CN112363694B - Fmu文件及求解器运行环境与工业软件的集成方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种FMU文件及求解器运行环境与工业软件的集成方法，该方法包括：从目标工业软件中获取OPC UA信息模型以及实例化信息，包括需要调用的方法信息；在待集成的FMU文件的XML描述中提取关键信息；根据OPC UA信息模型信息及FMU文件关键信息，在规则知识库中搜索匹配的信息模型要素映射规则；生成映射规则配置文件并加载至FMU运行环境中，实现FMU文件运行功能与工业软件快速配置及动态集成。本申请自动实现工业软件与FMU文件的快速集成，避免了定制化操作，降低人工成本。

Description

FMU文件及求解器运行环境与工业软件的集成方法

技术领域

本申请涉及工业数字化技术领域，更具体地说，涉及一种FMU文件及求解器运行环境与工业软件的集成方法、装置及一种电子设备和一种计算机可读存储介质。

背景技术

随着智能工厂数字化智能化程度越高，工业算法集成及复用显得越来越重要。一方面，工业算法已经在企事业单位、科研院有了广泛的积累，基本采用成熟的商业或开源软件开发完成；另一方面，工业系统已经基本完成标准化，智能化要求越来越高，对工业算法集成要求越来越高。

传统数据建模与工业软件集成一般采用定制化方式进行。第一种常见的方案是，商用数据建模软件在与工控系统对接时采用标准通信协议进行通信，因此需要将建模工厂工程输入、输出、配置、监控点项与通信协议的信息模型对应后，还需要将信息模型与目标领域模型进行对接。这种方案采用定制化开发或人工对点以实现软件系统间的语义互操作，当集成多个不同商业软件和工业软件时导致定制化开发成本成指数级增长，导致系统集成十分低效。第二种常见的方案是，各个数据模型利用OPC UA通信协议及元模型能力集成各个工业软件。然而，这种方案中工业领域信息模型利用OPC UA元模型进行统一，但在不同的商业开发软件时均需要人工实现语义的对应映射，导致集成实现软件语义互操作集成效率依然不高，且面临出错风险。第三种常见的方案是，各个数据建模软件已基本支持导出FMU软件，且通过FMU的XML模型表达能力在统一的运行时环境中解析并与现有软件模型进行对点实现集成。然而，数据建模软件与工业领域信息模型尚不能直接语义兼容，在与工业软件进行集成时，实现语义互操作是仍然需要人工一对一完成，且不具备普遍适用及复用性。

工业软件包括独立安装C/S软件及以SOA形式的服务组件，应具备符合IEC62541-5即OPC UA信息模型标准，支持OPC UA标准元信息及其支持的标准领域信息模型的导入、导出、合法性检查等操作；包括但不限定于具体OPC UA标准的信息模型以下的实现部分，如通信协议等具体实现技术；

FMU求解器运行时环境可以是商业软件提供或是自行开发的符合FMI标准的运行时环境，其中自行开发的FMI标准求解器运行时环境可以增加扩展功能，如配置规则文件的解析及执行映射转换的功能。

因此如何高效地将现有工业机理算法模型以低成本方式快速融入工业软件是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种FMU文件及求解器运行环境与工业软件的集成方法、装置及一种电子设备和一种计算机可读存储介质，避免了传统集成方式的定制化操作，降低了人工组态成本。

为实现上述目的，本申请提供了一种FMU文件及求解器运行环境与工业软件的集成方法，包括：

从目标工业软件信息模型服务组件中获取OPC UA信息模型以及实例化信息，包括方法节点及可供调用接口函数信息；

在待集成的FMU文件及求解器运行时环境中提取描述文件，对所述描述文件进行解析得到所述FMU文件的关键信息，所述关键信息包括文件标识、功能描述、目录结构、输入值、输出值、初始变量和配置参数，以及FMU求解器运行时环境中提供的FMI标准调用接口函数或二次封装接口函数中的任一项或任几项的组合；

根据OPC UA信息模型信息及所述关键信息，在映射规则知识库中搜索匹配的信息模型要素映射规则，其中，所述信息模型要素映射规则中包括OPC UA信息模型标识信息、FMU文件关键信息、信息模型要素映射库及基于数据字典库语义映射规则；

根据所述信息模型要素映射规则、所述OPC UA信息模型以及实例化信息、FMU文件对应XML描述信息模型生成用于实现OPC UA信息模型实例变量、方法节点与FMU信息模型实例化变量、接口函数之间的映射规则配置文件；

将所述映射规则配置文件加载至FMU运行环境中，以便所述FMU运行环境与目标工业软件实现快速的配置及动态加载。

可选的，在所述根据OPC UA信息模型信息及所述关键信息，在映射规则知识库中搜索匹配的信息模型要素映射规则之后，还包括：

若在所述映射规则知识库中未能搜索到匹配的所述信息模型要素映射规则，则向用户终端返回映射规则编辑界面；

通过所述映射规则编辑界面接收手动配置的映射规则，所述映射规则包括所述FMU文件与所述OPC UA信息模型之间的变量类型映射规则、单位映射规则、数据映射规则、数据字典的语义映射规则以及方法调用映射规则中任一项或任几项的组合。

可选的，所述从目标工业软件信息模型服务组件中获取OPC UA信息模型以及实例化信息，包括：

通过预设传输接口接收导入的数据文件，提取所述数据文件中预先提取的OPC UA信息模型以及实例化信息；

或，从目标工业软件信息模型服务组件中实时读取OPC UA信息模型以及实例化信息。

可选的，所述映射规则知识库中包括：用于进行OPC UA信息模型匹配的标识信息、所符合的行业标准信息、对象、变量、方法的标识、名称、类型信息，用于进行FMU文件特征匹配的FMI标准文件XML中的文件标志、功能描述、目录结构、输入、输出、变量、参数信息，基于文件及信息模型的标识对应的对象、变量及方法的映射规则。

可选的，所述根据OPC UA信息模型信息及所述关键信息，在映射规则知识库中搜索匹配的信息模型要素映射规则，包括：

根据所述OPC UA信息模型标识及行业标准信息、FMU文件标识，通过标识匹配方式在预设的映射规则知识库中搜索匹配的信息模型要素映射规则；

或，根据OPC UA信息模型的对象、变量、方法的命名及FMU文件中的输入、输出、变量、参数信息的命名信息，在所述映射规则知识库中搜索语义匹配的信息模型要素映射规则。

可选的，若所述目标工业软件的软件信息模型服务组件中不存在与所述FMU文件匹配的领域信息模型，则所述在待集成的FMU文件及求解器运行时环境中提取描述文件，对所述描述文件进行解析得到所述FMU文件的关键信息之后，还包括：

根据所述关键信息，在所述映射规则知识库中搜索匹配的信息模型生成规则；

结合所述关键信息、目标行业信息模型标准和所述信息模型生成规则自动生成所述FMU文件对应的目标领域信息模型；

利用所述目标领域信息模型对所述目标工业软件的信息模型进行更新，以便根据所述目标领域信息模型加载集成所述FMU文件对应的运行环境。

可选的，若所述FMU运行环境无法修改，则在所述生成用于实现OPC UA信息模型实例变量、方法节点与FMU信息模型实例化变量、运行环境接口函数之间的映射规则配置文件之后，还包括：

禁止执行将所述映射配置文件加载至FMU运行环境中的步骤，将所述映射规则配置文件加载至代理运行环境，以便所述代理运行环境根据所述映射配置文件实现工业软件与FMU文件及求解器运行时环境的集成。

可选的，还包括：

接收用户终端针对所述映射规则知识库下发的编辑指令，所述编辑指令用于对映射规则进行添加、删除和修改；

根据所述编辑指令，对所述映射规则知识库中预存的映射规则进行更新。

为实现上述目的，本申请提供了一种FMU文件及求解器运行环境与工业软件的集成装置，包括：

信息获取模块，用于从目标工业软件信息模型服务组件中获取OPC UA信息模型以及实例化信息，包括方法节点及可供调用接口函数信息；

信息解析模块，用于在待集成的FMU文件及求解器运行时环境中提取描述文件，对所述描述文件进行解析得到所述FMU文件的关键信息，所述关键信息包括文件标识、功能描述、目录结构、输入值、输出值、初始变量和配置参数，以及FMU求解器运行时环境中提供的FMI标准调用接口函数或二次封装接口函数中的任一项或任几项的组合；

规则搜索模块，用于根据OPC UA信息模型信息及所述关键信息，在映射规则知识库中搜索匹配的信息模型要素映射规则，其中，所述信息模型要素映射规则中包括OPC UA信息模型标识信息、FMU文件关键信息、信息模型要素映射库及基于数据字典库语义映射规则；

配置生成模块，用于根据所述信息模型要素映射规则、所述OPC UA信息模型以及实例化信息、FMU文件对应XML描述信息模型生成用于实现OPC UA信息模型实例变量、方法节点与FMU信息模型实例化变量、接口函数之间的映射规则配置文件；

配置加载模块，用于将所述映射规则配置文件加载至FMU运行环境中，以便所述FMU运行环境与目标工业软件实现快速的配置及动态加载。

为实现上述目的，本申请提供了一种电子设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现前述公开的任一种FMU文件与工业软件的集成方法的步骤。

为实现上述目的，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述公开的任一种FMU文件及求解器运行环境与工业软件的集成方法的步骤。

通过以上方案可知，本申请提供的一种FMU文件及求解器运行环境与工业软件的集成方法，包括：从目标工业软件信息模型服务组件中获取OPC UA信息模型以及实例化信息，包括方法节点及可供调用接口函数信息；在待集成的FMU文件及求解器运行时环境中提取描述文件，对所述描述文件进行解析得到所述FMU文件的关键信息，所述关键信息包括文件标识、功能描述、目录结构、输入值、输出值、初始变量和配置参数，以及FMU求解器运行时环境中提供的FMI标准调用接口函数或二次封装接口函数中的任一项或任几项的组合；根据OPC UA信息模型信息及所述关键信息，在映射规则知识库中搜索匹配的信息模型要素映射规则，其中，所述信息模型要素映射规则中包括OPC UA信息模型标识信息、FMU文件关键信息、信息模型要素映射库及基于数据字典库语义映射规则；根据所述信息模型要素映射规则、所述OPC UA信息模型以及实例化信息、FMU文件对应XML描述信息模型生成用于实现OPC UA信息模型实例变量、方法节点与FMU信息模型实例化变量、接口函数之间的映射规则配置文件；将所述映射规则配置文件加载至FMU运行环境中，以便所述FMU运行环境与目标工业软件实现快速的配置及动态加载。

由上可知，本申请提供的FMU文件及求解器运行环境与工业软件的集成方法，可以从目标工业软件中获取OPC UA信息模型以及实例化信息，并在待集成的FMU文件及求解器运行时环境中提取描述文件得到关键信息，进而可基于上述信息在映射规则知识库中搜索匹配的信息模型要素映射规则，以便生成映射规则配置文件，FMU运行环境便能够基于该配置文件自动进行工业软件与FMU运行环境的快速集成，避免了传统集成方式的定制化操作，从而降低了人工组态成本。

本申请还公开了一种FMU文件与工业软件的集成装置及一种电子设备和一种计算机可读存储介质，同样能实现上述技术效果。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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为本申请实施例公开的一种FMU文件及求解器运行环境与工业软件集成方法的流程图；

图2为本申请实施例公开的一种FMU文件及求解器运行环境与工业软件集成方法对应的系统架构图；

图3为本申请实施例公开的另一种FMU文件及求解器运行环境与工业软件集成方法的流程图；

图4为本申请实施例公开的另一种FMU文件及求解器运行环境与工业软件集成方法对应的系统架构图；

图5为本申请实施例公开的又一种FMU文件及求解器运行环境与工业软件集成方法的流程图；

图6为本申请实施例公开的又一种FMU文件及求解器运行环境与工业软件集成方法对应的系统架构图；

图7为本申请实施例公开的一种FMU文件及求解器运行环境与工业软件的集成装置的结构图；

图8为本申请实施例公开的一种电子设备的结构图；

图9为本申请实施例公开的另一种电子设备的结构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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例，都属于本申请保护的范围。

为了便于理解本申请实施例公开的方案，下面首先对相关的术语和名词等背景知识进行相应的介绍。

OPC UA是一种工业领域普遍认可的工业协议，其即提供了信息通信协议，又提供了建立元信息模型的能力，目前对现有工业领域信息模型具有很好的兼容性支持。

FMI标准为通用功能模型接口标准，其用于将不同设备供应商提供的各种不同的行为模型设备与标准控制器的软件/硬件/模型进行半实物实时仿真测试。具体地，数学建模仿真工具可包括：Simulink、Modelica、MapleSim等，可保存在各工具文件中。为了实现仿真工具间模型成果能够共享，主流数学建模仿真工具均支持导出符合FMI标准的FMU文件。FMU文件结构可包括XML格式的FMI描述文件，C源文件或可执行二进制文件，以及附加的FMU数据，如表和映射。其中不同工具导出的FMU文件均可在符合FMI标准的求解器运行时环境进行解析运行。

工业软件间互相调用时基于标准信息模型实现互操作，如FDT标准模型、MOM标准模型、PLCOpen标准模型等，通常采用XML形式进行表达，并在实例化后采用使用标识id进行区分。OPC UA的通信标准协议不但实现了不同系统间的互联互通，而且支持现有工业各领域的信息模型，支持系统间互操作，对原有系统具有良好的兼容性。

本申请实施例公开了一种FMU文件及求解器运行环境与工业软件的集成方法，避免了传统集成方式的定制化操作，从而降低了人工组态成本。

参见图1所示，本申请实施例公开的一种FMU文件及求解器运行环境与工业软件的集成方法包括：

S101：从目标工业软件信息模型服务组件中获取OPC UA信息模型以及实例化信息，包括方法节点及可供调用接口函数信息；

本申请实施例中，可从需要集成FMU文件的目标工业软件信息模型服务组件中获取OPC UA信息模型以及实例化信息。上述OPC UA信息模型以及实例化信息可以包括但不限于信息模型所符合的行业标准信息、标识、名称、属性、变量绑定信息、引用关系、方法节点(包括提供调用的方法以及调用第三方应用的方法)以及可供调用接口函数信息等信息。

具体地，上述从目标工业软件信息模型服务组件中获取OPC UA信息模型以及实例化信息的过程可以包括：通过预设传输接口接收导入的数据文件，提取所述数据文件中预先提取的OPC UA信息模型以及实例化信息；或，从目标工业软件信息模型服务组件中实时读取OPC UA信息模型以及实例化信息。也即，可通过文件导入或实时读取的方式进行信息获取。

S102：在待集成的FMU文件及求解器运行时环境中提取描述文件，对所述描述文件进行解析得到所述FMU文件的关键信息，所述关键信息包括文件标识、功能描述、目录结构、输入值、输出值、初始变量和配置参数，以及FMU求解器运行时环境中提供的FMI标准调用接口函数或二次封装接口函数中的任一项或任几项的组合；

在具体实施中，可确定待集成到目标工业软件中的FMU文件及求解器运行时环境，并在其中提取XML格式的描述文件，进而对该描述文件进行解析，提取FMU文件对应的关键信息。其中，上述关键信息可以包括但不限于文件标识、功能描述、目录结构、输入值、输出值、初始变量和配置参数，以及FMU求解器运行时环境中提供的FMI标准调用接口函数或二次封装接口函数。

需要指出的是，本申请实施例并不限定上述步骤S101和S102的执行顺序，也即，可先执行步骤S101再执行步骤S102，也可先执行步骤S102再执行步骤S101，当然，还可以步骤S101和步骤S101同步执行，以缩短工作时间。

S103：根据OPC UA信息模型信息及所述关键信息，在映射规则知识库中搜索匹配的信息模型要素映射规则，其中，所述信息模型要素映射规则中包括OPC UA信息模型标识信息、FMU文件关键信息、信息模型要素映射库及基于数据字典库语义映射规则；

本步骤中，在获取到上述两种信息之后，可根据OPC UA信息模型以及实例化信息，以及FMU文件的关键信息，在预设的映射规则知识库中搜索匹配的信息模型要素映射规则。在搜索匹配的映射规则时，可采用语义匹配或标识匹配的方式进行搜索。具体地，可根据OPC UA信息模型标识及行业标准信息、FMU文件标识，通过标识匹配方式在预设的映射规则知识库中搜索匹配的信息模型要素映射规则；或，根据OPC UA信息模型的对象、变量、方法的命名及FMU文件中的输入、输出、变量、参数等信息的命名信息，在所述映射规则知识库中搜索语义匹配的信息模型要素映射规则。

需要指出的是，上述映射规则知识库中可包括但不限于：用于进行OPC UA信息模型匹配的标识信息、所符合的行业标准信息、对象、变量、方法的标识、名称、类型信息，用于进行FMU文件特征匹配的FMI标准文件XML中的文件标志、功能描述、目录结构、输入、输出、变量、参数等信息，基于文件及信息模型的标识对应的对象、变量及方法的映射规则。还包括：统一语义的数据字典；语义的OPC UA信息模型对象、变量、方法节点与FMI文件中XML描述的数据模型之间参数、输入、输入变量及运行环境接口函数的之间的语义映射规则信息。另外，若映射规则知识库支持行业信息模型功能，则还需包括OPC UA元模型支持经各个行业模板库，以及基于标识的FMU文件的XML要素与行业模型模板匹配的信息模型生成规则信息。

作为一种优选的实施方式，本申请实施例在预设的映射规则知识库中搜索匹配的信息模型要素映射规则之后，若未能搜索到匹配的信息模型要素映射规则，则可进一步向用户终端返回映射规则编辑界面；进而可通过映射规则编辑界面接收用户手动配置的映射规则。其中，上述映射规则可以包括但不限于所述FMU文件与所述OPC UA信息模型之间的变量类型映射规则、单位映射规则、数据映射规则、数据字典的语义映射规则以及方法调用映射规则。

S104：根据所述信息模型要素映射规则、所述OPC UA信息模型以及实例化信息、FMU文件对应XML描述信息模型生成用于实现OPC UA信息模型实例变量、方法节点与FMU信息模型实例化变量、接口函数之间的映射规则配置文件；

在具体实施中，本步骤可根据上述步骤查找到的匹配的信息模型要素映射规则、OPC UA信息模型以及实例化信息、以及FMU文件对应XML描述信息模型生成映射规则配置文件。该映射规则配置文件可实现OPC UA信息模型运行实例化变量与FMU组件模型变量之间的映射关系。

S105：将所述映射规则配置文件加载至FMU运行环境中，以便所述FMU运行环境与目标工业软件实现快速的配置及动态加载。

可以理解的是，在生成映射规则配置文件之后，可将该文件加载至FMU运行环境中，FMU运行环境即可通过解析编译或动态加载的方式，根据通信协议的配置参数实现FMU运行环境的动态加载集成，同时快速完成对点及接口调用映射。

由上可知，本申请提供的FMU文件及求解器运行环境与工业软件的集成方法，可以从目标工业软件中获取OPC UA信息模型以及实例化信息，并在待集成的FMU文件及求解器运行时环境中提取描述文件得到关键信息，进而可基于上述信息在映射规则知识库中搜索匹配的信息模型要素映射规则，以便生成映射规则配置文件，FMU运行环境便能够根据该配置文件自动进行工业软件与FMU运行环境的快速集成，避免了传统集成方式的定制化操作，从而降低了人工组态成本。

图2为上述FMU文件及求解器运行环境与工业软件的集成方法对应的系统架构图。本实施例以工业软件为主，在不响应工业软件原有运行状态及工程配置的情况下实现FMU运行实例的动态集成。此时，需要FMU运行环境能够通过解析映射规则配置文件实现定制化修改，其他FMU运行环境保持不变。具体地：映射工具从工业软件获取OPC UA信息模型及实例化信息；映射工具从被集成的FMU文件中提取XML文件并解析，获取FMU的关键信息；映射工具从映射规则知识库搜索匹配的规则，若不存在匹配的规则，则可通过用户手动进行规则组态，同时更新至映射规则知识库中以便后期复用；映射工具将映射规则配置文件自动或手动加载到FMU运行环境；FMU运行环境通过解析编译或动态加载的方式，通过通信协议配置参数实现FMU运行环境的动态加载集成，同时快速完成对点及接口调用映射。本实施例可适用于针对工业软件关于机理及仿真功能运行环境的动态加载，常用于控制优化、流程优化等。

本申请实施例公开了另一种FMU文件与工业软件的集成方法，相对于上一实施例，本实施例具体应用于目标工业软件中不存在与FMU文件匹配的领域信息模型的场景下，在组态阶段可根据FMU文件信息生成标准领域信息模型，实现工业软件与FMU相关功能的快速集成。参见图3所示，具体的：

S201：在待集成的FMU文件及求解器运行时环境中提取描述文件，对所述描述文件进行解析得到所述FMU文件的关键信息；

S202：根据所述关键信息，在所述映射规则知识库中搜索匹配的信息模型生成规则；

S203：结合所述关键信息、目标行业信息模型标准和所述信息模型生成规则自动生成所述FMU文件对应的目标领域信息模型；

S204：利用所述目标领域信息模型对所述目标工业软件的信息模型进行更新，以便根据所述目标领域信息模型加载集成所述FMU文件对应的运行环境。

本申请实施例，可获取FMU的关键信息及目标行业信息模型标准，并根据此信息在映射规则知识库搜索匹配对应标准领域信息模型的规则，如果不存在匹配的规则，可通过手动组态生成。进而根据FMU文件中的XML信息，通过匹配规则生成目标领域信息模型，工业软件即可通过生成的信息领域模型实例化绑定与加载对应FMU文件的运行环境快速集成。通过上述过程，可以完成前期标准信息模型建立工作，减少了人工组态成本。此后可根据需要进一步实现实施例一所描述的此类工业软件与FMU文件及求解器运行时环境的快速集成。

在一种优选的实施方式中，本申请实施例在利用所述目标领域信息模型对所述目标工业软件的信息模型进行更新之前，还可以进一步利用工业标准信息模型对所述目标领域信息模型进行合法性检查。若合法性检查通过，则允许利用所述目标领域信息模型对所述目标工业软件的信息模型进行更新；若合法性检查未通过，则禁止利用所述目标领域信息模型对所述目标工业软件的信息模型进行更新，并返回相应的错误提示信息。具体地，可采用标准的工业标准信息模型检查工具进行合法性检查。

如图4所示，为本申请实施例对应的系统架构图。具体地，映射工具从FMU文件中提取XML文件并解析，获取FMU的关键信息；映射工具从映射规则知识库搜索匹配对应标准领域信息模型的规则，若不存在匹配的规则，则可通过用户手动进行规则组态，同时更新至映射规则知识库中以便后期复用；映射工具根据FMU文件XML信息通过匹配规则生成目标领域信息模型，并对生成的信息模型进行合法性检查，在检查通过后手动或自动完成工业软件信息模型的更新；工业软件可通过生成的信息领域模型实例化绑定与加载对用FMU文件的运行环境快速集成。本实施例可以可以完成前期标准信息模型建立的工作，从而显著节约了人工成本。

本申请实施例公开了又一种FMU文件及求解器运行环境与工业软件的集成方法，相对于上一实施例，本实施例具体应用于工业软件及FMU运行环境均不能进行定制化修改的情况，此时需要运行代理软件完成二者之间的映射转换，通过基于规则的映射配置完成系统的快速集成。参见图5所示，具体的：

S301：从目标工业软件信息模型服务组件中获取OPC UA信息模型以及实例化信息，包括方法节点及可供调用接口函数信息；

S302：在待集成的FMU文件及求解器运行时环境中提取描述文件，对所述描述文件进行解析得到所述FMU文件的关键信息，所述关键信息包括文件标识、功能描述、目录结构、输入值、输出值、初始变量和配置参数，以及FMU求解器运行时环境中提供的FMI标准调用接口函数或二次封装接口函数中的任一项或任几项的组合；

S303：根据OPC UA信息模型信息及所述关键信息，在映射规则知识库中搜索匹配的信息模型要素映射规则，其中，所述信息模型要素映射规则中包括OPC UA信息模型标识信息、FMU文件关键信息、信息模型要素映射库及基于数据字典库语义映射规则；

S304：根据所述信息模型要素映射规则、所述OPC UA信息模型以及实例化信息、FMU文件对应XML描述信息模型生成用于实现OPC UA信息模型实例变量、方法节点与FMU信息模型实例化变量、接口函数之间的映射规则配置文件；

S305：禁止执行将所述映射配置文件加载至FMU运行环境中的步骤，将所述映射规则配置文件加载至代理运行环境，以便所述代理运行环境根据所述映射配置文件实现工业软件与FMU文件及求解器运行时环境的集成。

本申请实施例中，若工业软件及FMU运行环境均不能进行定制化修改，则可在生成规则配置文件之后，利用代理运行环境加载上述规则配置文件，以利用代理运行环境加载映射配置，实现工业软件运行环境及FMU运行的快速集成。

如图6所示，为本申请实施例对应的系统架构图。具体地，映射工具从工业软件获取OPC UA信息模型及实例化信息，包括提供自身服务调用方法及调用第三方服务算法；映射工具从待集成的FMU文件中提取XML文件并解析，获取FMU的关键信息及求解器运行时环境提供的方法调用服务；映射工具从映射规则知识库搜索匹配的规则，若不存在匹配的规则，则可通过用户手动进行规则组态，同时更新至映射规则知识库中以便后期复用；映射工具将匹配规则自动或手动加载到代理运行环境；代理运行环境加载映射配置运行，实现工业软件运行环境及FMU运行动态集成。本实施例适用于工业软件与FMU运行软件不便修改，但标准化程度较高的情况，可以利用基于规则的映射实现软件快速集成。

下面以一种具体场景对实现本申请实施例的FMU文件与工业软件的集成方案的系统架构进行介绍。参见图6所示，具体地，本系统可包括映射规则知识库、映射规则编辑工具和映射规则配置文件。

其中，上述映射规则知识库包括OPC UA标准领域模型文件、FMI标准FMU的XML文件库、信息模型映射规则文件、语义匹配规则文件等，用于最大化复用已有的知识成果。映射规则编辑工具采用友好的可视化编辑工具，能够实现以下功能：根据OPC UA模型文件提取关键信息，如行业标准、对象标识、变量、特性、方法等；从FMU工程文件的XML描述提取关键信息，如文件标识、功能描述、组件结构及输入、输出、变量、参数等信息；根据上述过程收集的两种信息对映射规则知识库中进行标识配置，并根据匹配结果搜索知识库中映射规则文件，生成对应的映射规则配置文件供调用方使用；支持人工编辑映射规则文件，其中包括信息模型语义的映射规则以及方法调用的映射规则；支持根据FMU中XML及映射规则文件生成OPC UA标准领域模型文件；具有OPC UA标准领域模型文件进行标准一致性检查功能。上述映射规则配置文件可包括但不限于FMU模型变量，OPC UA标准领域信息模型及实例化变量，FMU中变量与OPC UA模型元素映射表，及FMU运行环境标准方法及二次封装方法与OPC UA信息模型方法调用的映射表，其中包括对运行环境接口函数的直接一对一的调用映射。

工业软件已经建立领域信息模型，通过上述规则组态机制方法实现FMU中XML文件与信息模型映射及方法调用与FMU运行环境函数调用映射；通过组态规则实现在工业软件中信息模型的建立，同时满足信息模型特定领域的标准要求，满足工业软件与FMU的互操作，包括在缺省规则情况下默认自动生成信息模型及调用规则。另外，工业软件尚没有建立与FMU交互的信息模型，通过组态规则实现在工业软件中信息模型的建立，同时满足信息模型特定领域的标准要求，满足工业软件对对其互操作；其中包括在缺省规则情况下默认自动生成信息模型及调用规则。

本申请实施例中，采用OPC UA信息模型对工业各个领域模型实现模型语义的统一技术实现，利用符合FMU标准的数据模型文件以及FMU运行环境的实现对市场上数据模型软件开发的数据处理模型、机器学习模型兼容，通过可编辑的对应规则实现对OPC UA信息模型与FMU的自动对应，同时通过OPC UA信息模型中的方法实现对FMU运行环境的归一化调用。

通过上述方案，解决了工业软件集成不同数据建模软件时需要大量的定制化操作，降低了人工组态的成本，使其根据可复用的规则实现动态对现有数据模型的前期配置工作。

下面对本申请实施例提供的一种FMU文件与工业软件的集成装置进行介绍，下文描述的一种FMU文件及求解器运行环境与工业软件的集成装置与上文描述的一种FMU文件及求解器运行环境与工业软件的集成方法可以相互参照。

参见图7所示，本申请实施例提供的一种FMU文件及求解器运行环境与工业软件的集成装置包括：

信息获取模块401，用于从目标工业软件信息模型服务组件中获取OPC UA信息模型以及实例化信息，包括方法节点及可供调用接口函数信息；

信息解析模块402，用于在待集成的FMU文件及求解器运行时环境中提取描述文件，对所述描述文件进行解析得到所述FMU文件的关键信息，所述关键信息包括文件标识、功能描述、目录结构、输入值、输出值、初始变量和配置参数，以及FMU求解器运行时环境中提供的FMI标准调用接口函数或二次封装接口函数中的任一项或任几项的组合；

规则搜索模块403，用于根据OPC UA信息模型信息及所述关键信息，在映射规则知识库中搜索匹配的信息模型要素映射规则，其中，所述信息模型要素映射规则中包括OPCUA信息模型标识信息、FMU文件关键信息、信息模型要素映射库及基于数据字典库语义映射规则；

配置生成模块404，用于根据所述信息模型要素映射规则、所述OPC UA信息模型以及实例化信息、FMU文件对应XML描述信息模型生成用于实现OPC UA信息模型实例变量、方法节点与FMU信息模型实例化变量、接口函数之间的映射规则配置文件；

配置加载模块405，用于将所述映射规则配置文件加载至FMU运行环境中，以便所述FMU运行环境与目标工业软件实现快速的配置及动态加载。

关于上述模块401至405的具体实施过程可参考前述实施例公开的相应内容，在此不再进行赘述。

本申请还提供了一种电子设备，参见图8所示，本申请实施例提供的一种电子设备包括：

存储器100，用于存储计算机程序；

处理器200，用于执行所述计算机程序时可以实现上述实施例所提供的步骤。

具体的，存储器100包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机可读指令，该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机可读指令的运行提供环境。处理器200在一些实施例中可以是一中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，为电子设备提供计算和控制能力，执行所述存储器100中保存的计算机程序时，可以实现前述任一实施例公开的FMU文件与工业软件的集成方法。

在上述实施例的基础上，作为优选实施方式，参见图9所示，所述电子设备还包括：

输入接口300，与处理器200相连，用于获取外部导入的计算机程序、参数和指令，经处理器200控制保存至存储器100中。该输入接口300可以与输入装置相连，接收用户手动输入的参数或指令。该输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是终端外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，也可以是键盘、触控板或鼠标等。

显示单元400，与处理器200相连，用于显示处理器200处理的数据以及用于显示可视化的用户界面。该显示单元400可以为LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。

网络端口500，与处理器200相连，用于与外部各终端设备进行通信连接。该通信连接所采用的通信技术可以为有线通信技术或无线通信技术，如移动高清链接技术(MHL)、通用串行总线(USB)、高清多媒体接口(HDMI)、无线保真技术(WiFi)、蓝牙通信技术、低功耗蓝牙通信技术、基于IEEE802.11s的通信技术等。

图9仅示出了具有组件100-500的电子设备，本领域技术人员可以理解的是，图9示出的结构并不构成对电子设备的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。该存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述任一实施例公开的FMU文件与工业软件的集成方法。

本申请提供的FMU文件与工业软件的集成方法，可以从目标工业软件中获取OPCUA信息模型以及实例化信息，并在待集成的FMU文件中提取描述文件得到关键信息，进而可基于上述信息在映射规则知识库中搜索匹配的信息模型要素映射规则，以便生成映射规则配置文件，FMU运行环境中便能够根据该配置文件将FMU文件动态加载集成到目标工业软件中，自动实现工业软件与FMU文件的快速集成，避免了传统集成方式的定制化操作，从而降低了人工组态成本。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种FMU文件及求解器运行环境与工业软件的集成方法，其特征在于，包括：

从目标工业软件信息模型服务组件中获取OPC UA信息模型以及实例化信息，包括方法节点及可供调用接口函数信息；

在待集成的FMU文件及求解器运行时环境中提取描述文件，对所述描述文件进行解析得到所述FMU文件的关键信息，所述关键信息包括文件标识、功能描述、目录结构、输入值、输出值、初始变量和配置参数，以及FMU求解器运行时环境中提供的FMI标准调用接口函数或二次封装接口函数中的任一项或任几项的组合；

根据OPC UA信息模型信息及所述关键信息，在映射规则知识库中搜索匹配的信息模型要素映射规则，其中，所述信息模型要素映射规则中包括OPC UA信息模型标识信息、FMU文件关键信息、信息模型要素映射库及基于数据字典库语义映射规则；

根据所述信息模型要素映射规则、所述OPC UA信息模型以及实例化信息、FMU文件对应XML描述信息模型生成用于实现OPC UA信息模型实例变量、方法节点与FMU信息模型实例化变量、接口函数之间的映射规则配置文件；

将所述映射规则配置文件加载至FMU运行环境中，以便所述FMU运行环境与目标工业软件实现快速的配置及动态加载。

2.根据权利要求1所述的集成方法，其特征在于，在所述根据OPC UA信息模型信息及所述关键信息，在映射规则知识库中搜索匹配的信息模型要素映射规则之后，还包括：

若在所述映射规则知识库中未能搜索到匹配的所述信息模型要素映射规则，则向用户终端返回映射规则编辑界面；

通过所述映射规则编辑界面接收手动配置的映射规则，所述映射规则包括所述FMU文件与所述OPC UA信息模型之间的变量类型映射规则、单位映射规则、数据映射规则、数据字典的语义映射规则以及方法调用映射规则中任一项或任几项的组合。

3.根据权利要求1所述的集成方法，其特征在于，所述从目标工业软件信息模型服务组件中获取OPC UA信息模型以及实例化信息，包括：

通过预设传输接口接收导入的数据文件，提取所述数据文件中预先提取的OPC UA信息模型以及实例化信息；

或，从目标工业软件信息模型服务组件中实时读取OPC UA信息模型以及实例化信息。

4.根据权利要求1所述的集成方法，其特征在于，所述映射规则知识库中包括：用于进行OPC UA信息模型匹配的标识信息、所符合的行业标准信息、对象、变量、方法的标识、名称、类型信息，用于进行FMU文件特征匹配的FMI标准文件XML中的文件标志、功能描述、目录结构、输入、输出、变量、参数信息，基于文件及信息模型的标识对应的对象、变量及方法的映射规则。

5.根据权利要求1所述的集成方法，其特征在于，所述根据OPC UA信息模型信息及所述关键信息，在映射规则知识库中搜索匹配的信息模型要素映射规则，包括：

根据所述OPC UA信息模型标识及行业标准信息、FMU文件标识，通过标识匹配方式在预设的映射规则知识库中搜索匹配的信息模型要素映射规则；

或，根据OPC UA信息模型的对象、变量、方法的命名及FMU文件中的输入、输出、变量、参数信息的命名信息，在所述映射规则知识库中搜索语义匹配的信息模型要素映射规则。

6.根据权利要求1至5任一项所述的集成方法，其特征在于，若所述目标工业软件的软件信息模型服务组件中不存在与所述FMU文件匹配的领域信息模型，则所述在待集成的FMU文件及求解器运行时环境中提取描述文件，对所述描述文件进行解析得到所述FMU文件的关键信息之后，还包括：

根据所述关键信息，在所述映射规则知识库中搜索匹配的信息模型生成规则；

结合所述关键信息、目标行业信息模型标准和所述信息模型生成规则自动生成所述FMU文件对应的目标领域信息模型；

利用所述目标领域信息模型对所述目标工业软件的信息模型进行更新，以便根据所述目标领域信息模型加载集成所述FMU文件对应的运行环境。

7.根据权利要求6所述的集成方法，其特征在于，若所述FMU运行环境无法修改，则在所述生成用于实现OPC UA信息模型实例变量、方法节点与FMU信息模型实例化变量、运行环境接口函数之间的映射规则配置文件之后，还包括：

禁止执行将所述映射规则 配置文件加载至FMU运行环境中的步骤，将所述映射规则配置文件加载至代理运行环境，以便所述代理运行环境根据所述映射规则 配置文件实现工业软件与FMU文件及求解器运行时环境的集成。

8.一种FMU文件及求解器运行环境与工业软件的集成装置，其特征在于，包括：

信息获取模块，用于从目标工业软件信息模型服务组件中获取OPC UA信息模型以及实例化信息，包括方法节点及可供调用接口函数信息；

信息解析模块，用于在待集成的FMU文件及求解器运行时环境中提取描述文件，对所述描述文件进行解析得到所述FMU文件的关键信息，所述关键信息包括文件标识、功能描述、目录结构、输入值、输出值、初始变量和配置参数，以及FMU求解器运行时环境中提供的FMI标准调用接口函数或二次封装接口函数中的任一项或任几项的组合；

规则搜索模块，用于根据OPC UA信息模型信息及所述关键信息，在映射规则知识库中搜索匹配的信息模型要素映射规则，其中，所述信息模型要素映射规则中包括OPC UA信息模型标识信息、FMU文件关键信息、信息模型要素映射库及基于数据字典库语义映射规则；

配置生成模块，用于根据所述信息模型要素映射规则、所述OPC UA信息模型以及实例化信息、FMU文件对应XML描述信息模型生成用于实现OPC UA信息模型实例变量、方法节点与FMU信息模型实例化变量、接口函数之间的映射规则配置文件；

配置加载模块，用于将所述映射规则配置文件加载至FMU运行环境中，以便所述FMU运行环境与目标工业软件实现快速的配置及动态加载。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述FMU文件与工业软件的集成方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述FMU文件与工业软件的集成方法的步骤。

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