CN112187632B - 工业设备一体化模型及构建方法、边缘网关装置、工业设备一体化系统 - Google Patents
工业设备一体化模型及构建方法、边缘网关装置、工业设备一体化系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112187632B CN112187632B CN202011006997.3A CN202011006997A CN112187632B CN 112187632 B CN112187632 B CN 112187632B CN 202011006997 A CN202011006997 A CN 202011006997A CN 112187632 B CN112187632 B CN 112187632B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- information
- equipment
- data
- model
- industrial equipment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000010354 integration Effects 0.000 title claims abstract description 65
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims description 24
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 19
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 13
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 claims description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 16
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013515 script Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/66—Arrangements for connecting between networks having differing types of switching systems, e.g. gateways
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
- H04L67/01—Protocols
- H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Computer And Data Communications (AREA)
Abstract
本发明公开一种工业设备一体化模型及构建方法、边缘网关装置、工业设备一体化系统，所述构建方法包括：定义工业设备档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；创建工业设备的数据交换文档，所述数据交换文档包括多个服务能力描述文件；通过所述多个服务能力描述文件分别配置工业设备的档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；将所述数据交换文档按照树形层级结构打包，构建工业设备一体化模型。本发明从数据采集、传输、使用三个维度来一体化构建设备模型，形成不同行业、不同场景、种类丰富的工业设备模型库，减少同类设备的重复配置工作，增强了设备的互联、互通和互操作性。
Description
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，具体涉及一种工业设备一体化模型及构建方法、边缘网关装置、工业设备一体化系统。
背景技术
随着5G技术的不断增强，物联网得到了迅速的发展，越来越多的工业设备需要接入网络，考虑到设备的多样性、差异性及产生信息的大量性，对设备进行数字化建模就成为了解决设备统一接入、数据汇聚、流通共享、价值挖掘的前提和基础。
目前设备模型大多是从数据使用维度，基于设备本体的资源描述来构建，比较单一，不够全面；另外工业设备大多不具备远传能力，一般经过PLC、网关多个环节才能接入平台，需要人工层层去配置解析转换规则。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种工业设备一体化模型及构建方法、边缘网关装置、工业设备一体化系统，用于解决现有工业设备模型单一、设备接入时配置繁琐等问题。
本发明第一方面，公开一种工业设备一体化模型构建方法，所述方法包括：
基于数据采集、传输、使用三个维度定义工业设备档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；
创建工业设备的数据交换文档，所述数据交换文档包括多个服务能力描述文件；通过所述多个服务能力描述文件分别配置工业设备的档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；
将所述数据交换文档按照树形层级结构打包，构建工业设备一体化模型。
优选的，其特征在于，所述定义工业设备档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息具体包括：
定义设备档案信息，包括设备的厂家、品牌、型号、所属行业、适用场景；
定义设备拓扑信息，拓扑信息用于描述工艺系统的组成，设备在工艺系统中的节点位置，获取工业系统中包含的所有设备，生成各个设备的物理拓扑；
定义设备属性信息，属性信息用于描述设备运行时的工况，用户选择各字段分别对应的属性标识符生成对应的数据集；
定义设备事件信息，事件信息用于描述需要被外部感知和处理的通知信息、异常告警、紧急故障；
定义设备命令信息，命令信息用于描述设备可被外部调用的能力或方法，设备通过命令信息实现相应的的业务逻辑；
定义设备协议信息，协议信息用于描述设备的数据采集、解析、传输，包括设置边缘网关与工业设备的通讯协议、数据寄存器地址、数据类型，设置边缘网关与物联网平台的通讯方式、数据格式。
优选的，所述在物联网平台模型管理工具上创建工业设备的数据交换文档具体包括：
根据工业设备类型建立模型工业设备一体化模型列表，同一类型的设备具有相同的模型定义，选择需创建的设备模型，创建JSON格式的服务能力描述文件。
优选的，通过所述多个服务能力描述文件分别配置工业设备的档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息具体包括：
配置设备的基本档案信息，包括设备类型、设备型号、厂商名称、设备唯一标识码；并可在扩展信息里添加多个设备的额定参数，包括参数名称、额定值、参数单位；
配置设备之间的拓扑关系，包括系统名称、上一节点、下一节点、节点类型；
配置属性的各项参数，包括属性名称、属性标识、数据类型、访问权限、取值范围、单位；
配置事件的各项参数，包括事件名称、输入参数、输出参数、订阅推送方式；
配置命令名称、接口调用的同步、异步服务方式；
配置设备采集的通讯协议，包括协议类型、寄存器地址、数据格式、读写类型、功能码；并设置边缘网关与物联网平台的MQTT+JSON数据传输协议，包括Topic地址，JSON格式。
本发明第二方面，公开一种工业设备一体化模型，所述模型包括：
定义模块：用于基于数据采集、传输、使用三个维度定义工业设备档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；
配置模块：用于在物联网平台的模型管理工具上创建工业设备的数据交换文档，所述数据交换文档包括多个服务能力描述文件；所述多个服务能力描述文件分别用于配置工业设备的档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；
打包模块：用于将所述数据交换文档按照树形层级结构打包，完成工业设备一体化模型构建。
本发明第三方面，公开一种基于本发明第二方面所述工业设备一体化模型的边缘网关装置，其特征在于，所述装置包括：
模型接收模块：用于接收物联网平台下发的JSON格式的工业设备一体化模型，通过MQTT来实现与物联网平台之间的消息通信；
模型解析模块：用于解析所述设备一体化模型，更新数据采集模块的配置文件和数据转换映射关系；
数据采集模块：用于从对应的工业设备采集原始数据；
数据处理模块：用于根据数据转换的映射关系，将modbus、BACnet、Profibus、ProfiNet、IEC101、IEC103设备的数据点映射为设备标准化的JSON数据对象；
数据发送模块：用于向物联网平台发送标准化后的设备采集数据。
优选的，所述模型解析模块中，所述数据采集模的块配置文件包括IP地址、串口名称、端口号、从站信息、寄存器类型、数据读取地址、数据类型、缩放倍率；更新消息、报警触发规则，包括事件标准标识、事件类型、级别、消息内容、低报阈值、高报阈值；所述数据转换映射关系包括寄存器地址、设备属性标准命名、设备属性三方命名之间的映射关系。
优选的，所述数据处理模块中，映射为设备标准化的JSON数据对象具体为：添加统一的协议适配层，按照TLV的方式进行组织，调用协议栈API的初始化配置函数，进行原始数据拆包；读取配置文件，生成标准属性对象列表，初始化回调函数，根据数据转换映射关系对拆包后的数据进行标准化转换。
优选的，所述模型接收模块、数据发送模块通过Topic订阅的方式实现工业设备一体化模型接收与标准化数据发送。
本发明第四方面，公开一种工业设备一体化系统，所述系统包括：物联网平台、基于工业设备一体化模型的边缘网关装置、工业设备；
所述物联网平台，用于通过模型管理工具进行工业设备一体化模型的构建和统一管理，形成设备模型库；在所述物联网平台模型管理工具中选择所需工业设备一体化模型，通过MQTT+JSON协议远程同步到基于工业设备一体化模型的边缘网关装置；所述工业设备一体化模型的构建包括：定义工业设备档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；在物联网平台的模型管理工具上创建并配置工业设备的数据交换文档，将所述数据交换文档按照树形层级结构打包，构建工业设备一体化模型；
所述基于工业设备一体化模型的边缘网关装置，用于接收物联网平台下发的JSON格式的工业设备一体化模型，对设备一体化模型进行解析，更新边缘网关的数据采集模块配置文件和数据转换映射关系；将设备采集模块采集的原始数据映射为标准化的JSON数据对象；将标准化后的设备采集数据打包，通过Topic订阅的方式发送到物联网平台。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
1、物联网平台上统一创建、管理工业设备一体化模型，形成不同行业、不同场景、种类丰富的工业设备模型库，减少同类设备的重复配置工作，提高物联项目交付速度；
2、在边缘网关侧完成设备模型解析，实现接入设备数据的标准化，减少中间转换、处理环节，减轻服务器集中处理压力，提高设备数据采集效率；
3、模型文件为JSON格式，轻量、简单，资源消耗低，支持多种语言解析脚本：JavaScript、Python、C、PHP，方便内置到现有边缘网关，开发工作量小；
4、从数据采集、传输、使用三个维度来一体化构建设备模型，更加准确、全面描述设备在物理世界和数字世界之间的孪生关系，增强了设备的互联、互通和互操作性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明工业设备一体化模型的构成示意图；
图2图本发明工业设备一体化模型的数据交换文档示意图；
图3为本发明基于工业设备一体化模型的边缘网关装置的工作流程示意图；
图4为本发明工业设备一体化系统工作流程示意图。
具体实施方式
为了使工业设备能够快速、标准的接入平台，减少中间配置环节，能够更加准确、全面描述设备在物理世界和数字世界之间的孪生关系，实现设备的互联、互通和互操作。本发明提出了从数据采集、传输、使用三个维度来一体化构建工业设备模型，并对应开发物联平台模型管理工具和边缘网关装置。
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1为本发明工业设备一体化模型的构成示意图。本发明提出一种工业设备一体化模型构建方法，所述方法包括：
S1、基于数据采集、传输、使用三个维度定义工业设备档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；
定义设备档案信息，包括设备的厂家、品牌、型号、所属行业、适用场景；
定义设备拓扑信息，拓扑信息用于描述工艺系统的组成，设备在工艺系统中的节点位置，获取工业系统中包含的所有设备，生成各个设备的物理拓扑；如机械加工中，由机床、夹具、刀具和工件等组成的统一体，机床处于主节点；
定义设备属性信息，属性信息用于描述设备运行时的工况，如空压机设备所读取的当前出口压力、电机电流电压等。用户选择各字段分别对应的属性标识符可生成对应的数据集，设备属性信息和数据集中的每一个元素对应；
定义设备事件信息，事件信息用于描述需要被外部感知和处理的通知信息、异常告警、紧急故障，可包含多个输出参数。如设备发生故障或告警时的电压等，或者某项任务完成的提醒，事件可以被订阅和推送；；
定义设备命令信息，命令信息用于描述设备可被外部调用的能力或方法，可设置输入参数和输出参数，可选择同步或异步调用方式。相对于属性，服务可通过一条命令信息实现更复杂的业务逻辑，如远程对设备进行一键启停；
定义设备协议信息，协议信息用于描述设备的数据采集、解析、传输，可设置边缘网关与工业设备的通讯协议、数据寄存器地址、数据类型，可设置边缘网关与物联网平台的通讯方式、数据格式。
S2、在物联网平台的模型管理工具上创建工业设备的数据交换文档，所述数据交换文档包括多个服务能力描述文件；通过所述多个服务能力描述文件分别配置工业设备的档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；
根据工业设备类型建立模型工业设备一体化模型列表，同一类型的设备具有相同的模型定义，选择需创建的设备模型，在模型详情的功能定义页面，单击“自定义功能”，配置模型的服务；
首先填写“服务名称”，也就是serviceID，采用首字母大写的命名方式，比如：WaterMeter、StreetLight，填写“服务描述”；在“添加服务”区域，对档案、拓扑、属性、事件、命令、协议进行定义。每个服务下，可以包含全部，也可以只包含其中之一，根据此类设备的实际情况进行配置；
单击“添加档案”，在弹出窗口中配置设备的基本信息，包括设备类型、设备型号、厂商名称、设备唯一标识码；并可在扩展信息里添加多个设备的额定参数，包括参数名称、额定值、参数单位。
单击“添加拓扑”，在弹出窗口中配置设备之间的拓扑关系，包括系统名称、上一节点、下一节点、节点类型；节点类型可以是父节点、子节点。
单击“添加属性”，在弹出窗口中配置属性的各项参数，包括属性名称、属性标识、数据类型、访问权限、取值范围、单位；若产品的节点类型是直连设备，可以查看模型扩展配置信息。
单击“添加事件”，在弹出窗口中配置事件的各项参数，包括事件名称、输入参数、输出参数、订阅推送方式；如果应用服务器接收消息成功，会返回200OK响应码。如果返回501、502、503、504响应码，表示消息推送失败。
点击“添加命令”，在弹出窗口中配置“命令名称”。“命令名称”首位必须为字母，建议采用全大写形式，单词间用下划线连接的命名方式，如DISCOVERY，CHANGE_STATUS。同步方式：通过InvokeThingService或InvokeThingsService接口调用服务。异步方式：通过InvokeThingService或InvokeThingsService接口调用服务。
单击“添加协议”，在弹出窗口中配置设备采集的通讯协议，包括协议类型、寄存器地址、数据格式、读写类型、功能码；并设置边缘侧与平台层的MQTT+JSON数据传输协议，包括Topic地址，Json格式。
S3、将所述数据交换文档按照树形层级结构打包，构建工业设备一体化模型。
请参阅图2，图2为所述工业设备一体化模型的数据交换文档一实施例示意图，对于某一类型的设备device_XXX，包括档案(Basic)、事件(Alarm)、拓扑(Topo)、命令(Order)、协议(Agreed)、属性(Attr)六方面JSON格式的服务能力描述文件serviceType-capability.json。
与所述方法实施例相对应，本发明第还提出一种工业设备一体化模型，所述模型包括：
定义模块：用于基于数据采集、传输、使用三个维度定义工业设备档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；
配置模块：用于创建工业设备的数据交换文档，所述数据交换文档包括多个服务能力描述文件；所述多个服务能力描述文件分别用于配置工业设备的档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；
打包模块：用于将所述数据交换文档按照树形层级结构打包，完成工业设备一体化模型构建。
所述定义模块、配置模块与上述方法实施例相对应，不再赘述。
请参阅图3，本发明提出一种基于工业设备一体化模型的边缘网关装置，图3为基于工业设备一体化模型的边缘网关装置的工作流程示意图，所述装置包括：
模型接收模块：用于接收物联网平台下发的JSON格式的工业设备一体化模型，通过MQTT来实现与物联网平台之间的消息通信；物联平台发送设备模型到指定的Topic：/cloud/${productKey}/${deviceName}/modeUpdate，边缘网关装置订阅此Topic，模型接收模块接收设备一体化模型；
模型解析模块：用于解析所述设备一体化模型，更新数据采集模块的配置文件和数据转换映射关系；
所述数据采集模的块配置文件包括IP地址、串口名称、端口号、从站信息、寄存器类型、数据读取地址、数据类型、缩放倍率；更新消息、报警触发规则，包括事件标准标识、事件类型、级别、消息内容、低报阈值、高报阈值；所述数据转换映射关系包括寄存器地址、设备属性标准命名、设备属性三方命名之间的映射关系。
数据采集模块：用于从对应的工业设备采集原始数据；
数据处理模块：用于根据数据转换的映射关系，将原始数据转换为标准化的JSON数据对象；
具体的，将modbus、BACnet、Profibus、ProfiNet、IEC101、IEC103设备的数据点映射为设备标准化的JSON数据对象；首先，添加统一的协议适配层，按照TLV(type，length，value)的方式进行组织，调用协议栈API的初始化配置函数，设置节点地址相关信息，最大对象个数等，进行原始数据拆包；然后读取配置文件，生成标准属性对象列表，并且初始化回调函数，最后在回调函数里执行数据格式转换，将二进制原始数据转换为JSON格式，根据设备属性标识与寄存器地址的映射关系，对数据进行标准化处理。
数据发送模块：用于向物联网平台发送标准化后的设备采集数据。
数据发送模块发送标准化后的JSON数据对象到指定的Topic：/edge/${productKey}/${deviceName}/deviceData，物联网平台订阅此Topic并推送到应用系统或进行数据的持久化存储。本发明利用数据发送策略分配实现了对发送数据的控制与调度，保证了数据的最优化发送，从而降低数据云平台网络传输数据量，提高数据的传输效率。
图3中，基于工业设备一体化模型的边缘网关装置通过数据接收模块接收物联网平台下发的工业设备一体化模型，通过数据采集模块从对应的工业设备采集原始数据，通过模型解析模块和数据处理模块进行原始数据拆包、工业设备一体化模型解析以及数据标准化处理和数据打包，最后通过数据发送模块将标准化的数据发送至物联网平台。
基于上述工业设备一体化模型和基于工业设备一体化模型的边缘网关装置，本发明第提出一种工业设备一体化系统，请参阅图4，所述系统包括：物联网平台、基于工业设备一体化模型的边缘网关装置、工业设备；
所述物联网平台，用于通过模型管理工具进行工业设备一体化模型的构建和统一管理，形成设备模型库；在所述物联网平台模型管理工具中选择所需工业设备一体化模型，通过MQTT+JSON协议远程同步到基于工业设备一体化模型的边缘网关装置；所述工业设备一体化模型的构建包括：定义工业设备档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；在物联网平台的模型管理工具上创建并配置工业设备的数据交换文档，将所述数据交换文档按照树形层级结构打包，构建工业设备一体化模型；
所述基于工业设备一体化模型的边缘网关装置，用于接收物联网平台下发的JSON格式的工业设备一体化模型，对设备一体化模型进行解析，更新边缘网关的数据采集模块配置文件和数据转换映射关系；将设备采集模块采集的原始数据映射为标准化的JSON数据对象；将标准化后的设备采集数据打包，通过Topic订阅的方式上报到物联网平台。
图4中，本发明在物联网平台上通过模型管理工具创建各个工业设备一体化模型，比如设备A模型、设备B模型、设备C模型、设备XXX模型，物联网平台模型管理工具进行设备模型的同一管理，当选择对应的设备模型后，模型管理工具下发对应的设备到基于工业设备一体化模型的边缘网关装置，边缘网关装置解析对应的设备模型并将从对应的工业设备采集到的原始数据转换为标准化的JSON数据对象，并将标准化的数据上报至物联网平台。
本发明所述系统包括工业设备一体化模型定义、物联网平台模型管理工具、基于工业设备一体化模型的边缘网关装置等主要几个部分。物联网平台模型管理工具负责完成工业设备一体化模型构建和统一管理，形成模型库，选择所需模型后通过MQTT+JSON协议远程同步到基于工业设备一体化模型的边缘网关装置，边缘网关负责根据工业设备一体化模型完成工业设备数据采集、解析、标准化和数据的上报。
本发明提出了从数据采集、传输、使用三个维度来一体化构建工业设备模型，并对应开发物联网平台模型管理工具和边缘网关装置，构成工业一体化系统，使工业设备能够快速、标准的接入平台，减少中间配置环节，能够更加准确、全面描述设备在物理世界和数字世界之间的孪生关系，实现设备的互联、互通和互操作。以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种工业设备一体化模型构建方法，其特征在于，所述方法包括：
基于数据采集、传输、使用三个维度定义工业设备档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；
创建工业设备的数据交换文档，所述数据交换文档包括多个服务能力描述文件；通过所述多个服务能力描述文件分别配置工业设备的档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；
将所述数据交换文档按照树形层级结构打包，构建工业设备一体化模型；
所述定义工业设备档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息具体包括：
定义设备档案信息，包括设备的厂家、品牌、型号、所属行业、适用场景；
定义设备拓扑信息，拓扑信息用于描述工艺系统的组成，设备在工艺系统中的节点位置，获取工业系统中包含的所有设备，生成各个设备的物理拓扑；
定义设备属性信息，属性信息用于描述设备运行时的工况，用户选择各字段分别对应的属性标识符生成对应的数据集；
定义设备事件信息，事件信息用于描述需要被外部感知和处理的通知信息、异常告警、紧急故障；
定义设备命令信息，命令信息用于描述设备可被外部调用的能力或方法，设备通过命令信息实现相应的业务逻辑；
定义设备协议信息，协议信息用于描述设备的数据采集、解析、传输，包括设置边缘网关与工业设备的通讯协议、数据寄存器地址、数据类型，设置边缘网关与物联网平台的通讯方式、数据格式。
2.根据权利要求1所述工业设备一体化模型构建方法，其特征在于，所述创建工业设备的数据交换文档具体包括：
根据工业设备类型建立工业设备一体化模型列表，同一类型的设备具有相同的模型定义，选择需创建的设备模型，创建JSON格式的服务能力描述文件。
3.根据权利要求2所述工业设备一体化模型构建方法，其特征在于，通过所述多个服务能力描述文件分别配置工业设备的档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息具体包括：
配置设备的基本档案信息，包括设备类型、设备型号、厂商名称、设备唯一标识码；并可在扩展信息里添加多个设备的额定参数，包括参数名称、额定值、参数单位；
配置设备之间的拓扑关系，包括系统名称、上一节点、下一节点、节点类型；
配置属性的各项参数，包括属性名称、属性标识、数据类型、访问权限、取值范围、单位；
配置事件的各项参数，包括事件名称、输入参数、输出参数、订阅推送方式；
配置命令名称、接口调用的同步、异步服务方式；
配置设备采集的通讯协议，包括协议类型、寄存器地址、数据格式、读写类型、功能码；并设置边缘网关与物联网平台的MQTT+JSON数据传输协议，包括Topic地址，JSON格式。
4.一种工业设备一体化模型，其特征在于，所述模型包括：
定义模块：用于基于数据采集、传输、使用三个维度定义工业设备档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；所述定义工业设备档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息具体包括：
定义设备档案信息，包括设备的厂家、品牌、型号、所属行业、适用场景；
定义设备拓扑信息，拓扑信息用于描述工艺系统的组成，设备在工艺系统中的节点位置，获取工业系统中包含的所有设备，生成各个设备的物理拓扑；
定义设备属性信息，属性信息用于描述设备运行时的工况，用户选择各字段分别对应的属性标识符生成对应的数据集；
定义设备事件信息，事件信息用于描述需要被外部感知和处理的通知信息、异常告警、紧急故障；
定义设备命令信息，命令信息用于描述设备可被外部调用的能力或方法，设备通过命令信息实现相应的业务逻辑；
定义设备协议信息，协议信息用于描述设备的数据采集、解析、传输，包括设置边缘网关与工业设备的通讯协议、数据寄存器地址、数据类型，设置边缘网关与物联网平台的通讯方式、数据格式；
配置模块：用于创建工业设备的数据交换文档，所述数据交换文档包括多个服务能力描述文件；所述多个服务能力描述文件分别用于配置工业设备的档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；
打包模块：用于将所述数据交换文档按照树形层级结构打包，完成工业设备一体化模型构建。
5.一种基于权利要求4所述工业设备一体化模型的边缘网关装置，其特征在于，所述装置包括：
模型接收模块：用于接收物联网平台下发的JSON格式的工业设备一体化模型，通过MQTT来实现与物联网平台之间的消息通信；
模型解析模块：用于解析所述设备一体化模型，更新数据采集模块的配置文件和数据转换映射关系；
数据采集模块：用于从对应的工业设备采集原始数据；
数据处理模块：用于根据数据转换的映射关系，将原始数据转换为标准化的JSON数据对象；
数据发送模块：用于向物联网平台发送标准化后的设备采集数据。
6.根据权利要求5所述基于工业设备一体化模型的边缘网关装置，其特征在于，所述模型解析模块中，所述数据采集模的块配置文件包括IP地址、串口名称、端口号、从站信息、寄存器类型、数据读取地址、数据类型、缩放倍率；更新消息、报警触发规则，包括事件标准标识、事件类型、级别、消息内容、低报阈值、高报阈值；所述数据转换映射关系包括寄存器地址、设备属性标准命名、设备属性三方命名之间的映射关系。
7.根据权利要求5所述基于工业设备一体化模型的边缘网关装置，其特征在于，所述数据处理模块具体用于，根据数据转换的映射关系，将modbus、BACnet、Profibus、ProfiNet、IEC101、IEC103设备的数据点映射为设备标准化的JSON数据对象；通过添加统一的协议适配层，按照TLV的方式进行组织，调用协议栈API的初始化配置函数，进行原始数据拆包；读取配置文件，生成标准属性对象列表，初始化回调函数，根据数据转换映射关系对拆包后的数据进行标准化转换。
8.根据权利要求5所述基于工业设备一体化模型的边缘网关装置，其特征在于，所述模型接收模块、数据发送模块通过Topic订阅的方式实现工业设备一体化模型接收与标准化数据发送。
9.一种工业设备一体化系统，其特征在于，所述系统包括：物联网平台、权利要求5所述的基于工业设备一体化模型的边缘网关装置、工业设备；
所述物联网平台，用于通过模型管理工具进行工业设备一体化模型的构建和统一管理，形成工业设备模型库；在所述物联网平台模型管理工具中选择所需工业设备一体化模型，通过MQTT+JSON协议远程同步到基于工业设备一体化模型的边缘网关装置；所述工业设备一体化模型的构建包括：定义工业设备档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；在物联网平台的模型管理工具上创建并配置工业设备的数据交换文档，将所述数据交换文档按照树形层级结构打包，构建工业设备一体化模型；
所述基于工业设备一体化模型的边缘网关装置，用于接收物联网平台下发的JSON格式的工业设备一体化模型，对设备一体化模型进行解析，更新边缘网关的数据采集模块配置文件和数据转换映射关系；将设备采集模块采集的原始数据映射为标准化的JSON数据对象；将标准化后的设备采集数据打包，通过Topic订阅的方式上报到物联网平台。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011006997.3A CN112187632B (zh) | 2020-09-23 | 2020-09-23 | 工业设备一体化模型及构建方法、边缘网关装置、工业设备一体化系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011006997.3A CN112187632B (zh) | 2020-09-23 | 2020-09-23 | 工业设备一体化模型及构建方法、边缘网关装置、工业设备一体化系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112187632A CN112187632A (zh) | 2021-01-05 |
| CN112187632B true CN112187632B (zh) | 2022-09-02 |
Family
ID=73957131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011006997.3A Active CN112187632B (zh) | 2020-09-23 | 2020-09-23 | 工业设备一体化模型及构建方法、边缘网关装置、工业设备一体化系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112187632B (zh) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112769624B (zh) * | 2021-01-21 | 2021-10-08 | 奇秦科技(北京)股份有限公司 | 一种基于点表的工业物联网网关设计方法 |
| CN113392074B (zh) * | 2021-07-13 | 2022-07-05 | 山东大学 | 一种采用内存文档的物联网设备安全管理方法 |
| CN113688428A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-11-23 | 卡斯柯信号有限公司 | 一种驱采设备配置文件生成方法和装置 |
| CN113746850B (zh) * | 2021-09-07 | 2023-08-15 | 成都小步创想慧联科技有限公司 | 一种物联网多通道数据采集方法 |
| CN113766026B (zh) * | 2021-09-09 | 2023-10-03 | 国网数字科技控股有限公司 | 一种应用于能源工业网的数据处理方法及系统 |
| CN113810487B (zh) * | 2021-09-14 | 2022-07-19 | 浙江显峰科技有限公司 | 一种基于物联网技术的信息识别系统 |
| CN114282343B (zh) * | 2021-11-10 | 2023-07-21 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 一种适用于电力物联网的设备建模方法及系统 |
| CN114185616A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-03-15 | 青岛东软载波科技股份有限公司 | 一种基于配置文件的电力载波嵌入式设备管理方法和系统 |
| CN114253240B (zh) * | 2021-12-20 | 2024-08-27 | 中国电信股份有限公司 | 云化工业系统设备的控制方法、装置、设备及存储介质 |
| CN114285877A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-04-05 | 海南同享数字科技有限公司 | 一种通用工业设备通讯系统和方法 |
| CN114326634A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-12 | 中冶南方工程技术有限公司 | 基于异构工业数据采集协议的通用模型抽象系统及方法 |
| CN114422555B (zh) * | 2022-03-28 | 2022-07-12 | 成都柔水科技有限公司 | 一种基于CIM平台可自定义配置IoT数据解析的方法 |
| CN114675594B (zh) * | 2022-03-31 | 2024-02-09 | 中国电信股份有限公司 | 异构plc协作控制系统、方法、装置、设备和介质 |
| CN115037637B (zh) * | 2022-04-30 | 2024-02-20 | 杭州电子科技大学 | 一种基于本体的数据采集方法 |
| CN114707905A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-07-05 | 国网河南省电力公司电力科学研究院 | 一种基于sg-cim的物联终端建模与应用方法及系统 |
| CN114697335B (zh) * | 2022-05-23 | 2023-03-28 | 深圳富联智能制造产业创新中心有限公司 | 边缘节点设备 |
| CN115361409A (zh) * | 2022-08-05 | 2022-11-18 | 浙江宝纺印染有限公司 | 一种工业控制系统能源采集管理方法及系统 |
| CN115348180A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-11-15 | 江苏天拓龙川数字科技有限公司 | 基于模型驱动的设备接入与建模方法及装置 |
| CN115048826B (zh) * | 2022-08-16 | 2022-10-21 | 昆仑智汇数据科技(北京)有限公司 | 工业设备的系统动力学模型的变量预测方法、装置及设备 |
| CN115169164B (zh) * | 2022-09-09 | 2022-11-18 | 昆仑智汇数据科技(北京)有限公司 | 一种工业模型的信息处理方法、装置及设备 |
| CN116743790B (zh) * | 2022-09-30 | 2024-05-10 | 腾讯云计算（北京）有限责任公司 | 设备数据采集、设备数据分析方法、装置和计算机设备 |
| CN115878186B (zh) * | 2022-12-09 | 2023-10-13 | 广东知业科技有限公司 | 一种基于plc与边缘计算寄存器点位查找的方法 |
| CN116032694B (zh) * | 2022-12-30 | 2024-08-06 | 合沃物联技术（南京）有限公司 | 一种基于工业物联网关的实时块状数据读取方法 |
| CN116095111B (zh) * | 2022-12-30 | 2024-08-20 | 中联重科股份有限公司 | 数据采集设备的配置方法、装置以及物联网平台服务器 |
| CN117857608B (zh) * | 2024-03-07 | 2024-05-03 | 安徽慕京信息技术有限公司 | 一种基于物联网平台进行设备数据采集的方法及系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110708240A (zh) * | 2019-09-26 | 2020-01-17 | 机械工业仪器仪表综合技术经济研究所 | 基于opc ua的物联网通用网关 |
| CN110855774A (zh) * | 2019-11-11 | 2020-02-28 | 卡乐电子(苏州)有限责任公司 | 基于mqtt协议的自动配置的物联网系统 |
| CN111585958A (zh) * | 2020-04-01 | 2020-08-25 | 西安电子科技大学 | 物联网平台异构设备自适应接入方法、系统 |
-
2020
- 2020-09-23 CN CN202011006997.3A patent/CN112187632B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110708240A (zh) * | 2019-09-26 | 2020-01-17 | 机械工业仪器仪表综合技术经济研究所 | 基于opc ua的物联网通用网关 |
| CN110855774A (zh) * | 2019-11-11 | 2020-02-28 | 卡乐电子(苏州)有限责任公司 | 基于mqtt协议的自动配置的物联网系统 |
| CN111585958A (zh) * | 2020-04-01 | 2020-08-25 | 西安电子科技大学 | 物联网平台异构设备自适应接入方法、系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "基于描述规则的物联网物体接入与管控方法";刘佩云等;《信息通信技术与政策》;20200831;正文80-84页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112187632A (zh) | 2021-01-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112187632B (zh) | 工业设备一体化模型及构建方法、边缘网关装置、工业设备一体化系统 | |
| CN108847979B (zh) | 一种基于scada的自适应组态系统及方法 | |
| CN108833269A (zh) | 一种面向工业现场的智能物联网关 | |
| CN103281197B (zh) | 一种基于NETCONF的ForCES配置方法 | |
| CN107454092B (zh) | 一种opcua与dds协议信号转换装置、通信系统及通信方法 | |
| CN115150274B (zh) | 时间敏感网络设备的统一配置方法、系统及存储介质 | |
| CN111556074A (zh) | 基于opc ua的通信协议配置方法及装置 | |
| CN116011192A (zh) | 一种物模型抽象控制方法及系统 | |
| Schiffer | The CIP family of fieldbus protocols and its newest member-Ethernet/IP | |
| CN112887356A (zh) | 共享內存的数据分发服务的系统及其运作方法 | |
| CN113792008A (zh) | 网络拓扑结构的获取方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| Carlsson et al. | Migration of industrial process control systems to service-oriented architectures | |
| CN109150583A (zh) | 一种北向接口的管理方法及装置 | |
| US20220030090A1 (en) | Selective address space aggregation | |
| EP3025475B1 (en) | Xmpp based upnp device architecture for cloud computing in a network environment | |
| Fleischmann et al. | Automated generation of human-machine interfaces in electric drives manufacturing | |
| CN116743886A (zh) | 基于物联网的工业控制设备数据采集系统 | |
| CN112769624B (zh) | 一种基于点表的工业物联网网关设计方法 | |
| CN113221511B (zh) | 组态文件转换为xml文件的方法、装置、设备及存储介质 | |
| CN115333943A (zh) | 确定性网络资源配置系统、方法、设备及存储介质 | |
| CN115372810A (zh) | 继电保护数字孪生体的构建方法、装置、存储介质及设备 | |
| CN110990635B (zh) | 一种基于染整设备的动态建模方法 | |
| CN114281905A (zh) | 一种实现物联网设备连接管理的方法及系统 | |
| Zhao et al. | Service-oriented IoT resources access and provisioning framework for IoT context-aware environment | |
| CN115002236A (zh) | 一种数据协议可视化配置的边缘软网关 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: Room C305, 3 / F, building C, taizihu cultural Digital Creative Industrial Park, 18 Shenlong Avenue, Wuhan Economic and Technological Development Zone, Hubei Province Patentee after: DATANG GUANGDIAN TECHNOLOGY (WUHAN) CO.,LTD. Country or region after: China Patentee after: Guotou Fusion Technology Co.,Ltd. Address before: Room C305, 3 / F, building C, taizihu cultural Digital Creative Industrial Park, 18 Shenlong Avenue, Wuhan Economic and Technological Development Zone, Hubei Province Patentee before: DATANG GUANGDIAN TECHNOLOGY (WUHAN) CO.,LTD. Country or region before: China Patentee before: DATANG TELECOM CONVERGENCE COMMUNICATIONS CO.,LTD. |