CN113630462B - 一种数据中台实现设备下控的方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数据中台实现设备下控的方法与系统，属于轨道交通技术领域，本发明提供的一种数据中台实现设备下控的方法，包括：首先建立数据中台与工控设备的通讯连接，然后获取工控设备的操作指令并对操作指令进行原子化包装得到原子化数据下控请求，最后数据中台根据原子化数据下控请求控制工控设备。本发明通过将工控设备的操作指令进行原子化包装得到原子化数据下控请求，利用数据中台根据原子化数据下控请求控制所有的工控设备，可以通过只操作数据中台远程控制工控设备，使工控设备操作的响应时间大大缩短，并且可以减少现场工作人员的数量，帮助地铁运营公司降低人力成本。

Description

一种数据中台实现设备下控的方法与系统

技术领域

本发明属于轨道交通技术领域，更具体地说，是涉及一种数据中台实现设备下控的方法与系统。

背景技术

轨道交通的作用是服务于区域发展，促进区域间的资源交流及经济发展；服务于城市发展,促进城市发展方式及城市结构转变；服务于城市居民,为其提供方便高效的生活方式。城市轨道交通应引导城市向更好的服务城市居民，更适于和谐和可持续发展的方向前进。目前，我国各大中型城市相继投入巨资开始城市轨道交通建设，因此必须对城市轨道交通的运营质量，运营效率引起高度重视。目前轨交行业还是相对于其他行业来说还是比较封闭的，当然这是由于器必须高度保证安全性导致的，无论何时，这一点都不会放松。数据是个非常值得研究的方向。随着轨交列车的运行,列车本身会产生大量的数据,通过轨道和地铁站感知设备的持续监控，通过监控设备的状态信息，可以得到当前列车，地铁站，线路的运营状况，通过阈值的设定得到报警信息，进而判断是否有问题，并据此做出操作，现阶段所有操作都是基于工控设备本身的，也就是需要中心工作人员先找到能够实施操作的现场工作人员，然后再联系现场工作人员并指导其做出操作，这在管理上就出现了断线的可能，即便最终一定能找到工作人员，但是时间也被实实在在的浪费了，更可怕的是，如果错过最佳处理时机，极有可能导致事故的发生，对人民的生命财产造成损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数据中台实现设备下控的方法与系统，旨在解决因需要联系现场工作人员对工控设备进行操作，导致时间浪费，错过事故最佳处理时机的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种数据中台实现设备下控的方法，包括：

步骤1：建立数据中台与工控设备的通讯连接；

步骤2：获取所述工控设备的操作指令；

步骤3：对所述操作指令进行原子化包装得到原子化数据下控请求；所述原子化数据下控请求包括：多个子数据下控操作；

步骤4：所述数据中台根据所述原子化数据下控请求控制所述工控设备。

优选的，所述步骤1：建立数据中台与所述工控设备的通讯连接，包括：

步骤1.1：获取所述工控设备上的串行接口；

步骤1.2：采用ICE104通讯协议建立所述数据中台与所述工控设备的通讯链路。

优选的，所述步骤4：所述数据中台根据所述原子化数据下控请求控制所述工控设备，包括：

步骤4.1：获取数据下控场景；所述数据下控场景包括：并行下发的请求、依次下发的请求、指令必答的请求和指令幂等的请求；

步骤4.2：所述数据中台根据所述数据下控场景对所述原子化数据下控请求进行调控并下达指令。

优选的，所述步骤4.2：所述数据中台根据所述数据下控场景对所述原子化数据下控请求进行调控并下达指令，包括：

当所述数据下控场景为并行下发的请求时，所述数据中台根据所述工控设备的数量，对所述原子化数据下控请求同时下发。

优选的，所述步骤4.2：所述数据中台根据所述数据下控场景对所述原子化数据下控请求进行调控并下达指令，还包括：

当所述数据下控场景为依次下发的请求时，所述数据中台根据所述工控设备对所述原子化数据下控请求依次下发。

优选的，所述步骤4.2：所述数据中台根据所述数据下控场景对所述原子化数据下控请求进行调控并下达指令，还包括：

当所述数据下控场景为指令必答的请求时，所述数据中台根据所述工控设备对所述原子化数据下控请求进行缓存，并配置相应的等待事件。

优选的，所述步骤4.2：所述数据中台根据所述数据下控场景对所述原子化数据下控请求进行调控并下达指令，还包括：

当所述数据下控场景为指令幂等的请求时，所述数据中台根据所述工控设备，利用所述原子化数据下控请求对所述工控设备的状态进行重置。

优选的，所述数据中台跟踪每个子数据下控操作的执行状态，并在所述子数据下控操作执行成功后，调用下一个子数据下控操作，直到所有子数据下控操作成功或者任意一个子数据下控操作失败。

本发明还提供了一种数据中台实现设备下控的系统，包括：

通讯建立模块，用于建立数据中台与工控设备的通讯连接；

操作指令获取模块，用于获取所述工控设备的操作指令；

操作指令原子化包装模块，用于对所述操作指令进行原子化包装得到原子化数据下控请求；所述原子化数据下控请求包括：多个子数据下控操作；

指令下达模块，用于所述数据中台根据所述原子化数据下控请求控制所述工控设备。

本发明提供的一种数据中台实现设备下控的方法与系统的有益效果在于：与现有技术相比，本发明的一种数据中台实现设备下控的方法，包括：建立数据中台与工控设备的通讯连接；获取工控设备的操作指令；对操作指令进行原子化包装得到原子化数据下控请求；数据中台根据原子化数据下控请求控制工控设备。本发明通过将工控设备的操作指令进行原子化包装得到原子化数据下控请求，利用数据中台根据原子化数据下控请求控制所有的工控设备，可以通过只操作数据中台远程控制工控设备，使工控设备操作的响应时间大大缩短，并且可以减少现场工作人员的数量，帮助地铁运营公司降低人力成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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为本发明实施例提供的一种数据中台实现设备下控的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的ICE104协议报文规约图；

图3为本发明实施例提供ICE104在事务处理上的处理过程示意图；

图4为本发明实施例提供的数据下控的原子化显示示意图；

图5为本发明实施例提供的数据下控的串行执行过程示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的目的在于提供一种数据中台实现设备下控的方法与系统，旨在解决因需要联系现场工作人员对工控设备进行操作，导致时间浪费，错过事故最佳处理时机的问题。

数据在数据中台中，从流动的方向上可以分为北向上行和南向下行。

北向上行：指的是数据从采集端通过IT系统涉及的链路，将数据汇总到运营指挥中心的数据中心，具体来讲，数据由各个监控器、感知器等终端设备通过定时，事件触发等方式将设备或者环境目前的状态值上报给网关，网关再推送到消息队列，然后经实时流计算将原始数据进行落盘或者通过嵌入业务逻辑直接对出局进行处理和计算并将结果推送给业务侧(即运营指挥中心)。

南向下行：指的是操作设备的指令以某种数据格式下发到指定的设备，并使设备做出期望的响应，并将响应操作结果给调用者以及回显设备状态。

本发明涉及到的就是数据方向中的南向下行，也被称为数据下控，数据反控。说到底，数据下控是一种设备操作指令的下发，进而通过工控系统实际的操作设备使其产生期望的响应。数据是一种结构化的形式，而指令相对一般更加针对其设备本身，所以本发明需要一种办法来保证以后扩展的规范化和标准化，显然，数据下控是最好的方式。

请参阅图1，为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种数据中台实现设备下控的方法，包括：

S1：建立数据中台与工控设备的通讯连接；在本发明中，工控设备的数量可以是多个也可以是1个。

S1具体包括：S1.1：获取工控设备上的串行接口；S1.2：采用ICE104通讯协议建立数据中台与工控设备的通讯链路。

在实际应用中，本发明将数据中台与所有工控设备进行TCP连接，然后基于ICE104协议实现数据中台对工控设备的遥控和遥测。下面对此进行进一步的说明：协议，是设备提供的可与设备外通讯、交互的方式，现在工控领域比较常用的协议有MQTT，ICE104等等，在本发明中优选ICE104通讯协议。请参阅图2，本发明对ICE104通讯协议做出如下规定和解释。

ice104的消息通讯类型主要分为三类：

U帧：用来进行链路状态控制，长度等于6个字节；

I帧：信息帧，携带ASDU，是下控指令内容的载体，长度必大于6个字节；

S帧：用于对接收到的I帧信息进行确 认 ，长度等于6个字节。

为保障下控指令的原子化执行，本发明采用1帧一应答，即每一个下控指令I帧，必有一个S帧进行确认。

U帧中的发送和接收序号保证指令按顺序执行。

为保证时效性，原子化封装部分，对一次下控的I帧和U帧进行时间差计算，大于15毫秒，视为失败，并向终端用户反馈。

请参阅图4，在本发明中，工控设备包括：多向空调、双向风机、电动调节阀、单向风机和水泵系统等。

S2：获取工控设备的操作指令；在实际应用中，工控设备的操作指令包括：多向空调运行指令、多向空调关闭指令、双向风机正转指示指令、双向风机反转指示指令、双向风机故障指示指令、电动调节阀开阀指示指令、电动调节阀关阀指示指令、单向风机运行指示指令、单向风机故障指示指令、水泵系统水泵运行指令和水泵系统故障指示指令等。

S3：对操作指令进行原子化包装得到原子化数据下控请求；原子化数据下控请求包括：多个子数据下控操作；

数据下控原子化是非常重要的一步，因为工控设备操作全部都是串口通信，将下控设备支持的操作全部一一对应的抽象为一个原子操作，该操作一旦触发必须有结果，要么成功，要么失败,同一设备的某一指令一旦下发，在结果返回之前，设备无法执行下一条指令。该步骤通过将下控点的操作进行原子化包装，为后面对设备下控操作进行管理和调度提供基础能力。数据下控操作原子化之后，数据中台就可以对下控操作进行平台化管理，通过对单次原子化调用过程的状态和返回结果进行跟踪，实现以下特性串行调用，超时重试，错误重试，指令必达，防止重复调用等等。

S4：数据中台根据原子化数据下控请求控制工控设备。

S4具体包括：

S4.1：获取数据下控场景；数据下控场景包括：并行下发的请求、依次下发的请求、指令必答的请求和指令幂等的请求；

S4.2：数据中台根据数据下控场景对原子化数据下控请求进行调控并下达指令。

S4.2具体包括：

当数据下控场景为并行下发的请求时，数据中台根据工控设备的数量，对原子化数据下控请求同时下发。

在实际应用中，数据下控场景为并行下发的请求时，典型场景为并行下发的请求之间无依赖性且数量庞大，比如，1000台电机的开机操作，因为每台电机都是独立的，彼此互不影响，而并行下发，很显然是能够大大缩短响应时间，提高工作效率的。

当数据下控场景为依次下发的请求时，数据中台根据工控设备对原子化数据下控请求依次下发。

在实际应用中，数据下控请求依次下发，只有当前一个请求的返回结果是成功的条件下，数据中台才会下发下一个数据下控请求，直到整个序列全部执行完毕。一旦串行链路上有一个下控请求失败，整个序列会被终止，该指令需求会回显执行状态并报警，然后由操作人员决策下步行动。

当数据下控场景为指令必答的请求时，数据中台根据工控设备对原子化数据下控请求进行缓存，并配置相应的等待事件。

在实际应用中，在数据下控通讯链路不同或者欲下控设备且工控设备无应答的情况下，通过对原子化数据下控请求进行缓存，并在配置好的等待事件或进行下一轮的尝试，以确保指令一定会被下发并被执行。

当数据下控场景为指令幂等的请求时，数据中台根据工控设备，利用原子化数据下控请求对工控设备的状态进行重置。

在本发明中，主要应用于对工控设备状态进行重置的操作，数据下控请求即便发送多次，也不会对设备造成影响业务的改变。

作为本发明实施例的另一种具体的实施方式，在本发明中，数据中台跟踪每个子数据下控操作的执行状态，并在子数据下控操作执行成功后，调用下一个子数据下控操作，直到所有子数据下控操作成功或者任意一个子数据下控操作失败。

请参阅图5，在实际应用中，本发明在应用端业务侧将操作序列UI化，目的是方便工作人员操作和管理。轨道交通是个非常复杂的大系统，集成了很多其他专业的子系统，每个子系统又是有很多设备和元件组成的，每个设备都对外提供很多操作，这就导致了要实现某个功能，可能需要很多操作，这就要求操作人员要有非常丰富的经验和专业知识，这对操作人员提出了很高的要求，而这些繁琐的操作会很消耗很多精力，进而容易造成工作人员的疲劳。因此本发明将原子化数据下控请求进行操作序列UI化可以清楚的表明数据下控串行执行过程。数据中台会跟踪每个子数据下控操作的执行状态，并在成功后一次调用后面的数据下控，直至全部成功或者任何一个节点失败。

本发明通过将工控设备的操作指令进行原子化包装得到原子化数据下控请求，利用数据中台根据原子化数据下控请求控制所有的工控设备，可以通过只操作数据中台远程控制工控设备，使工控设备操作的响应时间大大缩短，并且可以减少现场工作人员的数量，帮助地铁运营公司降低人力成本。

本发明还提供了一种数据中台实现设备下控的系统，包括：

通讯建立模块，用于建立数据中台与工控设备的通讯连接；

操作指令获取模块，用于获取工控设备的操作指令；

操作指令原子化包装模块，用于对操作指令进行原子化包装得到原子化数据下控请求；原子化数据下控请求包括：多个子数据下控操作；

指令下达模块，用于数据中台根据原子化数据下控请求控制工控设备。

本发明提供的一种数据中台实现设备下控的方法与系统的有益效果在于：与现有技术相比，本发明提供的一种数据中台实现设备下控的方法，包括：建立数据中台与工控设备的通讯连接；获取工控设备的操作指令；对操作指令进行原子化包装得到原子化数据下控请求；数据中台根据原子化数据下控请求控制工控设备。本发明通过将工控设备的操作指令进行原子化包装得到原子化数据下控请求，利用数据中台根据原子化数据下控请求控制所有的工控设备，可以通过只操作数据中台远程控制工控设备，使工控设备操作的响应时间大大缩短，并且可以减少现场工作人员的数量，帮助地铁运营公司降低人力成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种数据中台实现设备下控的方法，其特征在于，包括：

步骤1：建立数据中台与工控设备的通讯连接；

所述步骤1：建立数据中台与所述工控设备的通讯连接，包括：

步骤1.1：获取所述工控设备上的串行接口；

步骤1.2：采用ICE104协议建立所述数据中台与所述工控设备的通讯链路；具体的，ICE104协议的消息通讯类型主要分为三类：

U帧：用来进行链路状态控制，长度等于6个字节；

I帧：信息帧，携带ASDU，是下控指令内容的载体，长度必大于6个字节；

S帧：用于对接收到的I帧信息进行确认，长度等于6个字节；为保障下控指令的原子化执行，采用1帧一应答，即每一个下控指令I帧，必有一个S帧进行确认；U帧中的发送和接收序号保证指令按顺序执行；为保证时效性，原子化封装部分，对一次下控的I帧和U帧进行时间差计算，大于15毫秒，视为失败，并向终端用户反馈；

步骤2：获取所述工控设备的操作指令；

步骤3：对所述操作指令进行原子化包装得到原子化数据下控请求；所述原子化数据下控请求包括：多个子数据下控操作；

步骤4：所述数据中台根据所述原子化数据下控请求控制所述工控设备；

所述步骤4：所述数据中台根据所述原子化数据下控请求控制所述工控设备，包括：

步骤4.1：获取数据下控场景；所述数据下控场景包括：并行下发的请求、依次下发的请求、指令必答的请求和指令幂等的请求；

步骤4.2：所述数据中台根据所述数据下控场景对所述原子化数据下控请求进行调控并下达指令；具体的，当所述数据下控场景为并行下发的请求时，所述数据中台根据所述工控设备的数量，对所述原子化数据下控请求同时下发；当所述数据下控场景为依次下发的请求时，所述数据中台根据所述工控设备对所述原子化数据下控请求依次下发；当所述数据下控场景为指令必答的请求时，所述数据中台根据所述工控设备对所述原子化数据下控请求进行缓存，并配置相应的等待事件；当所述数据下控场景为指令幂等的请求时，所述数据中台根据所述工控设备，利用所述原子化数据下控请求对所述工控设备的状态进行重置；所述数据中台跟踪每个子数据下控操作的执行状态，并在所述子数据下控操作执行成功后，调用下一个子数据下控操作，直到所有子数据下控操作成功或者任意一个子数据下控操作失败。

2.一种数据中台实现设备下控的系统，其特征在于，包括：

通讯建立模块，用于建立数据中台与工控设备的通讯连接；

其中，建立数据中台与工控设备的通讯连接的步骤，包括：

步骤1.1：获取所述工控设备上的串行接口；

步骤1.2：采用ICE104协议建立所述数据中台与所述工控设备的通讯链路；具体的，ICE104协议的消息通讯类型主要分为三类：

U帧：用来进行链路状态控制，长度等于6个字节；

I帧：信息帧，携带ASDU，是下控指令内容的载体，长度必大于6个字节；

S帧：用于对接收到的I帧信息进行确认，长度等于6个字节；为保障下控指令的原子化执行，采用1帧一应答，即每一个下控指令I帧，必有一个S帧进行确认；U帧中的发送和接收序号保证指令按顺序执行；为保证时效性，原子化封装部分，对一次下控的I帧和U帧进行时间差计算，大于15毫秒，视为失败，并向终端用户反馈；

操作指令获取模块，用于获取所述工控设备的操作指令；

操作指令原子化包装模块，用于对所述操作指令进行原子化包装得到原子化数据下控请求；所述原子化数据下控请求包括：多个子数据下控操作；

指令下达模块，用于所述数据中台根据所述原子化数据下控请求控制所述工控设备；

其中，所述数据中台根据所述原子化数据下控请求控制所述工控设备的步骤，包括：

步骤4.1：获取数据下控场景；所述数据下控场景包括：并行下发的请求、依次下发的请求、指令必答的请求和指令幂等的请求；

步骤4.2：所述数据中台根据所述数据下控场景对所述原子化数据下控请求进行调控并下达指令；具体的，当所述数据下控场景为并行下发的请求时，所述数据中台根据所述工控设备的数量，对所述原子化数据下控请求同时下发；当所述数据下控场景为依次下发的请求时，所述数据中台根据所述工控设备对所述原子化数据下控请求依次下发；当所述数据下控场景为指令必答的请求时，所述数据中台根据所述工控设备对所述原子化数据下控请求进行缓存，并配置相应的等待事件；当所述数据下控场景为指令幂等的请求时，所述数据中台根据所述工控设备，利用所述原子化数据下控请求对所述工控设备的状态进行重置；所述数据中台跟踪每个子数据下控操作的执行状态，并在所述子数据下控操作执行成功后，调用下一个子数据下控操作，直到所有子数据下控操作成功或者任意一个子数据下控操作失败。

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