CN114371883A - 物联网复合物模型的构建方法和调用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种物联网复合物模型的构建方法和调用系统，可应用于物联网应用技术领域。本发明的构建方法通过先将获取的原子模板的标准物模型的属性信息和服务信息以预设格式存储于云平台，同时在云平台上设置属性信息和服务信息对应的映射关系，从而使后续应用过程中可以准确调用；接着获取标准物模型的配置文件，根据的配置文件、属性信息和服务信息构建原子模板的标准物模型，从而得到业务场景模型的最小单元的标准物模型，然后以原子模板的标准物模型为基本组成元素，构建场景对象的数字孪生体，根据标准物模型和数字孪生体生成物联网复合物模型，使得后续应用直接调用即可，无需重新设计，降低开发成本，同时扩宽物模型的应用场景。
Description
技术领域
本发明涉及物联网应用技术领域，尤其是一种物联网复合物模型的构建方法和调用系统。
背景技术
相关技术中，当前物联网存在碎片化严重、开发周期长、投入成本高、标准不统一等问题，物联网行业已逐步形成通过物模型解决上述难题的业界共识。但现有物模型存在如下局限性：第一、现有物模型标准化程度较低，通常是对单体设备本身的特性进行描述，未关注与其他实体设备的关系，而且不同行业的物模型之间部分元素差异较大，需要开发中间件或者插件进行转换，无法形成统一标准，导致业务物模型重复开发成本大；第二、现有物模型适用范围主要为简单场景，描述复杂模型场景能力不足。在实际物联网行业应用中，往往还面临着各类点位众多、业务联动、系统异构的复杂场景，其业务系统内部架构各异、功能定义不同，单体设备的物模型很难适用这些复杂场景，无法形成有效的交互协同。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种物联网复合物模型的构建方法和调用系统，能够有效降低业务物模型的开发成本，扩宽物模型的应用场景。
一方面，本发明实施例提供了一种物联网复合物模型的构建方法，包括以下步骤：
获取原子模板的标准物模型的属性信息，将所述属性信息以预设格式存储于云平台，并设置所述属性信息的映射关系，所述原子模板是业务场景模型的最小单元；
获取所述原子模板的所述标准物模型的服务信息，将所述服务信息以预设格式存储于云平台，并设置所述服务信息的映射关系；
获取所述标准物模型的配置文件；
根据所述配置文件、所述属性信息和所述服务信息构建所述原子模板的标准物模型；
以所述原子模板的标准物模型为基本组成元素，构建场景对象的数字孪生体；
根据所述标准物模型和所述数字孪生体生成物联网复合物模型。
在一些实施例中，所述属性信息包括实体设备的固有信息和运行状态信息。
在一些实施例中，所述服务信息包括数据上报信息、事件上报信息、指令下发信息和指令下发响应信息。
在一些实施例中，所述预设格式包括JSON格式。
在一些实施例中，所述根据所述配置文件、所述属性信息和所述服务信息构建所述原子模板的标准物模型，包括：
解析所述属性信息，得到所述标准物模型的属性列表；
解析所述服务信息，得到所述标准物模型的服务列表；
根据所述配置文件、所述属性列表和所述服务列表构建所述原子模板的标准物模型。
在一些实施例中，所述物联网复合物模型包括所述标准物模型和所述数字孪生体的层级映射关系。
另一方面，本发明实施例提供了一种物联网复合物模型的调用系统，包括：
设备接入模块，所述设备接入模块用于将实体设备的异构数据解析为复合物模型；
配置管理模块，所述配置管理模块用于对解析得到的所述复合物模型配置服务属性和组织结构；
规则引擎模块，所述规则引擎模块用于对所述复合物模型配置规则数据库和动作机制。
在一些实施例中，所述将实体设备的异构数据解析为复合物模型，包括：
根据预设格式将实体设备的异构数据解析为复合物模型。
在一些实施例中，所述配置管理模块还用于构建场景对象的数字孪生体。
在一些实施例中，所述规则引擎模块还用于构建所述数字孪生体的规则模型。
本发明实施例提供的一种物联网复合物模型的构建方法，具有如下有益效果：
本实施例通过先获取原子模板的标准物模型的属性信息和服务信息，并将属性信息和服务信息均以预设格式存储于云平台，同时在云平台上设置属性信息和服务信息对应的映射关系，从而使后续应用过程中可以准确调用；接着获取标准物模型的配置文件，根据的配置文件、属性信息和服务信息构建原子模板的标准物模型，从而得到业务场景模型的最小单元的标准物模型，然后以原子模板的标准物模型为基本组成元素，构建场景对象的数字孪生体，根据标准物模型和数字孪生体生成物联网复合物模型，使得后续应用直接调用即可，无需重新设计，降低开发成本，同时扩宽物模型的应用场景。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
图1为本发明实施例的一种物联网复合物模型的构建方法的流程图；
图2为本发明实施例的一种物联网复合物模型的调用系统的模块框图；
图3为本发明实施例的酒店场景对象的复合物模型的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
目前现有方案主要是单体设备物模型的基础架构和接入，未考虑物模型的标准化设计，而不同行业的物模型之间部分元素差异较大，需要开发中间件或者插件进行转换，与其它模型之间的互通仍面临着各种问题。并且还是对单体设备的终端功能和业务需求进行映射，制定相应的约束和检验规则。在实际物联网行业应用中，往往还面临着各类点位众多、业务联动、系统异构的复杂场景，而单体设备或单体设备简单集合的物模型很难适用这些复杂场景，无法满足这些业务需要。而只基于场景内实体和业务对象的复合建模，未考虑建立通用模板和规则模型，这样会增加实体终端与数字孪生应用之间的耦合性和复杂度，同时也影响复合物模型在各类行业数字孪生应用的复用拓展性。
基于此，参照图1，本发明实施例提供了一种物联网复合物模型的构建方法，包括以下步骤：
S11、获取原子模板的标准物模型的属性信息，将属性信息以预设格式存储于云平台，并设置属性信息的映射关系，其中，原子模板是业务场景模型的最小单元。
在本实施例中，属性信息包括实体设备的固有信息和运行状态信息。预设格式可以采用JSON格式。具体地，原子模板指某类单体设备的产品模板，是业务场景模型的最小单元。属性用于表征设备的固有信息和运行时的状态信息。为提取共性元素，原子模板标准物模型的属性按终端功能可分为三类：产品档案属性、组件参数属性、业务数据属性。其中，产品档案属性包括厂商名称、设备型号、软件版本、硬件版本等设备固有信息；组件参数属性主要为通信模组、定位模块、电池模块等设备各类组件的通用信息；业务数据属性包括该类设备的基础业务信息和行业模板的定制业务信息，前者表示设备提供的基础能力，如烟雾探测器设备的烟雾监测状态属性、温湿度监测设备的温度与湿度属性等，后者表示设备提供的扩展能力，如烟雾探测器设备的故障状态属性、温湿度监测设备的温度告警阈值属性等。
属性作为标准物模型的元素组成，其定义内容包括属性名称、属性标识、数据类型、取值范围、步长、数值单位、属性描述等信息。本实施通过获取该类单体设备的特征属性，并完成原子模板标准物模型属性的定义后，以JSON格式在云平台进行存储映射。
S12、获取原子模板的所述标准物模型的服务信息，将服务信息以预设格式存储于云平台，并设置服务信息的映射关系。
在本实施例中，服务信息包括数据上报信息、事件上报信息、指令下发信息和指令下发响应信息。预设格式包括JSON格式。其中，服务用于描述设备主动上报的业务或者可被外部调用的能力或方法，表征设备是什么、能做什么以及设备可对外提供哪些信息。原子模板标准物模型的服务按业务逻辑可分为四类：数据上报、事件上报、指令下发、指令下发响应。其中，数据上报服务信息指对终端传感器采集到的数据或经过处理后主动上报至物联网平台，通常为设备状态信息的周期性上报；事件上报服务信息指对终端运行过程中的触发性事件实时上报，事件可分为信息通知、告警推送、设备故障三种类型，通常为相应事件触发即上报；指令下发服务信息指利用物联网平台向设备发送命令消息，携带相应属性，实现对设备的远程调用，包括动作执行指令和参数配置指令；指令下发响应服务信息指设备收到并执行平台下发的指令后，向平台发送信息，回复平台响应。
服务由一个或多个属性组成，服务可以通过引用属性，实现设备一些复杂的业务逻辑，如执行某项特定的任务。定义内容包括服务名称、服务类型、服务标识、属性列表、服务描述等信息。完成原子模板标准物模型服务的定义，并以JSON格式在云平台进行存储映射。
S13、获取标准物模型的配置文件，并根据配置文件、属性信息和服务信息构建原子模板的标准物模型。
在本实施例中，在获取到标准物模型的配置文件后，可以通过先分别解析属性信息和服务信息，以得到标准物模型的属性列表和服务列表，然后再根据配置文件、属性列表和服务列表构建原子模板的标准物模型。具体地，本实施例可以通过物联网平台配置管理模块，生成并加载原子模板的标准物模型配置文件，并根据JSON格式的解析内容生成物模型属性列表和服务列表，实现物理空间中单体设备对象在数字层面的标准化表示。
S14、以原子模板的标准物模型为基本组成元素，构建场景对象的数字孪生体，并根据标准物模型和数字孪生体生成物联网复合物模型。
在本实施例中，物联网复合物模型包括标准物模型和数字孪生体的层级映射关系。具体地，本实施例可以是以原子模板标准物模型为场景对象数字孪生体的基本组成元素，构建复合物模型。其中，数字孪生体是指物理实体的数字化镜像，实现对物理实体的感知、分析和优化。复合物模型包含了描述和生成物理产品或场景所必需的信息集，是用于刻画复杂的多层的集成设备或场景对象的数据模型，并可通过其层级映射得到特定的、对应的数字孪生体。
原子模板标准物模型构建后，用户可以直接引用。对于多样化定制化的复杂场景，原子模板可作为业务场景的最小单元。面向多实体、多层次、大系统、结构复杂的场景对象，原子模板标准物模型可以通过组合、继承、引用等关系，构建数字孪生体的复合物模型。基于复合物模型，数字孪生体可以对物理世界的各种数据做出实时的感知和反应，实现复杂物理场景对象在数字空间的镜像映射。
由此可知，本实施例的构建方法通过提取物模型的共性元素，根据终端功能将属性分为三类，根据业务逻辑将服务分为四类，构建原子模板标准物模型，从而在云平台建立标准物模型库。各类单体设备可以通过标准物模型库快速标准化设计和兼容性升级，降低业务物模型的开发成本，实现与其他类型设备数据的互联互通。并且以原子模板作为业务场景模型的最小单元，通过组合、继承、引用等关系，构建数字孪生体的复合物模型。基于复合物模型调用系统的泛在连接和多模型融合管理能力，在云平台直接构建场景对象的层级映射模型，实现复杂物理场景对象与数字孪生应用之间的映射解耦。
参照图2，本发明实施例提供了一种物联网复合物模型的调用系统，包括：
设备接入模块，设备接入模块用于将实体设备的异构数据解析为复合物模型。
在本实施例中，由于在实际业务场景中，物联网设备型号各异、种类繁多。其中，通信协议有LwM2M、MQTT、TCP、HTTP等，网络制式有移动蜂窝数据、WiFi、以太网等，对接方式有直连、网关接入、云接入等，此外，终端侧消息格式也有节约资源的紧凑二进制和主流易读的JSON格式的区别。本实施例的设备接入模块可以实现各类实体设备泛感知接入云端，对业务系统内各实体设备的异构数据自动识别，根据预设格式JSON格式统一解析为相应的复合物模型。例如，根据JSON格式统一解析为相应的复合物模型。
配置管理模块，配置管理模块用于对解析得到的复合物模型配置服务属性和组织结构。
在本实施例中，配置管理模块可以对复合物模型进行属性服务配置和组织结构配置，并在平台做可视化、模块化的层级展示，构建场景对象的数字孪生体模型。其中，以物理场景对象作为数字孪生体主节点，场景对象由一个或多个业务系统组成，业务系统由一个或多个实体设备组成。
规则引擎模块，规则引擎模块用于对所述复合物模型配置规则数据库和动作机制。
在本实施例中，在场景对象复合物模型建立后，通过调用系统的规则引擎模块，配置规则数据库和动作机制，关联场景对象内部关系或外部关系，建立数字孪生体的规则模型，实现同一或不同场景对象、多业务系统、多实体设备之间时序数据的互通互联与协同验证。例如，触发业务系统I内的实体设备A时，可同时触发业务系统I内的实体设备B；业务系统I收到告警，可同时触发业务系统II的实体设备C。
由此可知，本实施例的调用系统通过构建规则引擎，配置规则数据库和动作机制，关联场景对象内部或外部关系，建立数字孪生体的规则模型，实现同一或不同场景对象、多业务系统、多实体设备之间时序数据的互通互联与协同验证。
在一些实施例中，将构建方法实施例应用于酒店场景中时，包括以下内容：
配置原子模板的标准物模型的属性信息；配置原子模板标准物模型的服务信息；构建原子模板标准物模型，生成相应标准物模型配置文件；建立标准物模型库，以原子模板标准物模型为场景对象数字孪生体的基本组成元素，构建复合物模型。下面对酒店场景的应用进行具体阐述：
配置原子模板标准物模型的属性信息。以酒店场景的烟感、门禁、空调终端为单体设备，抽取实体设备的共性元素，根据终端功能配置单体设备的三类属性，包括产品档案信息、组件参数属性、业务数据属性。其中，烟感、门禁、空调终端的产品档案信息为厂商名称、设备型号、软件版本、硬件版本等信息；组件参数属性可为通信模组相关信号参数，如RSRP、SINR等，以及烟感设备的电池组件相关信息；业务数据属性根据不同类型的设备分开配置，并支持行业模板的拓展定制。属性定义内容包括属性名称、属性标识、取值范围、属性描述等，不同实体设备的相同物理量的属性名称和标识可保持一致，如烟感和空调的温度属性。
配置原子模板标准物模型的服务信息。根据烟感、门禁、空调的业务逻辑配置单体设备的四类服务，包括数据上报、事件上报、指令下发、指令下发响应。服务定义内容包括服务名称、服务类型、服务标识等，如烟感的烟雾监测事件上报服务、空调的温度信息数据上报服务、门禁的远程开门指令下发及响应服务。
构建原子模板标准物模型，生成并加载烟感、门禁、空调的原子模板的标准物模型配置文件，并根据JSON格式的解析内容生成物模型的属性列表和服务列表。
建立标准物模型库。以烟感、门禁、空调的原子模板标准物模型为酒店场景对象数字孪生体的基本组成元素，通过调用系统的组合、继承、引用等层级关系配置，构建酒店场景对象的复合物模型。通过复合物模型的实例化，可以完成酒店场景对象的层级关系映射。
将上述调用系统应用于酒店场景时，系统包括以下模块：设备接入模块、配置管理模块、规则引擎模块。
设备接入模块，可以实现烟感、门禁、空调终端泛感知接入云端，对业务系统内各实体设备的异构数据自动识别，按JSON格式统一解析为相应的复合物模型。其中，NB烟感采用LwM2M协议直连接入，有线门禁采用MQTT协议直连接入，4G空调采用TCP协议直连接入。
配置管理模块，对酒店场景对象的复合物模型进行属性服务配置和组织结构配置，并在平台做可视化、模块化的层级展示，构建酒店场景对象的数字孪生体模型。其中，如图3所示，酒店场景对象作为主节点，其场景维度下有消防业务系统和房管业务系统，而烟感属于酒店场景的消防业务系统，空调属于酒店场景的房管业务系统，门禁同属于消防和房管业务系统。
规则引擎模块，配置酒店场景维度下的业务系统的规则数据库和动作机制，关联场景对象内部或外部关系。其中，内部关系指场景对象数字孪生体内部的业务系统、实体设备之间的关系；外部关系指场景对象数字孪生体与外部模块包括其他场景对象、外部应用等的关系。例如当烟感触发烟雾监测告警时，启动配置的灭火及疏散规则，同时调度打开门禁设备。
可选地，在一些实施例中，例如智能家居场景，通过复合物模型调用系统，可以实现“预先配置定时任务，18：00后，温度传感监测到室内温度超过28℃，执行推窗器关窗指令，同时打开空调，设置目标温度为26℃”、“调用外部应用获取天气信息，执行智能窗帘打开指令”等。
本实施例还可以以工厂为场景对象，多条不同生产任务的产线为各个业务系统，每条产线下挂载各类工业设备，以此建立工厂场景对象的复合物模型。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (10)
1.一种物联网复合物模型的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取原子模板的标准物模型的属性信息，将所述属性信息以预设格式存储于云平台，并设置所述属性信息的映射关系，所述原子模板是业务场景模型的最小单元；
获取所述原子模板的所述标准物模型的服务信息，将所述服务信息以预设格式存储于云平台，并设置所述服务信息的映射关系；
获取所述标准物模型的配置文件；
根据所述配置文件、所述属性信息和所述服务信息构建所述原子模板的标准物模型；
以所述原子模板的标准物模型为基本组成元素，构建场景对象的数字孪生体；
根据所述标准物模型和所述数字孪生体生成物联网复合物模型。
2.根据权利要求1所述的一种物联网复合物模型的构建方法，其特征在于，所述属性信息包括实体设备的固有信息和运行状态信息。
3.根据权利要求1所述的一种物联网复合物模型的构建方法，其特征在于，所述服务信息包括数据上报信息、事件上报信息、指令下发信息和指令下发响应信息。
4.根据权利要求1所述的一种物联网复合物模型的构建方法，其特征在于，所述预设格式包括JSON格式。
5.根据权利要求1所述的一种物联网复合物模型的构建方法，其特征在于，所述根据所述配置文件、所述属性信息和所述服务信息构建所述原子模板的标准物模型，包括：
解析所述属性信息，得到所述标准物模型的属性列表；
解析所述服务信息，得到所述标准物模型的服务列表；
根据所述配置文件、所述属性列表和所述服务列表构建所述原子模板的标准物模型。
6.根据权利要求1所述的一种物联网复合物模型的构建方法，其特征在于，所述物联网复合物模型包括所述标准物模型和所述数字孪生体的层级映射关系。
7.一种物联网复合物模型的调用系统，其特征在于，包括：
设备接入模块，所述设备接入模块用于将实体设备的异构数据解析为复合物模型；
配置管理模块，所述配置管理模块用于对解析得到的所述复合物模型配置服务属性和组织结构；
规则引擎模块，所述规则引擎模块用于对所述复合物模型配置规则数据库和动作机制。
8.根据权利要求7所述的一种物联网复合物模型的调用系统，其特征在于，所述将实体设备的异构数据解析为复合物模型，包括：
根据预设格式将实体设备的异构数据解析为复合物模型。
9.根据权利要求7所述的一种物联网复合物模型的调用系统，其特征在于，所述配置管理模块还用于构建场景对象的数字孪生体。
10.根据权利要求9所述的一种物联网复合物模型的调用系统，其特征在于，所述规则引擎模块还用于构建所述数字孪生体的规则模型。
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