时数据对象的版本后，打开该管理对象的实时数据对象就可以查看管理对象的实时数据，从而了解管理对象实时运行状态。查看管理对象的历史运行状态和计划运行状态的方法与查看管理对象的实时运行状态的方法相同。

用户通过输入管理模型类别、空间范围和时间范围进行检索。在确定数据库后，就可以检索到数据库内的属于该空间范围内和时间范围内的所有管理对象的一个数据或一批数据。优选的，用于查询实时、历史和计划数据的空间范围一定要大于等于对象的空间范围，比如空间层级是厂-车间-设备，查车间实时数据不能用设备查一定要用车间或者工厂来查。查询历史和计划的时间粒度范围应当是数据本身的时间粒度范围。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上做的进一步改进，仅对改进的部分进行说明。

根据一个优选实施方式，计划数据模型根据用户的设置版本建立并更新至少一个包含同一时间状态和空间状态的不同版本的计划数据模型。即计划数据库中存储有多个版本的计划数据模型。多个版本的计划数据模型实例化为多个版本的计划数据对象。选择使用多个版本的计划数据模型中的一个版本，从而确定计划数据对象的版本。计划数据对象即管理对象。

计划数据模型的多版本模式具有重要意义。一个计划变更会对应一系列子计划变更，通过一致版本的计划数据库可以方便查出相关计划。当前制定的计划，需要下发的计划，正在执行的计划一定是某个特定的计划数据版本。例如，在实际运行的过程中，对于一个车间的生产计划，针对一个计划数据对象即将产生的计划运行记录，可能会制定两个运行记录版本。实际生产时计划数据对象只会选择一个版本执行。所以，计划数据模型版本和计划数据对象的记录版本是有差别的。

用户在计算机中设置并存储了多个版本的计划数据模型。由于计划记录的频繁变更，计划数据库对同一个时间和空间会建立并同时更新多个版本的计划数据对象。

例如，在实际运行时，不同的计划数据对象的计划运行记录可能会统一更新。比如车间计划记录变了，班组计划记录也会变。用户可以将计划变更统一完成，方便查看。优选的，实时数据模型包括至少一个依据同一时间状态和空间状态建立并更新的不同版本的实时数据模型。将不同版本的实时数据模型实例化为不同版本的计划数据对象并存储在实时数据库中。

同一个实时数据模型可以有多个版本来实例化多个实时数据对象。例如，一个车间做升级，新旧系统并存，新旧系统就是用的一个数据模型的两个版本。对新旧两个版本下的系统对象进行监控，如果某个实时数据对象升级，切换到新的版本，在历史存储的时候，会存储每个版本对应的历史记录。

根据一个优选实施方式，历史数据模型基于至少一个不同版本的实时数据模型建立并更新至少一个版本的历史数据模型。将不同版本的历史数据模型实例化为不同版本的历史数据对象并存储在历史数据库中。

历史数据对象在同一时刻可以存在多个版本的值。在修改历史数据对象时，有几种情况：

1.历史数据值版本不变，数据被修改，是覆盖了原来的历史记录。

2.历史数据值增加版本，即增加了一条历史记录。

3.历史数据是不允许删除的。

历史数据的修改方式由用户设置。若用户将历史数据的修改方式设置为不允许修改原记录，则对历史数据进行修改后，就会产生新的版本的历史数据记录。

对不同版本的历史数据模型记录的历史数据回放，不仅能看到每个系统的历史数据，而且还能查看历史变迁。

根据一个优选实施方式，基于管理对象的管理模型类别以及由模型化所限定的凭借自然语言描述的时间属性和/或空间属性进行检索以确定管理对象的运行状态。

优选的，基于管理对象的管理模型类别、空间范围和/或时间范围检索在空间范围和/或时间范围内的至少一个管理对象的实时数据、历史数据和/或计划数据，从而确定至少一个管理对象的实时运行状态、历史运行状态和/或计划运行状态。

基于管理对象的管理模型类别以及由模型化所限定的凭借自然语言描述的时间属性和/或空间属性进行检索以确定管理对象的运行状态的步骤包括：

依据管理对象的管理模型类别确定储存管理对象运行数据的实时数据库、历史数据库和/或计划数据库；

依据时间属性和/或空间属性选择实时数据库、历史数据库和/或计划数据库中与管理对象相关的至少一个版本的管理运行数据；

确定与管理模型关联的至少一个管理对象并查看管理对象的实时数据、历史数据和/或计划数据，从而了解管理对象实时运行状态、历史运行状态和/或计划运行状态。

优选的，用户输入管理对象的管理模型类别、时间范围和/或空间范围。系统基于用户输入的管理模型类别确定储存管理对象运行数据的实时数据库、历史数据库和/或计划数据库。在确定数据库后，依据用户输入的时间范围和/或空间范围选择实时数据库、历史数据库和/或计划数据库中与管理对象相关的至少一个版本的管理对象运行数据。用户根据显示的至少一个版本的管理模型，确定管理模型的版本并查看该版本管理模型实例化的多个管理对象。选定管理对象，打开该管理对象的数据就可以查看管理对象的实时数据、历史数据和/或计划数据，从而了解管理对象实时运行状态、历史运行状态和/或计划运行状态。

例如车间采集模型V1版本，只支持采集温度和湿度两个参数。在这个模型的基础上，建立了管理对象即车间1对象，采集到温度和湿度的值存储到历史数据库中。历史库中也会记录对应的模型的版本。运行一段时间后，现场系统升级，除了要采集温度和湿度，还需要采集压力，那么采集模型升级为V2版本，增加了压力的参数。车间1对象升级后，车间1开始采集温度、湿度和压力三个值，并把对应的值存储到数据库中。这样在历史库中，就会记录车间1不同版本情况下产生的历史数据。

对于一个采集管理模型，第一个的版本只有温度、湿度两个参数。第二个版本包括温度、湿度和压力三个参数。

用户在输入管理模型类别、时间数据和/或空间数据后，检索到对象的两个版本的实时数据对象。用户可以选择其中一个版本的实时数据对象，了解对象的实时运行状态。用户也可以同时打开两个版本的实时数据对象，核对两个实时数据在同一时刻的数据。

用户在输入管理模型类别、空间数据和时间数据后，检索到对象的历史数据库和计划数据库存储的两个版本的历史数据对象和两个版本的计划数据对象。

用户可以选择其中一个版本的管理对象的历史数据对象，查看对象的历史运行数据，了解对象的历史运行状态。用户也可以同时打开两个版本的历史数据对象，查看对象的历史运行数据，回看对象的历史变化轨迹。

用户可以选择其中一个版本的管理对象的计划数据对象，查看对象的计划运行数据，了解对象的计划运行状态。用户也可以同时打开两个版本的计划数据对象，查看对象的计划运行数据，并核对两个计划数据库在同一时刻的数据，回看对象的计划变化轨迹。

实施例3

本实施例是对实施例1和实施例2的进一步改进，仅对改进的部分进行说明。

本实施例提供一种基于时空数据库的对数据对象的检索装置，至少包括数据采集模块、至少一个数据计算引擎、时空数据库服务器、工程库服务器、模型库服务器和客户端。

所述数据采集模块，用于采集所述管理对象的运行数据并通过所述数据计算引擎将所述运行数据发送所述工程库服务器。

所述模型库服务器，模型库设置于其上，所述模型库被配置用于针对待管理对象的时间状态和空间状态对所述管理对象进行模型化。

所述工程库服务器，工程库设置于其上，所述工程库被配置用于依据待管理对象的管理模型设定所述待管理对象的凭借自然语言描述的特定属性。

所述数据计算引擎用于依据凭借自然语言描述的时间层级和空间层级对模型化的所述管理对象进行时间和空间的转换。

所述时空数据库服务器，时空数据库设置于其上，所述时空数据库被配置用于储存所述管理对象的实时数据、历史数据和/或计划数据。

客户端用于基于管理对象的所述管理模型类别以及由所述模型化所限定的凭借自然语言描述的时间属性和/或空间属性进行检索以确定所述管理对象的运行状态。

本实施例对一种基于时空数据库的对数据对象的检索装置进行详细说明。

如图1所示，一种基于时空数据库的对数据对象的检索装置，包括数据采集模块200、至少一个数据计算引擎300、时空数据库服务器400、工程库服务器500、模型库服务器600、至少一个图形计算引擎700和客户端800。

数据采集模块200用于采集待管理对象100的数据信息。

数据计算引擎300用于对采集的数据进行数据转换。

时空数据库服务器400上设置有时空数据库。时空数据库包括实时数据库410、历史数据库420和计划数据库430。实时数据库410、历史数据库420和计划数据库430分别用于存储基于至少一个版本的实时数据模型、历史数据模型和计划数据模型实例化形成的至少一个版本的实时数据对象、历史数据对象和计划数据对象。

模型库服务器600上设置有模型库。模型库用于建立时间模型、空间模型、管理模型和计算模型，备工程库500使用。

工程库服务器500上设置有工程库。工程库用于导入模型库600中与解决方案相关的模型，进行工程对象实例化。实例化对象包括空间对象、时间对象、管理对象和计算对象。工程库服务器500包括对象定义模块510和登录验证模块520。对象定义模块510用于对模型化的对象进行实例化并进行凭借自然语言描述的实例化定义。对象定义模块510将实时数据模型、历史数据模型、计划数据模型分别实例化为实时数据对象、历史数据对象、计划数据对象。登陆验证模块520用于对检索信息的用户进行身份验证。

图形计算引擎700用于图形数据计算、检索和客户端800的图形交互展示。图形计算引擎700包括图形计算模块710和场景处理模块720。图形计算模块710用于对图形数据进行计算。场景处理模块720用于对场景显示进行数据处理。场景处理模块720对生产车间的所有设备构建场景模型。场景模型用于显示生产设备的特定属性和运行状态。

客户端800是用于通过数据检索计算模型交互的装置。客户端800包括缓存模块810、登陆模块820和刷新处理模块830。缓存模块810用于对检索数据和显示的数据进行缓存处理。登陆模块820用于输入登录信息和检索信息。刷新处理模块830用于对客户端显示的内容进行刷新处理。

本实施例对一种基于时空数据库的对数据对象的检索装置的检索方法进行如下说明。

针对待管理对象的时间状态和空间状态对管理对象进行模型化。即在模型库服务器600上的模型库内针对待管理对象的时间状态和空间状态建立时间模型、空间模型、管理模型和计算模型。

以生产车间为例，建立多层级空间模型。多层级空间模型包括车间模型、生产线模型和设备模型。将多层级空间模型实例化为多层级对象。优选地，通过空间对象编辑器加载谷歌地图或者百度地图，并在地图配置里选择设定相应的坐标系，基于工厂所在地理位置绘制一个Root根节点的空间范围，在Root根节点的空间范围内用矩形/不规则多边线/点/折线来绘制一个空间对象以得到第一级空间模型。优选地，在第一级空间模型内用矩形/不规则多边线/点/折线来绘制一个空间对象以得到第二级空间模型……在第n-1级空间模型内用矩形/不规则多边线/点/折线来绘制一个空间对象以得到第n级空间模型。在本实施例中，第一级空间模型为车间模型，第二级空间模型为生产线模型，第三级空间模型为设备模型。空间对象分别为车间、生产线和设备。

建立时间模型。时间模型的层级是固定的，包括秒、分钟、小时。数据记录时间属性由时间位置(相对于父的位置)、开始时间和结束时间构成。优选的，按照班次、批次等自由定义工作现场的时间参数，将时间参数以“班次、批次为单位”进行存储。例如，“2016年1月31日早班或第一班次”。优选的，按照订单、工单、产品自由定义工作现场的时间层级。此时时间的基本属性包括：

时间名称：产品编号；

开始时间：产品上线时间；

结束时间：产品下线时间。

建立实时数据模型。如图1所示，设置待管理对象即采集对象为设备100。通过数据采集模块200对待管理对象100进行数据的采集。数据采集模块200包括数据采集服务器IOServer。数据采集模块200将采集的数据发送至数据计算引擎300。数据计算引擎300向工程库500服务器发送数据模型请求信息。工程库服务器500响应数据计算引擎300的请求，向模型库服务器600导入实时数据需要的实时数据模型-Tag(时间秒)模型，并且根据数据计算引擎300发送的实时采集数据将Tag(时间秒)模型实例化为Tag(时间秒)对象。Tag(时间秒)对象为第一实时数据对象。数据计算引擎300将第一实时数据对象发送至实时数据库410进行存储。第一实时数据对象的时间层级为自然属性层级，包括年、月、日、时、分钟、秒。即第一实时数据对象中的实时数据包括每个设备的时间数据，例如，上线状态、下线状态、当前产品、当前参数等。

数据计算引擎300还可以根据用户的自定义时间层级将第一实时数据对象通过计算转换为不同时间层级的第二实时数据对象。计算引擎300对第一实时数据对象的实时数据按照预设的版本进行动态数据处理，得到第二实时数据对象。例如，第二实时数据对象中的时间层级为订单、工单、产品，因此第二实时数据对象的实时数据包括产品在设备上的生产事件。

数据计算引擎300对第一实时数据对象转换为超过新鲜期的历史数据对象，并发送至历史数据库420进行存储。具体地，当数据采集模块200根据实时数据检测设备上线时，建立第一实时数据对象。当数据采集模块200根据实时数据检测设备下线，将设备的事件状态存为历史数据对象。数据计算引擎300将实时数据对象计算处理为历史数据对象，储存至历史数据库，将实时事件的状态设置为零。

数据采集模块200还包括第三方数据库210或数据导入接口装置。数据计算引擎300基于实时数据对象和历史数据对象计算生产设备的计划数据对象。或者工程库服务器500基于第三方导入的计划数据将计划数据模型实例化为第一计划数据对象。数据计算引擎300对第一计划数据对象按照预设的版本进行动态数据处理，得到描述生产事件的第二计划数据对象。数据计算引擎300将第二计划数据对象发送至计划数据库430进行存储。实时数据对象储存在实时数据库中，历史数据对象储存在历史数据库中，计划数据对象储存在计划数据库中。

根据一个优选实施方式，将设备在空间模型的空间位置的生产设备配置到不同的管理模型上。即将生产车间的设备空间配置到不同的计算进程和时空数据库上，系统默认基于生产车间的空间模型的所有计算运行在相应的进程下面，所有的数据分别运行在对应的库节点下。首先，为每个生产设备建立父空间模型。其次，针对每个设备选择版本并建立自己的实时数据模型。例如，为生产设备1选择产品事件为第二实时数据模型的第一版本，其空间位置为第一设备第一生产线。为生产设备2选择产品事件为第二实时数据模型的第二版本，其空间位置为第二设备第一生产线。即同一实时数据模型的不同版本适用于两个生产设备的实时数据对象。因为生产设备1和生产设备2在实际项目中投产年代不一样，虽然都是记录产品生产事件，但是第二版本记录的产品事件的信息要多于第一版本的信息。如果生产设备1升级以后，只需在生产设备1的产品事件对象处修改对应的数据模型版本即可。

用户通过客户端800的登陆模块810输入登陆信息。客户端800将登录信息发送至工程库服务器500的验证模块520。验证模块520对登录信息进行验证后，向时空数据库400发送访问信息，时空数据库400基于访问信息允许客户端800访问时空数据库400。

以检索历史数据为例进行说明。用户通过登录模块810发起历史数据检索请求，并输入生产设备的管理模型类别、空间位置和时间。图形计算模块710根据空间位置计算确定地理空间下的历史对象所属空间。图形计算模块710根据管理模型为历史数据模型的信息，从而确定历史数据库。图形计算模块710与所属空间的目标历史数据库建立连接，发送时空检索请求。目标历史数据库接到检索请求，先按照地理空间定位历史数据区域，再按照时间检索历史数据对象。目标历史数据库将检索的历史数据对象发送至图形计算模块710。图形计算模块710接收历史数据对象并将其放到图形数据通道内，通过场景处理模块720计算的场景模型展示给用户。检索生产设备的计划数据的方法与检索历史数据库的方法相同，先通过空间，再通过时间来定位检索。

以检索实时数据为例进行说明。用户通过登录模块发起实时数据检索请求，并输入生产设备的管理模型类别、时间和/或空间位置。图形计算模块710根据空间位置计算确定地理空间下的实时对象所属空间。图形计算模块710根据管理模型为实时数据模型的信息，从而确定实时数据库。图形计算模块710与所属空间的目标实时数据库建立连接，发送时空检索请求。目标实时数据库接到检索请求，按照地理空间定位实时数据区域。目标实时数据库将检索的实时数据对象发送至图形计算模块710。图形计算模块710接收实时数据对象并放到图形数据通道内，通过场景模型展示给用户。优选的，登录模块820和场景处理模块720设置在客户端800上，以便于用户进行检索和查看数据。

实施例4

本实施例是对实施例1、实施例2和实施例3的进一步改进，仅对改进的部分进行说明。

用户需要实现对甲工厂的第一锅炉的信息监测。则第一锅炉为待管理对象。首先需要建立第一锅炉的相关数据模型，并建立与之匹配的时间与空间模型，来定位或监测锅炉的相关数据信息。将相关数据信息与时间模型和空间模型关联，建立管理模型。通过建立时空体系与管理模型，对时间模型和空间模型分别实例化，并将管理模型实例化为管理对象。该管理对象需要选择管理模型关联的空间模型的某个空间对象，还要选择管理模型关联的时间模型的某个时间对象进行关联。例如，第一锅炉实时数据模型关联的空间是锅炉空间模型，关联的时间是班的时间模型。第一锅炉空间模型会实例化出锅炉1，锅炉2，锅炉3三个空间对象。锅炉1，锅炉2，锅炉3是凭借自然语言自定义的空间对象名称。班时间模型会实例化出早班、中班、晚班三个时间对象。早班、中班、晚班是凭借自然语言自定义的时间对象名称。锅炉实时数据模型实例化出锅炉实时数据对象1。锅炉的实时数据对象1的关联空间对象是锅炉1，关联时间对象是早班、中班、晚班，即时间模型默认对应的是班模型。因为锅炉1是实时数据对象，在计算机存储配置的时候只能选择实时数据库空间。同理实现对历史数据库和计划数据库的建模及关联过程。

其中，建模过程中时间模型的建立，例如班模型的建立即是完成每个班所处的时间段的定义，例如早班时间设定为早上六点至下午三点。空间模型的建立，例如厂模型及锅炉模型的建立，即是对厂模型和锅炉模型的空间形状、空间范围和空间位置的描述。同时定义厂模型为锅炉模型的父模型。建立管理模型，建立管理模型的时候，需要先设定模型类别。管理模型包括实时数据模型、历史数据模型和计划数据模型。运行后，通过模型类型来确定实时数据对象、历史数据对象和计划数据对象的存储位置：实时数据库、历史数据库、计划数据库。同理，查询的时候也是靠管理模型类别类型来判断是去时空数据库中的哪个库查找数据。系统运行后，实时数据对象将采集的值存放到实时数据库，那么在实际产生数据的时候就会记录下例如包含时间信息为2016年10月21日早班的信息。早班信息包含空间信息为锅炉1对应的锅炉模型的空间形状、空间范围和空间位置信息，包含管理模型对应着为锅炉的模型类别信息，以及锅炉的其它属性信息。例如锅炉1的颜色、温度、腔内压强等状态信息。

同时，用户可基于时间信息、空间信息和模型类别信息实现对某个时刻某个锅炉的状态检索。

用户选择实时数据模型。系统根据管理对象的实时数据模型确定实时数据库。在确定数据库后，依据用户输入的时间和/或锅炉名称选择实时数据库中与管理对象相关的至少一个版本的锅炉实时数据对象。在确定锅炉实时数据对象的版本后，选择锅炉模型实例化后的空间对象锅炉1，锅炉2，锅炉3中的一个或多个。打开锅炉1的数据就可以查看锅炉1的实时数据，从而了解锅炉1的实时运行状态。

查看锅炉1的历史运行状态和计划运行状态的方法与查看锅炉1的实时运行状态的方法相同。查看其它锅炉状态的方法与查看锅炉1的运行状态的方法相同。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于时空数据库的对数据对象的检索方法，其特征在于，所述检索方法包括如下步骤：

针对待管理对象的时间状态和空间状态对所述管理对象进行模型化；

依据所述管理对象的管理模型类别确定实时数据库和/或历史数据库和/或计划数据库，

依据时间属性和/或空间属性查看所述管理对象的实时数据和/或历史数据和/或计划数据。

2.如权利要求1所述的基于时空数据库的对数据对象的检索方法，其特征在于，所述检索方法包括如下步骤：

基于管理对象的所述管理模型类别以及由所述模型化所限定的凭借自然语言描述的时间属性和/或空间属性进行检索以确定所述管理对象的运行状态。

3.如权利要求前述权利要求之一所述的基于时空数据库的对数据对象的检索方法，其特征在于，所述基于管理对象的所述管理模型类别以及由所述模型化所限定的凭借自然语言描述的时间属性和/或空间属性进行检索以确定所述管理对象的运行状态的步骤包括：

基于管理对象的所述管理模型类别、空间位置和/或时间检索在所述空间位置和/或所述时间内的至少一个管理对象的实时数据和/或历史数据和/或计划数据，从而确定至少一个所述管理对象的实时运行状态和/或历史运行状态和/或计划运行状态；或者

基于管理对象的所述管理模型类别、空间范围和/或时间范围检索在所述空间范围和/或所述时间范围内的至少一个管理对象的实时数据和/或历史数据和/或计划数据，从而确定至少一个所述管理对象的实时运行状态和/或历史运行状态和/或计划运行状态。

4.如前述权利要求之一所述的基于时空数据库的对数据对象的检索方法，其特征在于，

所述基于管理对象的所述管理模型类别以及由所述模型化所限定的凭借自然语言描述的时间属性和/或空间属性进行检索以确定所述管理对象的运行状态的步骤包括：

依据管理对象的管理模型类别确定储存管理对象运行数据的实时数据库和/或历史数据库和/或计划数据库，

依据时间属性和/或空间属性选择实时数据库和/或历史数据库和/或计划数据库中与所述管理对象相关的至少一个版本的所述管理对象运行数据，并且

确定与所述管理模型关联的至少一个管理对象并查看所述管理对象的实时数据和/或历史数据和/或计划数据，从而了解所述管理对象实时运行状态和/或历史运行状态和/或计划运行状态。

5.如前述权利要求之一所述的基于时空数据库的对数据对象的检索方法，其特征在于，所述管理对象包括依据时间属性分类形成的存储于所述实时数据库的实时数据对象、存储于所述历史数据库的历史数据对象和存储于所述计划数据库的计划数据对象，

所述实时数据对象包括经所述实时数据模型实例化过程形成的至少一个由所述管理对象的实时数据构成的管理对象，

所述历史数据对象包括经所述历史数据模型实例化过程形成的至少一个由所述管理对象的历史数据构成的管理对象，

所述计划数据对象包括经所述计划数据模型实例化过程形成的至少一个由所述管理对象的计划数据构成的管理对象。

6.如前述权利要求之一所述的基于时空数据库的对数据对象的检索方法，其特征在于，针对待管理对象的时间状态和空间状态对所述管理对象进行模型化的步骤包括；

依据待管理对象的空间状态对所述待管理对象的空间进行模型化以建立空间模型，

依据待管理对象的时间状态对所述待管理对象的时间进行模型化以建立时间模型，以及

建立由所述待管理对象的所述空间模型和所述时间模型关联形成的所述管理模型。

7.如前述权利要求之一所述的基于时空数据库的对数据对象的检索方法，其特征在于，所述方法还包括：

依据待管理对象的管理模型设定所述待管理对象的凭借自然语言描述的特定属性；

其中，所述依据待管理对象的管理模型设定所述待管理对象的凭借自然语言描述的特定属性的步骤包括：

所述管理模型经过实例化过程形成至少一个由所述管理对象的时间对象和空间对象关联构成的管理对象，

所述管理对象的时间对象由所述时间模型在实例化过程中形成，所述管理对象的空间对象由所述空间模型在实例化过程中形成。

8.如前述权利要求之一所述的基于时空数据库的对数据对象的检索方法，其特征在于，所述依据待管理对象的管理模型设定所述待管理对象的凭借自然语言描述的特定属性的步骤还包括：

设定所述管理对象的特定属性，所述特定属性包括凭借自然语言描述的时间属性、空间属性和/或非时空属性，

所述非时空属性包括待管理对象的图形属性、音频属性、视频属性和名称属性中的一种或多种。

9.如前述权利要求之一所述的基于时空数据库的对数据对象的检索方法，其特征在于，所述时间属性至少包括时间位置、开始时间和结束时间，

所述管理对象为静态对象时，所述空间属性至少包括地理空间范围、地理空间位置和子空间的空间形状、空间范围及空间位置，

所述管理对象为动态对象时，所述空间属性至少包括地理空间位置、候选地理空间位置和所述待管理对象的上一级空间模型的空间形状、空间范围及空间位置。

10.如前述权利要求之一所述的基于时空数据库的对数据对象的检索方法，其特征在于，

所述时间模型和所述空间模型具有由自然语言定义名称标识的多层级结构，

所述时间模型的多层级结构包括至少一个凭借自然语言描述的父级别时间层级和至少一个与所述父级别时间层级对应的子级别时间层级，

所述空间模型的多层级结构包括至少一个凭借自然语言描述的父级别空间层级和至少一个与所述父级别空间层级对应的子级别空间层级。