CN112365167B - 基于动态本体模型的电网设备数字孪生体构建方法及装置 - Google Patents

基于动态本体模型的电网设备数字孪生体构建方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于动态本体模型的电网设备数字孪生体构建方法及装置，其方法包括：加载电网设备的逻辑模型和本体模型；对本体模型与逻辑模型进行内部的数据对齐与同步处理，生成电网设备的当前逻辑模型；采集源业务系统数据，结合源业务系统数据对当前逻辑模型的内部逻辑数据进行更新，生成电网设备的初始化数字孪生体模型；基于复合事件处理技术对初始化数字孪生体模型的实时状态变化进行分析判断，并通过相关事件的触发来驱动内部本体模型进行更新，生成电网设备的数字孪生体模型。本发明实施例通过引进电网设备的数字建模原型并结合本体相关特性与相关技术即可实现数字孪生体模型的构建，实时监控电网设备的全生命周期，提供决策辅助支持。

Description

基于动态本体模型的电网设备数字孪生体构建方法及装置
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及基于动态本体模型的电网设备数字孪生体构建方法及装置。
背景技术
数字孪生一词最早于2002年由美国密歇根大学的迈克尔·格里夫斯教授提出，指的是通过采集设备的数据，结合对设备动态特性的认识，构建一个可以表征该物理设备的数学模型，并比较工程设计和数学模型的区别，来更好地理解理论设计与实际生产，最终加强对设备全生命周期的有效管理。作为具有极高工程价值的实用工具，数字孪生技术具有可视性、可预测性、可假设性、可解释性以及可互动性等特点。
当前流行的数字孪生体构建技术，其组成的技术内容包含数据化复制、数据化感知和数据化交互，以上均基于该构建技术直接生成的数字化模型，将PLM(产品生命周期管理软件)、MOM(生产运营系统)和TIA(全集成自动化)集成在统一的数据平台下，但是基于该模型进行二次开发或复用，往往需要进行数据模型适配或需要额外开发工具实现。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了基于动态本体模型的电网设备数字孪生体构建方法及装置，通过引进电网设备的数字建模原型并结合本体相关特性与相关技术即可实现数字孪生体模型的构建，有助于对电网设备的全生命周期进行实时监控，提供决策辅助支持。
为了解决上述问题，本发明提出了一种基于动态本体模型的电网设备数字孪生体构建方法，所述方法包括：
加载电网设备的逻辑模型和本体模型；
对所述本体模型与所述逻辑模型进行内部的数据对齐与同步处理，生成所述电网设备的当前逻辑模型；
采集源业务系统数据，结合所述源业务系统数据对所述当前逻辑模型的内部逻辑数据进行更新，生成所述电网设备的初始化数字孪生体模型；
基于复合事件处理技术对所述初始化数字孪生体模型的实时状态变化进行分析判断，并通过相关事件的触发来驱动内部本体模型进行更新，生成所述电网设备的数字孪生体模型。
可选的，所述对所述本体模型与所述逻辑模型进行内部的数据对齐与同步处理，生成所述电网设备的当前逻辑模型包括：
从所述本体模型中提取出相关的本体数据，以及从所述逻辑模型中提取出相关的逻辑数据；
将所述本体数据与所述逻辑数据进行对齐处理，并将对齐后的本体数据同步导入到所述逻辑模型中，生成所述电网设备的当前逻辑模型。
可选的，所述本体数据包括所述本体模型中的事件值、实体属性与实体属性值，所述逻辑数据包括所述逻辑模型的事件值、实体属性与实体属性值。
可选的，所述源业务系统数据的采集对象包括资产管理、调动自动化、主设备安全预警决策、在线监控中心与数据集成平台。
可选的，基于复合事件处理技术对所述初始化数字孪生体模型的实时状态变化进行分析判断，并通过相关事件的触发来驱动内部本体模型进行更新，生成所述电网设备的数字孪生体模型包括：
读取所述初始化数字孪生体模型中所包含的源业务系统事件数据，通过加载运行事件规则脚本对所述源业务系统事件数据进行抽取，获得本体数据更新数据集；
判断所述本体数据更新数据集是否为空集；
若是，则输出所述电网设备没有实时更新状态的信息，同时生成所述电网设备的数字孪生体模型；
若否，则输出所述电网设备有实时更新状态的信息，同时返回对所述本体模型与所述逻辑模型进行内部的数据对齐与同步处理。
另外，本发明实施例还提供了一种基于动态本体模型的电网设备数字孪生体构建装置，所述装置包括：
设备模型加载模块，用于加载电网设备的逻辑模型和本体模型；
模型数据处理模块，用于对所述本体模型与所述逻辑模型进行内部的数据对齐与同步处理，生成所述电网设备的当前逻辑模型；
系统数据更新模块，用于采集源业务系统数据，结合所述源业务系统数据对所述当前逻辑模型的内部逻辑数据进行更新，生成所述电网设备的初始化数字孪生体模型；
数字孪生体模型生成模块，用于基于复合事件处理技术对所述初始化数字孪生体模型的实时状态变化进行分析判断，并通过相关事件的触发来驱动内部本体模型进行更新，生成所述电网设备的数字孪生体模型。
可选的，所述模型数据处理模块用于从所述本体模型中提取出相关的本体数据，以及从所述逻辑模型中提取出相关的逻辑数据；将所述本体数据与所述逻辑数据进行对齐处理，并将对齐后的本体数据同步导入到所述逻辑模型中，生成所述电网设备的当前逻辑模型。
可选的，所述本体数据包括所述本体模型中的事件值、实体属性与实体属性值，所述逻辑数据包括所述逻辑模型的事件值、实体属性与实体属性值。
可选的，所述源业务系统数据的采集对象包括资产管理、调动自动化、主设备安全预警决策、在线监控中心与数据集成平台。
可选的，所述数字孪生体模型生成模块用于读取所述初始化数字孪生体模型中所包含的源业务系统事件数据，通过加载运行事件规则脚本对所述源业务系统事件数据进行抽取，获得本体数据更新数据集；判断所述本体数据更新数据集是否为空集；若是，则输出所述电网设备没有实时更新状态的信息，同时生成所述电网设备的数字孪生体模型；若否，则输出所述电网设备有实时更新状态的信息，同时返回运行所述模型数据处理模块。
在本发明实施例中，通过引进电网设备的数字建模原型并结合本体相关特性与相关技术即可实现数字孪生体模型的构建，有助于对电网设备的全生命周期进行实时监控，为电力行业数据整合和应用构建提供了全新思路和手段，有效提升了电网生产类数据的整合程度和利用率，更加方便于电网运维类数据应用的快速构建，为电力企业数字化工作开展提供更多理论支撑；通过结合复合事件分析技术可完成本体模型的更新，不依赖于应用需要，准确地反映其当前状态和动作，使得动态本体模型可持续使用。
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，显而易见的，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它的附图。
图1是本发明实施例中的基于动态本体模型的电网设备数字孪生体构建方法的流程示意图；
图2是本发明实施例中的基于动态本体模型的电网设备数字孪生体构建装置的结构组成示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参阅图1，图1示出了本发明实施例中的基于动态本体模型的电网设备数字孪生体构建方法的流程示意图。
如图1所示，一种基于动态本体模型的电网设备数字孪生体构建方法，所述方法包括：
S101、加载电网设备的逻辑模型和本体模型；
在本发明实施过程中，所述逻辑模型和所述本体模型的加载过程是依赖于技术人员各自预先存储定义的模型基础数据完成的，其中所述模型基础数据包括设备模型图像数据与设备信息数据ID号，所述设备信息数据ID号用于与其他模块数据建立交互关系、以及用于记录本模型中的每两个所属设备之间的关系。
S102、对所述本体模型与所述逻辑模型进行内部的数据对齐与同步处理，生成所述电网设备的当前逻辑模型；
本发明实施过程包括：(1)基于在加载所述本体模型与所述逻辑模型的过程中已分别为内部各个单体设备模型分配相关的建模元语，此时可从所述本体模型中提取出相关的本体数据，以及从所述逻辑模型中提取出相关的逻辑数据，其中所述本体数据包括所述本体模型中的事件值、实体属性与实体属性值，所述逻辑数据包括所述逻辑模型的事件值、实体属性与实体属性值；(2)将所述本体数据与所述逻辑数据进行对齐处理(根据数据类型对应执行)，并将对齐后的本体数据同步导入到所述逻辑模型中，生成所述电网设备的当前逻辑模型。
S103、采集源业务系统数据，结合所述源业务系统数据对所述当前逻辑模型的内部逻辑数据进行更新，生成所述电网设备的初始化数字孪生体模型；
在本发明实施例中，所述源业务系统数据的采集对象包括资产管理、调动自动化、主设备安全预警决策、在线监控中心与数据集成平台，该源业务系统存储着所有相关联设备的名称、所属部门、设备型号、负责维护的员工姓名、地理位置、生产厂家、相关配件厂家、技术参数、设备内部件和部件之间的关系、设备缺陷记录以及所有利用到的传感器信息，同时还存储着相关的事件数据，诸如传感器数据记载及系统数据变更记录日志、调动自动化系统任务分配变更记录日志等数据。
在实施过程中，基于高效的实时采集适配器模块可获取所述源业务系统数据，并对所述源业务系统数据依次进行内部适配、数据分发、数据预处理与数据接入，以对所述当前逻辑模型的内部逻辑数据进行修正更新，生成所述电网设备的初始化数字孪生体模型。
S104、基于复合事件处理技术对所述初始化数字孪生体模型的实时状态变化进行分析判断，并通过相关事件的触发来驱动内部本体模型进行更新，生成所述电网设备的数字孪生体模型。
本发明实施过程包括：(1)读取所述初始化数字孪生体模型中所包含的源业务系统事件数据，通过加载运行事件规则脚本对所述源业务系统事件数据进行抽取，获得本体数据更新数据集，其中对所述源业务系统事件数据进行抽取这一行为主要表现在识别出该源业务系统与所述本体模型有关联关系的数据；(2)判断所述本体数据更新数据集是否为空集，其判断结果为：若所述本体数据更新数据集为空集，则输出所述电网设备没有实时更新状态的信息，同时生成所述电网设备的数字孪生体模型；若所述本体数据更新数据集不为空集，则输出所述电网设备有实时更新状态的信息，同时返回执行步骤S102。
在本发明实施例中，通过引进电网设备的数字建模原型并结合本体相关特性与相关技术即可实现数字孪生体模型的构建，有助于对电网设备的全生命周期进行实时监控，为电力行业数据整合和应用构建提供了全新思路和手段，有效提升了电网生产类数据的整合程度和利用率，更加方便于电网运维类数据应用的快速构建，为电力企业数字化工作开展提供更多理论支撑；通过结合复合事件分析技术可完成本体模型的更新，不依赖于应用需要，准确地反映其当前状态和动作，使得动态本体模型可持续使用。
实施例
请参阅图2，图2示出了本发明实施例中的基于动态本体模型的电网设备数字孪生体构建装置的结构组成示意图。
如图2所示，一种基于动态本体模型的电网设备数字孪生体构建装置，所述装置包括：
设备模型加载模块201，用于加载电网设备的逻辑模型和本体模型；
在本发明实施过程中，所述逻辑模型和所述本体模型的加载过程是依赖于技术人员各自预先存储定义的模型基础数据完成的，其中所述模型基础数据包括设备模型图像数据与设备信息数据ID号，所述设备信息数据ID号用于与其他模块数据建立交互关系、以及用于记录本模型中的每两个所属设备之间的关系。
模型数据处理模块202，用于对所述本体模型与所述逻辑模型进行内部的数据对齐与同步处理，生成所述电网设备的当前逻辑模型；
本发明实施过程包括：(1)基于在加载所述本体模型与所述逻辑模型的过程中已分别为内部各个单体设备模型分配相关的建模元语，此时可从所述本体模型中提取出相关的本体数据，以及从所述逻辑模型中提取出相关的逻辑数据，其中所述本体数据包括所述本体模型中的事件值、实体属性与实体属性值，所述逻辑数据包括所述逻辑模型的事件值、实体属性与实体属性值；(2)将所述本体数据与所述逻辑数据进行对齐处理(根据数据类型对应执行)，并将对齐后的本体数据同步导入到所述逻辑模型中，生成所述电网设备的当前逻辑模型。
系统数据更新模块203，用于采集源业务系统数据，结合所述源业务系统数据对所述当前逻辑模型的内部逻辑数据进行更新，生成所述电网设备的初始化数字孪生体模型；
在本发明实施例中，所述源业务系统数据的采集对象包括资产管理、调动自动化、主设备安全预警决策、在线监控中心与数据集成平台，该源业务系统存储着所有相关联设备的名称、所属部门、设备型号、负责维护的员工姓名、地理位置、生产厂家、相关配件厂家、技术参数、设备内部件和部件之间的关系、设备缺陷记录以及所有利用到的传感器信息，同时还存储着相关的事件数据，诸如传感器数据记载及系统数据变更记录日志、调动自动化系统任务分配变更记录日志等数据。
在实施过程中，基于高效的实时采集适配器模块可获取所述源业务系统数据，并对所述源业务系统数据依次进行内部适配、数据分发、数据预处理与数据接入，以对所述当前逻辑模型的内部逻辑数据进行修正更新，生成所述电网设备的初始化数字孪生体模型。
数字孪生体模型生成模块204，用于基于复合事件处理技术对所述初始化数字孪生体模型的实时状态变化进行分析判断，并通过相关事件的触发来驱动内部本体模型进行更新，生成所述电网设备的数字孪生体模型。
本发明实施过程包括：(1)读取所述初始化数字孪生体模型中所包含的源业务系统事件数据，通过加载运行事件规则脚本对所述源业务系统事件数据进行抽取，获得本体数据更新数据集，其中对所述源业务系统事件数据进行抽取这一行为主要表现在识别出该源业务系统与所述本体模型有关联关系的数据；(2)判断所述本体数据更新数据集是否为空集，其判断结果为：若所述本体数据更新数据集为空集，则输出所述电网设备没有实时更新状态的信息，同时生成所述电网设备的数字孪生体模型；若所述本体数据更新数据集不为空集，则输出所述电网设备有实时更新状态的信息，同时返回运行所述模型数据处理模块202。
在本发明实施例中，通过引进电网设备的数字建模原型并结合本体相关特性与相关技术即可实现数字孪生体模型的构建，有助于对电网设备的全生命周期进行实时监控，为电力行业数据整合和应用构建提供了全新思路和手段，有效提升了电网生产类数据的整合程度和利用率，更加方便于电网运维类数据应用的快速构建，为电力企业数字化工作开展提供更多理论支撑；通过结合复合事件分析技术可完成本体模型的更新，不依赖于应用需要，准确地反映其当前状态和动作，使得动态本体模型可持续使用。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种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，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。
以上对本发明实施例所提供的基于动态本体模型的电网设备数字孪生体构建方法及装置进行了详细介绍，本文中采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种基于动态本体模型的电网设备数字孪生体构建方法，其特征在于，所述方法包括：
加载电网设备的逻辑模型和本体模型；
对所述本体模型与所述逻辑模型进行内部的数据对齐与同步处理，生成所述电网设备的当前逻辑模型；
采集源业务系统数据，结合所述源业务系统数据对所述当前逻辑模型的内部逻辑数据进行更新，生成所述电网设备的初始化数字孪生体模型；
基于复合事件处理技术对所述初始化数字孪生体模型的实时状态变化进行分析判断，并通过相关事件的触发来驱动内部本体模型进行更新，生成所述电网设备的数字孪生体模型；
生成所述电网设备的数字孪生体模型包括：
读取所述初始化数字孪生体模型中所包含的源业务系统事件数据，通过加载运行事件规则脚本对所述源业务系统事件数据进行抽取，获得本体数据更新数据集；
判断所述本体数据更新数据集是否为空集；
若是，则输出所述电网设备没有实时更新状态的信息，同时生成所述电网设备的数字孪生体模型；
若否，则输出所述电网设备有实时更新状态的信息，同时返回对所述本体模型与所述逻辑模型进行内部的数据对齐与同步处理。
2.根据权利要求1所述的基于动态本体模型的电网设备数字孪生体构建方法，其特征在于，所述对所述本体模型与所述逻辑模型进行内部的数据对齐与同步处理，生成所述电网设备的当前逻辑模型包括：
从所述本体模型中提取出相关的本体数据，以及从所述逻辑模型中提取出相关的逻辑数据；
将所述本体数据与所述逻辑数据进行对齐处理，并将对齐后的本体数据同步导入到所述逻辑模型中，生成所述电网设备的当前逻辑模型。
3.根据权利要求2所述的基于动态本体模型的电网设备数字孪生体构建方法，其特征在于，所述本体数据包括所述本体模型中的事件值、实体属性与实体属性值，所述逻辑数据包括所述逻辑模型的事件值、实体属性与实体属性值。
4.根据权利要求1所述的基于动态本体模型的电网设备数字孪生体构建方法，其特征在于，所述源业务系统数据的采集对象包括资产管理、调动自动化、主设备安全预警决策、在线监控中心与数据集成平台。
5.一种基于动态本体模型的电网设备数字孪生体构建装置，其特征在于，所述装置包括：
设备模型加载模块，用于加载电网设备的逻辑模型和本体模型；
模型数据处理模块，用于对所述本体模型与所述逻辑模型进行内部的数据对齐与同步处理，生成所述电网设备的当前逻辑模型；
系统数据更新模块，用于采集源业务系统数据，结合所述源业务系统数据对所述当前逻辑模型的内部逻辑数据进行更新，生成所述电网设备的初始化数字孪生体模型；
数字孪生体模型生成模块，用于基于复合事件处理技术对所述初始化数字孪生体模型的实时状态变化进行分析判断，并通过相关事件的触发来驱动内部本体模型进行更新，生成所述电网设备的数字孪生体模型；
生成所述电网设备的数字孪生体模型包括：
读取所述初始化数字孪生体模型中所包含的源业务系统事件数据，通过加载运行事件规则脚本对所述源业务系统事件数据进行抽取，获得本体数据更新数据集；
判断所述本体数据更新数据集是否为空集；
若是，则输出所述电网设备没有实时更新状态的信息，同时生成所述电网设备的数字孪生体模型；
若否，则输出所述电网设备有实时更新状态的信息，同时返回对所述本体模型与所述逻辑模型进行内部的数据对齐与同步处理。
6.根据权利要求5所述的基于动态本体模型的电网设备数字孪生体构建装置，其特征在于，所述模型数据处理模块用于从所述本体模型中提取出相关的本体数据，以及从所述逻辑模型中提取出相关的逻辑数据；将所述本体数据与所述逻辑数据进行对齐处理，并将对齐后的本体数据同步导入到所述逻辑模型中，生成所述电网设备的当前逻辑模型。
7.根据权利要求6所述的基于动态本体模型的电网设备数字孪生体构建装置，其特征在于，所述本体数据包括所述本体模型中的事件值、实体属性与实体属性值，所述逻辑数据包括所述逻辑模型的事件值、实体属性与实体属性值。
8.根据权利要求5所述的基于动态本体模型的电网设备数字孪生体构建装置，其特征在于，所述源业务系统数据的采集对象包括资产管理、调动自动化、主设备安全预警决策、在线监控中心与数据集成平台。
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