CN113301171B - 一种融合多物联网数据的数字镜像构建方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种融合多物联网数据的数字镜像构建方法和系统，属于物联网技术领域，解决了现有缺少可视化高效构建多物联网数据的数字镜像的问题。包括：获取多物联网设备数据，解析设备数据后保存至数据源中；基于接收的数字镜像创建指令，生成初始数字镜像记录，基于根节点添加一级事物节点，基于当前级事物节点添加下一级的事物节点；基于事物节点添加实测点，建立实测点与设备属性的绑定关系；基于事物节点和实测点添加虚测点，配置虚测点的计算任务；实时更新数字镜像记录；接收数字镜像发布指令，设置为已发布，调用数据接口取出实测点的最新数值和虚测点的结果值，展示在最终的数字镜像画布中。实现了多物联网数字镜像的可视化动态构建。

Description

一种融合多物联网数据的数字镜像构建方法和系统

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种融合多物联网数据的数字镜像构建方法和系统。

背景技术

数字化转型过程中，数字镜像是重中之重，数字镜像是对现实世界的物理对象、系统或流程的虚拟表示。面对分散在多个物联网云平台的海量的设备数据，如何使用这些跨平台的设备数据，构建一个满足业务场景的数字镜像，将客观存在的一组相关事物及其关联关系进行一个可视化、数字化的展示，是一个亟需解决的技术问题。

现有物联网平台更多的是对设备数据和网络状态的实时监控和报警，而对设备数据的复杂业务分析，通常也是根据业务需求进行定制开发后进行展示，无法快速支撑不同的业务需求，缺少由用户自主构建体现业务全局、融合多物联网数据的可视化数字镜像。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种融合多物联网数据的数字镜像构建方法和系统，用以解决现有缺少可视化高效构建多物联网数据的数字镜像的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种融合多物联网数据的数字镜像构建方法，包括如下步骤：

获取多物联网设备数据，并根据设备所属产品，获取产品的存储数据源，解析设备数据后保存至数据源中；

基于接收的数字镜像创建指令，生成当前租户的初始数字镜像记录，创建一张带有根节点的数字镜像画布，基于根节点添加一级事物节点，基于当前级事物节点添加下一级的事物节点，事物节点的层级用于映射产品与设备、设备与子设备的层级关系；基于事物节点添加实测点，建立实测点与设备属性的绑定关系；基于事物节点和实测点添加虚测点，配置虚测点的计算任务；实时更新当前租户的数字镜像记录，得到最终的数字镜像画布；

接收数字镜像发布指令，校验通过后设置发布状态为已发布，并根据接收到的当前数字镜像标识，调用数据接口基于实测点与设备属性的绑定关系从数据源中取出实测点的最新数值并基于虚测点的计算任务计算出虚测点的结果值，展示在最终的数字镜像画布中。

基于上述方法的进一步改进，当前租户的初始数字镜像记录包括数字镜像结构数据，初始仅包含根节点对应的节点数据；

根节点属于事物节点，事物节点的下一级节点包括：事物节点、实测点和虚测点；其中，实测点和虚测点是叶子节点；

实时更新当前租户的数字镜像记录，包括：增加或更新数字镜像结构数据中的连线数据和节点数据；其中，

连线数据展现为带箭头的连线，由当前节点指向下一级节点，包括：连线标识、来源节点标识、来源节点连线位置、目标节点标识、目标节点连线位置；

节点数据用于展现不同类型的节点，包括：节点标识、父节点标识、节点类型、是否根节点、节点名称、节点路径、节点自定义属性、数据源属性、测点映射属性、测点类型、计算任务属性；

节点类型包括：事物节点和测点，测点类型包括实测点和虚测点；通过构造连线数据，以及节点数据中父节点标识、节点路径建立节点间关联。

基于上述方法的进一步改进，基于根节点添加一级事物节点，基于当前级事物节点添加下一级的事物节点，包括：

基于选中的根节点，选择添加事物节点指令，生成新的节点数据和连线数据，基于连线数据从根节点以一根带箭头的连线指向新添加的一级事物节点，基于选中的当前级事物节点，选择添加事物节点指令，添加下一级的事物节点；

基于选中的根节点或事物节点，显示事物信息框，用于修改事物节点的缺省名称，自定义节点属性及其常量值；

基于选中的根节点或事物节点，获取产品名称，对应获取产品所有设备、设备属性和/或子设备、子设备属性的标识、名称、上级标识，封装成树状结构数据返回至前端界面，在前端界面按树状层级关系，将设备和/或子设备封装成事物节点和/或下一级的事物节点，将设备属性和/或子设备属性封装成实测点，与所属设备和/或子设备对应的事物节点建立关联，树状结构数据中的第一级事物节点与选中的根节点或事物节点建立关联；

读取当前租户的模板库，获取事物模板名称及对应的模板结构数据，从模板库中选择事物模板，拖拽至选中的根节点或事物节点上，将所选事物模板的模板结构数据加入当前的数字镜像结构数据中，模板结构数据中的第一级事物节点与选中的根节点或事物节点建立关联。

基于上述方法的进一步改进，基于事物节点添加实测点，建立实测点与设备属性的绑定关系，包括：

基于选中的事物节点，选择引用设备指令，在弹出窗口获取当前租户可访问的数据源、产品和设备信息，根据选择的信息，关联所选产品物模型，取出所选设备下所有的属性和/或子设备、子设备属性，封装成树状结构数据返回至前端界面，在前端界面按树状层级关系，将子设备封装成事物节点，将设备属性和/或子设备属性封装成实测点，与所属设备和/或子设备对应的事物节点建立关联，树状结构数据中的第一级事物节点与选中的事物节点建立关联；

基于选中的事物节点，选择添加测点指令，生成新的节点数据和连线数据，基于连线数据从事物节点以一根带箭头的连线指向新添加的测点；选中新添加的测点，显示测点信息框，包括测点名称、测点类型、测点映射的配置；

测点类型默认设置为实测点，测点映射的配置包括数据源名称、产品名称、设备名称和设备属性，获取当前租户可访问的数据源和产品信息，级联显示设备和/或子设备名称、设备属性和/或子设备属性，根据选择的信息，建立实测点与设备属性的绑定关系。

基于上述方法的进一步改进，基于事物节点和实测点添加虚测点，配置虚测点的计算任务，是采用基于选中的事物节点，选择添加测点指令，添加一个新测点，在测点信息框中设置测点类型为虚测点，显示出计算任务的配置；

计算任务的配置包括：参数定义、计算公式和执行条件；其中，在参数定义中添加参数，读取当前数字镜像画布中所有实测点数据，选择1个或多个实测点作为参数，根据实测点名称生成匹配的参数变量名或随机变量名；在计算公式中生成包含匹配的参数变量名的公式，根据预置函数，修改公式或自定义编辑公式；基于参数，配置执行条件。

基于上述方法的进一步改进，校验通过后设置发布状态为已发布，包括：

识别数字镜像画布中是否至少存在一个实测点，如果存在，对事务节点、实测点和虚测点的配置信息进行校验，如果校验通过，设置发布状态为已发布，如果校验不通过，设置发布状态为未发布，显示提示信息，校验不通过，未发布成功；如果不存在，设置发布状态为未发布，显示提示信息，不包含实测点，未发布成功。

基于上述方法的进一步改进，根据接收到的当前数字镜像标识，调用数据接口基于实测点与设备属性的绑定关系从数据源中取出实测点的最新数值并基于虚测点的计算任务计算出虚测点的结果值，展示在最终的数字镜像画布中，包括如下步骤：

根据当前数字镜像标识，取出数据镜像记录中的数字镜像结构数据，将其中的节点数据转换为节点对象数组；

遍历节点对象数组，取出测点类型为实测点的对象，根据测点映射属性获取实测点绑定的设备属性，根据数据源属性，建立数据源连接，按照时间戳取出属性的最新数值，将最新数值和对应的实测点标识放在结果对象数组中；

遍历节点对象数组，取出测点类型为虚测点的对象，先根据计算任务属性中的参数定义，从结果对象数组中取出与参数定义中参数标识相同的实测点标识对应的最新数值，判断是否符合计算任务属性中的执行条件，如果符合，根据计算任务属性中的计算公式，以及取出的实测点标识对应的最新数值，进行计算得到虚测点的结果值，如果不符合，虚测点的结果值为空，将虚测点标识和结果值放在结果对象数组中；

将结果对象数组转换成Json格式的字符串，返回至前端界面；

在前端界面中，根据相同实测点标识和虚测点标识，将实测点的最新数值和虚测点的结果值设置在对应节点的属性值中，展示在最终的数字镜像画布中。

基于上述方法的进一步改进，设备数据包括：基于标准协议接入的实时设备数据，通过模板上传的离线设备数据，接收边缘端推送的数据报文形式的设备数据，对接外部物联网云平台的SDK而接入的设备数据，通过订阅外部物联网云平台的AMQP消息接收的设备数据。

另一方面，本发明实施例提供了一种融合多物联网数据的数字镜像构建系统包括租户管理模块、用户权限管理模块、智能设备管理模块、时序数据管理模块、数据源配置模块、数字镜像管理模块、数据接口、数字镜像发布模块、模板库管理模块，其中：

租户管理模块，用来由系统管理员创建租户，系统审批员审批租户和租户管理员信息，审批通过后，给租户管理员授予预置的功能菜单；

用户权限管理模块，用来由租户管理员配置角色、用户、用户角色权限和用户菜单权限；

智能设备管理模块，用来配置产品、物模型和设备信息，激活设备，配置设备数据获取方式；

时序数据管理模块，用来配置产品的数据源、存储策略、补录离线数据、管理备份库；

数据源配置模块，用来对配置了存储策略的产品创建对应的数据源，建立数据源与产品的关联关系；

数字镜像管理模块，用来在前端构建和展示符合业务场景的数字镜像，包括：基于根节点添加事物节点，基于事物节点添加下一级的事物节点，映射产品与设备、设备与子设备的层级关系；基于事物节点添加实测点，建立实测点与设备属性的绑定关系；基于事物节点和实测点添加虚测点，配置虚测点的计算任务，得到最终的数字镜像画布；

数据接口，用来基于数据镜像记录中的数字镜像结构数据，根据实测点与设备属性的绑定关系从数据源中取出实测点的最新数值，将最新数值和对应的实测点标识放在结果对象数组中；基于虚测点的计算任务计算出虚测点的结果值，将虚测点标识和结果值放在结果对象数组中；将结果对象数组转换成Json格式的字符串；

数字镜像发布模块，用来发布数字镜像或取消发布数字镜像，当接收到数字镜像发布指令，校验通过后设置发布状态为已发布，调用数据接口获取实测点的最新数值和虚测点的结果值后，展示在数字镜像画布中，当接收到数字镜像取消发布指令，设置发布状态为未发布；

模板库管理模块，用来管理各租户的模板库，包括：新增、修改、删除和导入；其中导入是在已保存的数字镜像画布中，将选中的事物节点及其后续所有子节点作为新的事物模板内容，与接收到的模板名称保存在当前租户的模板库中。

基于上述系统的进一步改进，还包括数据获取和解析模块，用来获取智能设备管理模块中配置的设备数据，并根据设备所属产品，获取产品的存储数据源，根据物模型解析设备数据后保存至数据源中；

设备数据包括：基于标准协议接入的实时设备数据，通过模板上传的离线设备数据，接收边缘端推送的数据报文形式的设备数据，对接外部物联网云平台的SDK而接入的设备数据，通过订阅外部物联网云平台的AMQP消息接收的设备数据。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

1、通过可视化配置方式构建数字镜像，随需而变，直观灵活；

2、通过导入模板、引用设备等方式自动加入事物节点和测点，提升复用度和构建速度；

3、通过数据源、属性的映射和计算任务的配置，自定义关联多设备数据，支持多设备属性间的动态计算，满足复杂数字镜像的业务需求、实时展示最新的设备数据，便于用户分析，提高物联网数据的应用价值；

4、融合不同物联网云平台设备数据，通过租户隔离数据，提高了多来源数据的安全性，便于数据的访问、维护和扩展。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图１为本发明实施例1中融合多物联网数据的数字镜像构建方法流程图；

图2为本发明实施例1中模板库与数字镜像画布的操作示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例1，

本发明的一个具体实施例，公开了一种融合多物联网数据的数字镜像构建方法，如图1所示。包括如下步骤：

S11：获取多物联网设备数据，并根据设备所属产品，获取产品的存储数据源，解析设备数据后保存至数据源中；

多物联网包括自身物联网云平台及外部物联网云平台，通过接入或订阅等方式建立彼此的互联互通。具体来说，多物联网的设备数据包括：

①基于标准协议接入的实时设备数据，接入方式如下：

在物联网融合平台中创建智能设备的档案，包括产品、设备、物模型、设备接入平台后的设备数据存储配置；

创建智能设备档案成功后，生成证书，证书中包括：设备编码、API Key、物模型的属性、事件和服务、协议Broker地址；下载智能设备的设备SDK，设备SDK中包括：接入协议、身份鉴权、设备影子、设备物模型解析；示例性地，接入协议有MQTT（Message QueuingTelemetry Transport，消息队列遥测传输）、CoAP（The Constrained ApplicationProtocol， 受限制的应用协议）、HTTP；

将证书及设备SDK烧录至智能设备中，智能设备证书鉴权通过后，通过对应的接入协议与物联网融合平台进行通信，按照物模型标准上传设备数据至物联网融合平台中；

物联网融合平台接入智能设备数据进行存储管理，解析后汇聚至数据源。

②通过模板上传的离线设备数据，接入方式如下：

下载物联网融合平台中的数据补录模板，模板文件中包含产品标识、设备编码、属性标识、属性值、时间；示例性地，提供CSV、Excel模板；

根据模板上传数据，解析得到模板数据，选择需要导入的时间范围，根据当前用户所属租户获取存储设备数据的数据源，将数据源中相同设备的属性在相同时间范围的数据清空后，根据所选择的时间范围将模板中的数据汇聚至数据源中。

③接收边缘端推送的数据报文形式的设备数据，接入方式如下：

当设备通信链路异常时，当前采集的设备数据会以数据报文的形式保存至边缘端，一旦通信恢复正常，边缘端设备即可重新推送数据报文至物联网融合平台中，解析数据报文后，汇聚至数据源中；

根据对设备网络状态的监控，当通信恢复正常，自动推送失败或存在未推送的情况时，可手工进行推送。

④对接外部物联网云平台的SDK而接入的设备数据，接入方式如下：

在外部物联网云平台上已创建产品、设备、物模型，并完成了设备接入平台后的设备数据存储配置；

在外部物联网云平台上导出包含产品、设备、物模型信息的文件，然后导入物联网融合平台中，维护一套相同的产品、设备、物模型标准信息；

基于外部物联网云平台设备数据存储介质提供的SDK，从存储介质中获取设备数据，汇聚至物联网融合平台的数据源中。

⑤通过订阅外部物联网云平台的AMQP消息接收的设备数据，接入方法如下：

在外部物联网云平台上创建了产品、设备、物模型，并完成了设备接入平台后的数据流转配置，设置转发设备数据至AMQP服务器；

在外部物联网云平台上导出包含产品、设备、物模型信息的文件，然后导入物联网融合平台中，维护一套相同的产品、设备、物模型标准信息；

外部物联网云平台将设备数据转发至AMQP服务器，物联网融合平台订阅AMQP消息，基于外部物联网云平台AMQP服务器提供的SDK，从AMQP服务器中获取设备数据，汇聚至平台的数据源。

需要说明的是，物联网融合平台的数据根据租户进行隔离，提高了多来源数据的安全性，便于数据的访问、维护和扩展。实际情况中根据成本和部署环境确定租户的隔离方案，示例性地，一个租户对应一个数据源，或者多个租户共用一个数据源，根据租户标识进行数据的区分。

由租户管理员配置角色、用户、用户角色权限和用户菜单权限，用户登录物联网融合平台时，在进行用户身份验证时会关联选择租户，登录成功后，用户可访问的数据源、产品根据用户所属的租户标识获取。

S12：基于接收的数字镜像创建指令，生成当前租户的初始数字镜像记录，创建一张带有根节点的数字镜像画布，基于根节点添加一级事物节点，基于当前级事物节点添加下一级的事物节点，事物节点的层级用于映射产品与设备、设备与子设备的层级关系；基于事物节点添加实测点，建立实测点与设备属性的绑定关系；基于事物节点和实测点添加虚测点，配置虚测点的计算任务；实时更新当前租户的数字镜像记录，得到最终的数字镜像画布；

具体来说，接收到数字镜像创建指令后，显示出录入窗口，在接收到录入的数字镜像名称和描述参数后，设置数字镜像结构数据为只有一个缺省名称的根节点数据，生成唯一的数字镜像标识，设置当前时间为创建时间，获取当前租户标识、用户标识，在数据库表中生成一条数字镜像记录，同时在前端界面显示出一张带有缺省名称的根节点的数字镜像画布，其中根节点是静态的事物节点。事物节点的下一级节点包括：事物节点、实测点和虚测点，其中实测点和虚测点是叶子节点。

需要说明的是，完整的数字镜像结构数据包括连线数据和节点数据，其中，连线数据展现为带箭头的连线，由当前节点指向下一级节点，包括：连线标识、来源节点标识、来源节点连线位置、目标节点标识、目标节点连线位置；

需要说明的是，节点连线位置一般分为上、下、左、右4个位置，每个位置会有一个标识，缺省情况节点从左往右排列，一根连线的来源节点连线位置为右，目标节点连线位置为左，通过拖拽连线的两端改变连线位置。

节点数据用于展现不同类型的节点，包括：节点标识、父节点标识、节点类型、是否根节点、节点名称、节点路径、节点自定义属性、数据源属性、测点映射属性、测点类型、计算任务属性；

节点类型包括：事物节点和测点，测点类型包括实测点和虚测点；通过构造连线数据，以及节点数据中父节点标识、节点路径建立节点间关联。

优选地，节点间的横向距离和纵向距离，节点框的高和宽均预设缺省值，在数字镜像画布中提供间距的调整按钮和节点框高宽的调整按钮，从而控制节点间的布局；优选地，根据节点类型和测点类型的不同，对应不同的节点颜色和标识。

为了能随需而变，直观灵活地构建数字镜像，根据物联网中产品、设备、子设备、属性的主从关系，在本实施例中数字镜像画布的事物节点、实测点和虚测点有多种方式添加、配置和删除，每种方式在前端界面变更的同时，在后端实时更新当前租户的数字镜像记录，包括：增加或更新数字镜像结构数据中的连线数据和节点数据。具体方式如下：

①基于根节点添加一级事物节点，基于当前级事物节点添加下一级的事物节点，包括：

基于选中的根节点，选择添加事物节点指令，生成新的节点数据和连线数据，基于连线数据从根节点以一根带箭头的连线指向新添加的一级事物节点，基于选中的当前级事物节点，选择添加事物节点指令，添加下一级的事物节点。

基于选中的根节点或事物节点，显示事物信息框，用于修改事物节点的缺省名称，自定义节点属性及其常量值；示例性地，添加地址、联系人、电话、备注属性及对应的值。

基于选中的根节点或事物节点，获取产品名称，对应获取产品所有设备、设备属性和/或子设备、子设备属性的标识、名称、上级标识，封装成树状结构数据返回至前端界面，在前端界面按树状层级关系，将设备和/或子设备封装成事物节点和/或下一级的事物节点，将设备属性和/或子设备属性封装成实测点，与所属设备和/或子设备对应的事物节点建立关联，树状结构数据中的第一级事物节点与选中的根节点或事物节点建立关联；

优选地，识别选中的根节点或事物节点名称是否是缺省名称，如果是缺省名称，可显示出选择产品的界面，获取当前租户可访问的产品列表，根据所选的产品名称作为当前的事物节点名称，同时获取产品所有设备、设备属性和/或子设备、子设备属性的标识、名称、上级标识，如果不是缺省名称，可将修改后的事物节点名称作为产品名称进行自动化查询，如果未查询到，显示当前租户可访问的产品列表，以便当前用户选择。获取数据时自动过滤掉当前数字镜像画布中已存在的事物节点和实测点，同时批量增加不重复的事物节点和实测点，减少配置时间。

如图2所示，基于当前数字镜像画布，通过拖拽方式导入当前租户可访问的事物模板，包括：读取当前租户的模板库，获取事物模板名称及对应的模板结构数据，从模板库中选择事物模板，拖拽至选中的根节点或事物节点的边框范围内，将所选事物模板的模板结构数据加入当前的数字镜像结构数据中，模板结构数据中的第一级事物节点与选中的根节点或事物节点建立关联，这种方式复用度高，构建速度快，模板中已配置好的事物节点和实测点信息，也无需重复配置，一个用户配置好，当前租户下所有用户都可直接使用。

需要说明的是，拖拽时，若未拖拽至选中的根节点或事物节点的边框范围内，就松开鼠标，此时模板不会导入到当前数字镜像中，若拖拽至选中的根节点或事物节点的边框范围内，导入的模板缺省挂接在选中的根节点或事物节点的右侧，可拖拽连线的两个端点调整连线位置；当选中的根节点或事物节点在拖拽前已存在下一级节点，则拖拽的事物模板中的第一级事物节点与已存在的下一级节点并列成为选中的根节点或事物节点的下一级节点。

优选地，模板库以分页形式展示当前租户已配置的事物模板，可根据模板名称模糊查询出事物模板，可删除无用的事物模板。事物模板可与数字镜像一样，采用可视化的方式配置和展示，封装为相同的数字镜像结构数据，存储在一个大字段中；也可以按模板标识和节点类型，存储在一张表或者多张具有关联字段的表中；不管以何种方式存储，都可以将取到的事物模板相关数据封装为具有层级关系的模板结构数据，在前端界面按照数字镜像结构数据封装为连线数据和节点数据，加入当前的数字镜像结构数据中，并将其中第一级事物节点与选中的根节点或事物节点建立关联即可。

需要说明的是，模板库中的事物模板可以在数字镜像中将部分节点提取出来，另存为事物模板，从而快速扩充模板库，图2给出了简单的示意图。

具体来说，基于选中的事物节点，选择另存为模板，输入事物模板名称后，按层级显示出所选的事物节点及其后续所有子节点，将勾选的节点封装为Json格式的字符串传入后台，后台解析字符串得到模板数据，按照模板数据的存储方式，与事物模板名称、当前租户标识一起保存为一个新的事物模板。

需要说明的是，事物模板中至少要有一个事物节点，多个事物节点之间、事物节点与实测点之间存在直接的上下级关联，事物节点和实测点中的配置自动保存在模板中，从而提高了复用度，加快了构建速度。

在数字镜像画布中，通过事物节点的层级来映射产品与设备、设备与子设备的层级关系，也直观体现了设备、子设备和属性的分布情况。

②基于事物节点添加实测点，建立实测点与设备属性的绑定关系。

基于选中的事物节点，选择引用设备指令，在弹出窗口获取当前租户可访问的数据源、产品和设备信息，根据选择的信息，关联所选产品物模型，取出所选设备下所有的属性和/或子设备、子设备属性，封装成树状结构数据返回至前端界面，在前端界面按树状层级关系，将子设备封装成事物节点，将设备属性和/或子设备属性封装成实测点，与所属设备和/或子设备对应的事物节点建立关联，树状结构数据中的第一级事物节点与选中的事物节点建立关联；这种方式可同时批量生成实测点，提高配置效率。

需要说明的是，产品与数据源一一对应，如果先选择数据源，会自动显示出对应的产品名称，如果先选择产品，也会自动显示出对应的数据源；一个产品有多个设备，一个设备可能有多个子设备，所以根据选择的产品，会级联显示出该产品下的设备，再根据所选择的设备，关联物模型，级联显示出设备的属性和/或子设备、子设备属性。

优选地，根据所选产品的标识获取设备和/或子设备信息时，同样过滤掉当前画布中已添加的相同产品的设备和/或子设备；获取所选设备和/或子设备下所有的属性和/或子设备属性时，过滤掉当前画布中已添加的属性，避免事物节点和实测点的重复添加，提高数字镜像配置的准确率。

基于选中的事物节点，选择添加测点指令，生成新的节点数据和连线数据，基于连线数据从事物节点以一根带箭头的连线指向新添加的测点；选中新添加的测点，显示测点信息框，包括测点名称、测点类型、测点映射的配置；这种方式可针对性地建立实测点与设备属性的关系。

测点类型默认设置为实测点，测点映射的配置包括数据源名称、产品名称、设备名称和设备属性，获取当前租户可访问的数据源和产品信息，级联显示设备和/或子设备名称、设备属性和/或子设备属性，根据选择的信息，建立实测点与设备属性的绑定关系。

③基于事物节点和实测点添加虚测点，配置虚测点的计算任务。

基于选中的事物节点，选择添加测点指令，添加一个新测点，在测点信息框中设置测点类型为虚测点，显示出计算任务的配置。

计算任务的配置包括：参数定义、计算公式和执行条件；表示在符合执行条件的情况下，根据计算公式计算出虚测点的结果值，比如设备的总电压、总电流、总功率、损耗。其中，在参数定义中添加参数，读取当前数字镜像画布中所有实测点数据，选择1个或多个实测点作为参数，根据实测点名称生成匹配的参数变量名或随机变量名；在计算公式中生成包含匹配的参数变量名的公式，根据预置函数，修改公式或自定义编辑公式；基于参数，配置执行条件。

示例性地，内置有与实测点名称匹配的参数变量名，当实测点名称中含有“电流”，生成的参数变量名为“I”；当实测点名称中含有“电压”，生成的参数变量名为“U”；当实测点名称中含有“电阻”，生成的参数变量名为“R”；如果实测点名称无可匹配的内置参数变量名，生成的参数变量名为随机的英文字母，均可自定义修改。

优选地，根据内置的参数变量名，定义通用的计算公式，方便用户使用，提高自动化能力和校验通过率。

计算公式包括：单相电阻类电功率=电压U*电流I，单相电机类电功率=电压U*电流I*功率因数COSΦ，三相电阻类电功率（星形接法）=1.732*线电压U*线电流I，三相电阻类电功率（角形接法）=3*相电压U*相电流I，三相电机类电功率（Y型接法）=1.732*线电压U*线电流I*功率因数COSΦ，三相电机类电功率（角形接法）=3*相电压U*相电流I*功率因数COSΦ；优选地，可以内置不同的功率因数常量值。

需要说明的是，计算公式和执行条件支持自定义配置，支持常用的数字运算符，包括：大于>、小于<、大于等于≥、小于等于≤、不等于≠、等于=、加法+、减法-、乘法*、除法/、英文括号()；还支持预置的函数，示例性地，greatest(array:numbers)表示对多个输入参数取最大值，least(array:numbers)表示对多个输入参数取最小值。

④基于事物节点、实测点和虚测点，调整节点间层级关系。

将选中的事物节点或实测点或虚测点作为初始节点，拖拽至目标事物节点上，则选中的事物节点及其后续子节点挂接到目标事物节点的下一级，同时更新数字镜像结构数据中涉及选中的事物节点及目标事物节点的连线数据和节点数据。

需要注意的是，因实测点和虚测点是叶子节点，不能再挂接任何类型的节点，节点间的拖拽与导入模板时的拖拽一样。

⑤删除事物节点、实测点和虚测点。

选中任意一个节点，当接收到删除指令后，删除所选节点及其后续所有子节点。

在构建数字镜像时，每执行完一个操作，数字镜像画布会自动保存，实时更新当前租户的数字镜像记录，需要注意的是，如果是在配置事物节点、测点映射和计算任务，在保存之前，根据当前操作界面的信息进行校验，包括：非空、非法字符的校验，是否存在未定义的参数、计算公式是否合法性。校验不通过，显示提示信息，便于定位修改；校验通过后，增加或更新数字镜像结构数据中的连线数据和节点数据，将最新的数字镜像结构数据封装为Json格式的字符串传入后台，更新当前租户的数字镜像记录中的数字镜像结构数据。

优选地，在数字镜像画布操作中还提供：画布放大、画布缩小、画布窗口全屏/退出全屏、搜索定位、测点过滤、节点统计的操作。

其中画布放大、画布缩小、画布窗口全屏/退出全屏可以根据数字镜像中节点的数量或显示屏幕的大小进行适应性调整，便于用户查看；

搜索定位操作根据选择的事物或测点的搜索类型，自动显示出当前画布中该类型的节点信息，再根据选择的节点信息，在画布中定位该节点，同时展开该节点信息框，便于用户快速定位节点，直接进行属性配置的修改。

测点过滤操作包括：全部测点、实测点和虚测点，根据测点类型进行区分显示。示例性地，当勾选全部测点时，显示所有的实测点和虚测点；当勾选实测点时，显示测点类型为实测点的节点，隐藏测点类型为虚测点的节点；当勾选虚测点时，显示测点类型为虚测点的节点，隐藏测点类型为实测点的节点。

节点统计操作包括：根据节点类型统计事物节点的数量，根据测点类型统计实测点、虚测点的节点数量。

因物联网融合平台已汇聚了不同物联网的设备数据，所以在同一个数据镜像中，通过在线的可视化配置方式建立当前租户下不同设备的实测点，以用户关注的业务视角展示多物联网数据，根据自定义的公式计算出虚测点，满足复杂数字镜像的业务需求。

S13：接收数字镜像发布指令，校验通过后设置发布状态为已发布，并根据接收到的当前数字镜像标识，调用数据接口基于实测点与设备属性的绑定关系从数据源中取出实测点的最新数值并基于虚测点的计算任务计算出虚测点的结果值，展示在最终的数字镜像画布中。

具体来说，考虑到数字镜像画布中事物节点是静态节点，实测点和虚测点是动态节点，需要调用数据接口获取数据和计算数据，因此，在执行数字镜像发布指令时，识别数字镜像画布中是否至少存在一个实测点，如果存在，对事务节点、实测点和虚测点的配置信息进行校验，如果校验通过，设置发布状态为已发布，如果校验不通过，设置发布状态为未发布，显示提示信息，校验不通过，未发布成功；如果不存在，设置发布状态为未发布，显示提示信息，不包含实测点，未发布成功。

校验通过后设置发布状态为已发布，同时根据接收到的当前数字镜像标识，调用数据接口取出实测点的最新数值并计算出虚测点的结果值，包括如下步骤：

根据当前数字镜像标识，取出数据镜像记录中的数字镜像结构数据，将其中的节点数据转换为节点对象数组；

遍历节点对象数组，取出测点类型为实测点的对象，根据测点映射属性获取实测点绑定的设备属性，根据数据源属性，建立数据源连接，按照时间戳取出属性的最新数值，将最新数值和对应的实测点标识放在结果对象数组中；

遍历节点对象数组，取出测点类型为虚测点的对象，先根据计算任务属性中的参数定义，从结果对象数组中取出与参数定义中参数标识相同的实测点标识对应的最新数值，判断是否符合计算任务属性中的执行条件，如果符合，根据计算任务属性中的计算公式，以及取出的实测点标识对应的最新数值，进行计算得到虚测点的结果值，如果不符合，虚测点的结果值为空，将虚测点标识和结果值放在结果对象数组中；

将结果对象数组转换成Json格式的字符串，返回至前端界面；

在前端界面中，根据相同实测点标识和虚测点标识，将实测点的最新数值和虚测点的结果值设置在对应节点的属性值中，展示在最终的数字镜像画布中。

需要说明的是，数字镜像发布成功后，显示的数值与数字镜像画布中的节点均不允许修改，当取消发布时，不再显示数值，可以修改数字镜像画布，重新发布时，同样至少有一个实测点，并再次对每个节点进行校验，校验通过后发布成功。

优选地，对于已经发布的数字镜像，提供自动刷新操作，根据预置的时间间隔，自动定时调用数据接口取出实测点的最新数值和虚测点的结果值，更新展示在数字镜像中。

预置的时间间隔根据设备数据的获取方式、接收时间间隔及数字镜像的需求确定，示例性地，设置时间间隔为5秒。

与现有技术相比，本实施例提供的一种融合多物联网数据的数字镜像构建方法，通过可视化配置方式构建数字镜像，随需而变，直观灵活；通过导入模板、引用设备等方式自动加入事物节点和测点，提升复用度和构建速度；基于租户展示各自的模板和数字镜像，在提升数据安全性的同时提高了数据的查询效率；通过数据源、属性的映射和计算任务的配置，自定义关联多设备数据，支持多设备属性间的实时计算，满足复杂数字镜像的业务需求、实时展示最新的设备数据，便于用户分析，提高物联网数据的应用价值。

实施例2，

提供一种融合多物联网数据的数字镜像构建系统，从而实现实施例1中的数字镜像构建方法。各模块的具体实现方式参照实施例1中的相应描述。该系统包括：租户管理模块、用户权限管理模块、智能设备管理模块、时序数据管理模块、数据源配置模块、数字镜像管理模块、数据接口、数字镜像发布模块、模板库管理模块，其中：

租户管理模块，用来由系统管理员创建租户，系统审批员审批租户和租户管理员信息，审批通过后，给租户管理员授予预置的功能菜单；

用户权限管理模块，用来由租户管理员配置角色、用户、用户角色权限和用户菜单权限；

智能设备管理模块，用来配置产品、物模型和设备信息，激活设备，配置设备数据获取方式；

时序数据管理模块，用来配置产品的数据源、存储策略、补录离线数据、管理备份库；

数据源配置模块，用来对配置了存储策略的产品创建对应的数据源，建立数据源与产品的关联关系；

数字镜像管理模块，用来在前端构建和展示符合业务场景的数字镜像，包括：基于根节点添加事物节点，基于事物节点添加下一级的事物节点，映射产品与设备、设备与子设备的层级关系；基于事物节点添加实测点，建立实测点与设备属性的绑定关系；基于事物节点和实测点添加虚测点，配置虚测点的计算任务，得到最终的数字镜像画布；

数据接口，用来基于已发布的数据镜像记录中的数字镜像结构数据，根据实测点与设备属性的绑定关系从数据源中取出实测点的最新数值，将最新数值和对应的实测点标识放在结果对象数组中；基于虚测点的计算任务计算出虚测点的结果值，将虚测点标识和结果值放在结果对象数组中；将结果对象数组转换成Json格式的字符串；

数字镜像发布模块，用来发布数字镜像或取消发布数字镜像，当接收到数字镜像发布指令，校验通过后设置发布状态为已发布，调用数据接口获取实测点的最新数值和虚测点的结果值后，展示在数字镜像画布中，当接收到数字镜像取消发布指令，设置发布状态为未发布；

模板库管理模块，用来管理各租户的模板库，包括：新增、修改、删除和导入；其中导入是在已保存的数字镜像画布中，将选中的事物节点及其后续所有子节点作为新的事物模板内容，与接收到的模板名称保存在当前租户的模板库中。

需要说明的是，租户管理员配置的用户根据授予的角色及菜单权限进行系统功能模块的操作，示例性的，拥有设备管理员角色的用户可以操作智能设备管理模块，拥有数据分析员角色的用户可以操作时序数据管理模块、数据源配置模块和数字镜像管理模块。

进一步地，该系统还包括数据获取和解析模块，用来获取智能设备管理模块中配置的设备数据，并根据设备所属产品，获取产品的存储数据源，根据物模型解析设备数据后保存至数据源中；设备数据包括：基于标准协议接入的实时设备数据，通过模板上传的离线设备数据，接收边缘端推送的数据报文形式的设备数据，对接外部物联网云平台的SDK而接入的设备数据，通过订阅外部物联网云平台的AMQP消息接收的设备数据。

实施时，用户登录物联网融合平台时，根据当前用户所属租户获取可访问的数字镜像，当接收到数字镜像点击指令时，获取当前数字镜像标识，识别当前数字镜像的发布状态，如果为未发布状态，取出数字镜像结构数据，转换成Json格式的字符串返回至前端界面，前端界面解析字符串，生成数字镜像画布并可修改；如果为已发布状态，在取出数字镜像结构数据的同时，调用数据接口取出实测点的最新数值和虚测点的结果值，前端界面解析数据镜像结构数据的字符串时，根据相同节点标识，将实测点的最新数值和虚测点的结果值赋给对应节点，生成带有数值的数字镜像画布，数值和数字镜像画布均不允许修改。当接收到数字镜像创建指令时，按照实施例1中的方法构建及发布数字镜像。

与现有技术相比，本实施例提供的一种融合多物联网数据的数字镜像构建系统，融合不同物联网云平台设备数据，并通过租户隔离数据，提高了多来源数据的安全性，便于数据的访问、维护和扩展，在监控设备数据和网络状态的同时，通过在线的可视化配置方式直观灵活地构建数字镜像，以用户关注的业务视角展示多物联网数据，通过选择、拖拽的方式提供便利的数据映射和节点构建方式，支持多设备属性间的实时计算，从一个物联网平台扩展到多个物联网融合平台，满足复杂数字镜像的业务需求，快速支撑数字化转型，给用户带来高可用的业务系统和高价值的业务数据。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种融合多物联网数据的数字镜像构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取多物联网设备数据，并根据所述设备所属产品，获取产品的存储数据源，解析所述设备数据后保存至所述数据源中；

基于接收的数字镜像创建指令，生成当前租户的初始数字镜像记录，创建一张带有根节点的数字镜像画布，基于根节点添加一级事物节点，基于当前级事物节点添加下一级的事物节点，事物节点的层级用于映射产品与设备、设备与子设备的层级关系；基于事物节点添加实测点，建立所述实测点与设备属性的绑定关系；基于事物节点和实测点添加虚测点，配置所述虚测点的计算任务；实时更新当前租户的数字镜像记录，得到最终的数字镜像画布；

接收数字镜像发布指令，校验通过后设置发布状态为已发布，并根据接收到的当前数字镜像标识，调用数据接口基于实测点与设备属性的绑定关系从所述数据源中取出实测点的最新数值并基于虚测点的计算任务计算出虚测点的结果值，展示在最终的数字镜像画布中。

2.根据权利要求1所述的融合多物联网数据的数字镜像构建方法，其特征在于，所述当前租户的初始数字镜像记录包括数字镜像结构数据，初始仅包含根节点对应的节点数据；

所述根节点属于事物节点，事物节点的下一级节点包括：事物节点、实测点和虚测点；其中，实测点和虚测点是叶子节点；

所述实时更新当前租户的数字镜像记录，包括：增加或更新数字镜像结构数据中的连线数据和节点数据；其中，

所述连线数据展现为带箭头的连线，由当前节点指向下一级节点，包括：连线标识、来源节点标识、来源节点连线位置、目标节点标识和目标节点连线位置；

所述节点数据用于展现不同类型的节点，包括：节点标识、父节点标识、节点类型、是否根节点、节点名称、节点路径、节点自定义属性、数据源属性、测点映射属性、测点类型和计算任务属性；

所述节点类型包括：事物节点和测点，测点类型包括实测点和虚测点；通过构造连线数据，以及节点数据中父节点标识、节点路径建立节点间关联。

3.根据权利要求2所述的融合多物联网数据的数字镜像构建方法，其特征在于，所述基于根节点添加一级事物节点，基于当前级事物节点添加下一级的事物节点，包括：

基于选中的根节点，选择添加事物节点指令，生成新的节点数据和连线数据，基于所述连线数据从所述根节点以一根带箭头的连线指向新添加的一级事物节点，基于选中的当前级事物节点，选择添加事物节点指令，添加下一级的事物节点；

基于选中的根节点或事物节点，显示事物信息框，用于修改事物节点的缺省名称，自定义节点属性及其常量值；

基于选中的根节点或事物节点，获取产品名称，对应获取所述产品所有设备、设备属性和/或子设备、子设备属性的标识、名称、上级标识，封装成树状结构数据返回至前端界面，在前端界面按树状层级关系，将所述设备和/或子设备封装成事物节点和/或下一级的事物节点，将所述设备属性和/或子设备属性封装成实测点，与所属设备和/或子设备对应的事物节点建立关联，树状结构数据中的第一级事物节点与选中的根节点或事物节点建立关联；

读取当前租户的模板库，获取事物模板名称及对应的模板结构数据，从模板库中选择事物模板，拖拽至选中的根节点或事物节点上，将所选事物模板的模板结构数据加入当前的数字镜像结构数据中，所述模板结构数据中的第一级事物节点与选中的根节点或事物节点建立关联。

4.根据权利要求2所述的融合多物联网数据的数字镜像构建方法，其特征在于，所述基于事物节点添加实测点，建立所述实测点与设备属性的绑定关系，包括：

基于选中的事物节点，选择引用设备指令，在弹出窗口获取当前租户可访问的数据源、产品和设备信息，根据选择的信息，关联所选产品物模型，取出所选设备下所有的属性和/或子设备、子设备属性，封装成树状结构数据返回至前端界面，在前端界面按树状层级关系，将所述子设备封装成事物节点，将所述设备属性和/或子设备属性封装成实测点，与所属设备和/或子设备对应的事物节点建立关联，树状结构数据中的第一级事物节点与选中的事物节点建立关联；

基于选中的事物节点，选择添加测点指令，生成新的节点数据和连线数据，基于所述连线数据从所述事物节点以一根带箭头的连线指向新添加的测点；选中新添加的测点，显示测点信息框，包括测点名称、测点类型、测点映射的配置；

测点类型默认设置为实测点，测点映射的配置包括数据源名称、产品名称、设备名称和设备属性，获取当前租户可访问的数据源和产品信息，级联显示设备和/或子设备名称、设备属性和/或子设备属性，根据选择的信息，建立所述实测点与设备属性的绑定关系。

5.根据权利要求4所述的融合多物联网数据的数字镜像构建方法，其特征在于，所述基于事物节点和实测点添加虚测点，配置所述虚测点的计算任务，是采用基于选中的事物节点，选择添加测点指令，添加一个新测点，在所述测点信息框中设置测点类型为虚测点，显示出计算任务的配置；

所述计算任务的配置包括：参数定义、计算公式和执行条件；其中，在所述参数定义中添加参数，读取当前数字镜像画布中所有实测点数据，选择1个或多个实测点作为所述参数，根据实测点名称生成匹配的参数变量名或随机变量名；在所述计算公式中生成包含所述匹配的参数变量名的公式，根据预置函数，修改公式或自定义编辑公式；基于所述参数，配置执行条件。

6.根据权利要求5所述的融合多物联网数据的数字镜像构建方法，其特征在于，所述校验通过后设置发布状态为已发布，包括：

识别数字镜像画布中是否至少存在一个实测点，如果存在，对事务节点、实测点和虚测点的配置信息进行校验，如果校验通过，设置发布状态为已发布，如果校验不通过，设置发布状态为未发布，显示提示信息，校验不通过，未发布成功；如果不存在，设置发布状态为未发布，显示提示信息，不包含实测点，未发布成功。

7.根据权利要求2所述的融合多物联网数据的数字镜像构建方法，其特征在于，所述根据接收到的当前数字镜像标识，调用数据接口基于实测点与设备属性的绑定关系从所述数据源中取出实测点的最新数值并基于虚测点的计算任务计算出虚测点的结果值，展示在最终的数字镜像画布中，包括如下步骤：

根据当前数字镜像标识，取出数据镜像记录中的数字镜像结构数据，将其中的节点数据转换为节点对象数组；

遍历节点对象数组，取出测点类型为实测点的对象，根据测点映射属性获取实测点绑定的设备属性，根据数据源属性，建立数据源连接，按照时间戳取出属性的最新数值，将所述最新数值和对应的实测点标识放在结果对象数组中；

遍历节点对象数组，取出测点类型为虚测点的对象，先根据计算任务属性中的参数定义，从所述结果对象数组中取出与参数定义中参数标识相同的实测点标识对应的最新数值，判断是否符合计算任务属性中的执行条件，如果符合，根据计算任务属性中的计算公式，以及取出的实测点标识对应的最新数值，进行计算得到虚测点的结果值，如果不符合，虚测点的结果值为空，将虚测点标识和结果值放在结果对象数组中；

将所述结果对象数组转换成Json格式的字符串，返回至前端界面；

在前端界面中，根据相同实测点标识和虚测点标识，将实测点的最新数值和虚测点的结果值设置在对应节点的属性值中，展示在最终的数字镜像画布中。

8.根据权利要求1-7任一所述的融合多物联网数据的数字镜像构建方法，其特征在于，所述设备数据包括：基于标准协议接入的实时设备数据，通过模板上传的离线设备数据，接收边缘端推送的数据报文形式的设备数据，对接外部物联网云平台的SDK而接入的设备数据，通过订阅外部物联网云平台的AMQP消息接收的设备数据。

9.一种融合多物联网数据的数字镜像构建系统，其特征在于，包括租户管理模块、用户权限管理模块、智能设备管理模块、时序数据管理模块、数据源配置模块、数字镜像管理模块、数据接口、数字镜像发布模块和模板库管理模块，其中：

租户管理模块，用来由系统管理员创建租户，系统审批员审批租户和租户管理员信息，审批通过后，给租户管理员授予预置的功能菜单；

用户权限管理模块，用来由租户管理员配置角色、用户、用户角色权限和用户菜单权限；

智能设备管理模块，用来配置产品、物模型和设备信息，激活设备，配置设备数据获取方式；

时序数据管理模块，用来配置产品的数据源、存储策略、补录离线数据、管理备份库；

数据源配置模块，用来对配置了存储策略的产品创建对应的数据源，建立数据源与产品的关联关系；

数字镜像管理模块，用来在前端构建和展示符合业务场景的数字镜像，包括：基于根节点添加事物节点，基于事物节点添加下一级的事物节点，映射产品与设备、设备与子设备的层级关系；基于事物节点添加实测点，建立所述实测点与设备属性的绑定关系；基于事物节点和实测点添加虚测点，配置所述虚测点的计算任务，得到最终的数字镜像画布；

数据接口，用来基于数据镜像记录中的数字镜像结构数据，根据实测点与设备属性的绑定关系从数据源中取出实测点的最新数值，将所述最新数值和对应的实测点标识放在结果对象数组中；基于虚测点的计算任务计算出虚测点的结果值，将虚测点标识和结果值放在结果对象数组中；将所述结果对象数组转换成Json格式的字符串；

数字镜像发布模块，用来发布数字镜像或取消发布数字镜像，当接收到数字镜像发布指令，校验通过后设置发布状态为已发布，调用数据接口获取实测点的最新数值和虚测点的结果值后，展示在数字镜像画布中，当接收到数字镜像取消发布指令，设置发布状态为未发布；

模板库管理模块，用来管理各租户的模板库，包括：新增、修改、删除和导入；其中导入是在已保存的数字镜像画布中，将选中的事物节点及其后续所有子节点作为新的事物模板内容，与接收到的模板名称保存在当前租户的模板库中。

10.根据权利要求9所述的融合多物联网数据的数字镜像构建系统，其特征在于，还包括数据获取和解析模块，用来获取智能设备管理模块中配置的设备数据，并根据所述设备所属产品，获取产品的存储数据源，根据物模型解析设备数据后保存至所述数据源中；

所述设备数据包括：基于标准协议接入的实时设备数据，通过模板上传的离线设备数据，接收边缘端推送的数据报文形式的设备数据，对接外部物联网云平台的SDK而接入的设备数据，通过订阅外部物联网云平台的AMQP消息接收的设备数据。

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