CN115412602A

CN115412602A - 一种数字孪生的数据解析流转方法、装置、设备及介质

Info

Publication number: CN115412602A
Application number: CN202211360436.2A
Authority: CN
Inventors: 王涛; 杨斌; 梁浩
Original assignee: Shandong Jerei Digital Technology Co Ltd
Current assignee: Shandong Jerei Digital Technology Co Ltd
Priority date: 2022-11-02
Filing date: 2022-11-02
Publication date: 2022-11-29

Abstract

本申请公开了一种数字孪生的数据解析流转方法、装置、设备及介质，涉及数字孪生技术领域，应用于数据解析流转中间件，包括：基于目标物联网设备的类型获取目标物联网设备的实时数据；将实时数据的数据格式解析为JSON格式并发送至应用服务器，以便通过对解析后实时数据进行可视化，实现目标物联网设备的数字孪生。可见，针对不同设备之间存在的差异导致不同设备之间的数据难以转化成更上层可直接应用的问题，本申请将不同类型的物联网设备的实时数据的数据格式标准化为统一的JSON格式，并将标准化后的实时数据发送至应用服务器，以实现物联网设备的数字孪生。如此一来，实现对更加上层，更具应用性，更贴近用户的外围服务提供支持。

Description

一种数字孪生的数据解析流转方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明涉及数字孪生技术领域，特别涉及一种数字孪生的数据解析流转方法、装置、设备及介质。

背景技术

万物互联是互联网时代的标志特征，通过物联网，家用设备，工业设备，甚至于整条生产线，完备的生产车间，各工种相互合作的产业园区，实现数据间的实时互通，并通过物联网实现所见即所得的数字孪生应用，是现阶段的现时代的最终目标。

由于成千上万的设备，模块，在功能和应用领域上各不相同，数字化能力不一致，想整合各芯片厂家是几乎不可能完成的任务，由此难以实现不同设备之间数据的实时互通，进而难以转化成更上层可直接应用。

为此，如何实现不同设备之间数据的实时互通，进而转化成更上层可直接应用，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种数字孪生的数据解析流转方法、装置、设备及介质，能够实现不同设备之间数据的实时互通，进而转化成更上层可直接应用，其具体方案如下：

第一方面，本申请公开了一种数字孪生的数据解析流转方法，应用于数据解析流转中间件，所述数据解析流转中间件获取不同设备类型的物联网设备的实时数据；所述方法包括：

基于目标物联网设备的设备类型，获取所述目标物联网设备的实时数据；

将所述实时数据的数据格式解析为JSON格式；

将解析后的所述实时数据发送至应用服务器，以便所述应用服务器通过对解析后的所述实时数据可视化，实现所述目标物联网设备的数字孪生。

可选的，所述基于目标物联网设备的设备类型，获取所述目标物联网设备的实时数据，包括：

获取智能网关通过消息队列遥测传输协议上传的第一目标物联网设备的实时数据；其中，所述第一目标物联网设备为支持所述智能网关的设备；

基于TCP/IP协议获取第二目标物联网设备的实时数据；其中，所述第二目标物联网设备为不支持所述智能网关的设备。

可选的，所述将所述实时数据的数据格式解析为JSON格式，包括：

当所述实时数据为通过所述消息队列遥测传输协议上传的数据，并且所述实时数据的数据格式不是所述消息队列遥测传输协议下的JSON格式，则通过执行自定义解析脚本，将所述实时数据的数据格式解析为所述JSON格式；

或，当所述实时数据为基于所述TCP/IP协议获取的数据，则通过执行自定义解析脚本，将所述实时数据的数据格式解析为所述消息队列遥测传输协议下的所述JSON格式。

可选的，所述将所述实时数据的数据格式解析为JSON格式之后，还包括：

确定解析后的所述实时数据对应的功能点；其中，所述功能点通过将所述目标物联网设备的功能进行抽象后得到；

相应的，所述将解析后的所述实时数据发送至应用服务器，以便所述应用服务器通过对解析后的所述实时数据可视化，实现所述目标物联网设备的数字孪生，包括：

将与所述实时数据对应的所述功能点发送至应用服务器，以便所述应用服务器基于所述功能点对所述实时数据可视化，实现所述目标物联网设备的数字孪生。

可选的，所述确定解析后的所述实时数据对应的功能点，包括：

通过所述数据解析流转中间件中预先设定的配置项确定解析后的所述实时数据对应的功能点。

可选的，所述数字孪生的数据解析流转方法，还包括：

当所述实时数据为通过所述消息队列遥测传输协议上传的数据，并且所述实时数据的数据格式为所述消息队列遥测传输协议下的所述JSON格式，则直接通过所述数据解析流转中间件中预先设定的配置项获取所述实时数据对应的功能点。

可选的，所述确定解析后的所述实时数据对应的功能点之后，还包括：

将解析后的所述实时数据对应的功能点保存至关系数据库，以便通过所述关系数据库对所述目标物联网设备进行管理。

第二方面，本申请公开了一种数字孪生的数据解析流转装置，应用于数据解析流转中间件，所述数据解析流转中间件获取不同设备类型的物联网设备的实时数据；所述装置包括：

实时数据获取模块，用于基于目标物联网设备的设备类型，获取所述目标物联网设备的实时数据；

实时数据解析模块，用于将所述实时数据的数据格式解析为JSON格式；

实时数据流转模块，用于并将解析后的所述实时数据发送至应用服务器，以便所述应用服务器通过对解析后的所述实时数据可视化，实现所述目标物联网设备的数字孪生。

第三方面，本申请公开了一种电子设备，包括：

存储器，用于保存计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序，以实现前述公开的数字孪生的数据解析流转方法。

第四方面，本申请公开了一种计算机可读存储介质，用于保存计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现前述公开的数字孪生的数据解析流转方法。

可见，本申请提出一种数字孪生的数据解析流转方法，其特征在于，应用于数据解析流转中间件，所述数据解析流转中间件获取不同设备类型的物联网设备的实时数据；所述方法包括：基于目标物联网设备的设备类型，获取所述目标物联网设备的实时数据；将所述实时数据的数据格式解析为JSON格式；将解析后的所述实时数据发送至应用服务器，以便所述应用服务器通过对解析后的所述实时数据可视化，实现所述目标物联网设备的数字孪生。综上可见，针对不同设备之间存在的差异导致不同设备之间的数据难以转化成更上层可直接应用的问题，本申请将不同类型的物联网设备的实时数据的数据格式标准化为统一的JSON格式，并将标准化后的实时数据发送至应用服务器，以实现物联网设备的数字孪生。如此一来，实现对更加上层，更具应用性，更贴近用户的外围服务提供支持。

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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请公开的一种数字孪生的数据解析流转方法流程图；

图2为本申请公开的一种具体的数字孪生的数据解析流转方法架构图；

图3为本申请公开的一种数字孪生的数据解析流转装置结构示意图；

图4为本申请公开的一种电子设备结构图。

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，都属于本发明保护的范围。

为此，本申请实施例提出一种数字孪生的数据解析流转方案，能够实现不同设备之间数据的实时互通，进而转化成更上层可直接应用。

本申请实施例公开了一种数字孪生的数据解析流转方法，应用于数据解析流转中间件，所述数据解析流转中间件获取不同设备类型的物联网设备的实时数据；参见图1所示，所述方法包括：

步骤S11：基于目标物联网设备的设备类型，获取所述目标物联网设备的实时数据。

本实施例中，所述设备类型包括第一目标物联网设备以及第二目标物联网设备，其中，所述第一目标物联网设备为支持所述智能网关的设备，所述第二目标物联网设备为不支持所述智能网关的设备。进一步的，所述基于目标物联网设备的设备类型，获取所述目标物联网设备的实时数据，具体包括：当所述目标物联网设备为第一目标物联网设备，则获取智能网关通过消息队列遥测传输协议（MQTT，Message Queuing Telemetry Transport）上传的第一目标物联网设备的实时数据；当所述目标物联网设备为第二目标物联网设备，则基于TCP/IP协议获取第二目标物联网设备的实时数据。

在一种具体的实施方式中，所述第一目标物联网设备包括但不限于是PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）设备，进一步的，当所述目标物联网设备是所述第一目标物联网设备，并且具体是PLC设备时，则获取智能网关通过消息队列遥测传输协议上传的PLC设备的实时数据。

在另一种具体的实施方式中，所述第二目标物联网设备包括但不限于是串口设备或者以太网设备，进一步的，当所述目标物联网设备是所述第二目标物联网设备，并且具体是串口设备或者以太网设备时，则基于TCP/IP协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/因特网互联协议）获取串口设备或者以太网设备的实时数据；此外，需要指出的是，当所述目标物联网设备为所述串口设备时，还可以通过串口服务器获取所述串口设备的实时数据。

步骤S12：将所述实时数据的数据格式解析为JSON格式。

本实施例中，将不同物联网设备的实时数据的格式统一解析为标准格式，也即JSON格式。

具体的，当所述实时数据为通过所述消息队列遥测传输协议上传的数据，并且所述实时数据的数据格式不是所述消息队列遥测传输协议下的JSON格式，则通过执行自定义解析脚本，将所述实时数据的数据格式解析为所述JSON格式；或，当所述实时数据为基于所述TCP/IP协议获取的数据，则通过执行自定义解析脚本，将所述实时数据的数据格式解析为所述消息队列遥测传输协议下的所述JSON格式。也就是说，本申请将不同类型的物联网设备的实时数据的数据格式标准化为统一的JSON格式。

步骤S13：将解析后的所述实时数据发送至应用服务器，以便所述应用服务器通过对解析后的所述实时数据可视化，实现所述目标物联网设备的数字孪生。

本实施例中，在对实时数据进行解析后，将解析后的所述实时数据发送至应用服务器，如此一来，使得应用服务器通过对解析后的所述实时数据可视化，实现所述目标物联网设备的数字孪生。从而实现对更加上层，更具应用性，更贴近用户的外围服务提供支持。

本实施例中，将解析后的所述实时数据发送至应用服务器，以便所述应用服务器通过对解析后的所述实时数据可视化，实现所述目标物联网设备的数字孪生的过程具体包括：确定解析后的所述实时数据对应的功能点；其中，所述功能点通过将所述目标物联网设备的功能进行抽象后得到。进一步的，将与所述实时数据对应的所述功能点发送至应用服务器，以便所述应用服务器基于所述功能点对所述实时数据可视化，实现所述目标物联网设备的数字孪生。

需要指出的是，JSON格式对应不同的层级，因此本实施例通过所述应用服务器中的Web服务器在所述数据解析流转中间件中预先设定配置项，并通过所述配置项配置JSON中不同的层级对应不同的功能点，如此一来，可直接确定功能点，例如：beijing.gugong.tiananmen，可直接定位功能点为天安门，而无需关注格式层级。在JSON中，由于数据是通过key-value键值对的形式存储的，因此本实施例中的功能点需要与JSON中的key一一对应。此外，本实施通过MQTT协议中的TOPIC（主题）保证以JSON为格式的消息的唯一性，例如：robothand/robot/badrobot/arm/post，即为：将机器人手臂动作上传至服务器的主题。TOPIC也支持层级动态添加，以应对功能调整。基于上述观点，本实施例中的所述确定解析后的所述实时数据对应的功能点，具体包括：通过所述数据解析流转中间件中预先设定的配置项确定解析后的所述实时数据对应的功能点。此外，当所述实时数据为通过所述消息队列遥测传输协议上传的数据，并且所述实时数据的数据格式为所述消息队列遥测传输协议下的所述JSON格式，则无需对所述实时数据进行解析，从而直接通过所述数据解析流转中间件中预先设定的配置项获取所述实时数据对应的功能点。

本实施例中，将解析后的所述实时数据对应的功能点保存至关系数据库，以便通过所述关系数据库对所述目标物联网设备进行管理，具体的，通过Web服务器在所述关系数据库中，按照设备类型，设备功能对不同设备进行分门别类的管理，也即，通过所述Web服务器为工作人员提供管理功能，此外还提供了统计功能、安全隔离、自定义配置、消息流转、报警等功能。

除此之外，本申请还能够实现设备回放技术、设备影子技术。第一方面，采用Rolling Random Access File（滚动随机存取文件）作为物联网设备实时消息的分段记录，将物联网设备上报的历史实时数据，根据配置的时间粒度，分设备，分功能，分时间，保存在服务器磁盘中，在保存时，根据物联网设备SN（产品序列号）以及特定的时间点，即可确定一个唯一的数据文件名，按照上述规则将文件进行命名后发送至所述应用服务器，便可实现设备回放技术。如此一来，本申请能够实时观察物联网设备过去的状态。第二方面，在中间件接收到物联网设备的实时数据时，对实时数据进行缓存。也就是说。在中间件中保存有一个物联网设备的完整备份，如此一来，随时可查看物联网设备状态。

图2为本申请公开的一种具体的数字孪生的数据解析流转方法架构图，参见图2所示：针对不同的物联网设备，本申请支持选择不同的技术组件，具备较高的开发效率、执行效率以及可复用率。例如，针对PLC设备，本申请获取智能网关通过消息队列遥测传输协议上传的PLC设备的实时数据；针对串口设备或以太网设备，本申请则基于TCP/IP协议获取串口设备或以太网设备的实时数据，此外，根据图2所示，针对串口设备，本申请还能够获取串口服务器上传的实时数据。在中间件服务器获取到所述实时数据后，判断所述实时数据的数据格式是否为JSON格式，如果不是，则通过执行自定义脚本将所述实时数据的数据格式解析为JSON格式，并在解析后利用配置项获取所述实时数据的功能点；如果是，则直接利用配置项获取所述实时数据的功能点，在获取到所述实时数据的功能点后，将所述实时数据的功能点保存至关系数据库、时序数据库、缓存以及磁盘日志中，关系数据库中的数据用于实现数据的管理，时序数据库用于实现数字孪生，缓存用于实现设备影子技术，磁盘日志用于实现设备回放。

对于数字孪生，示例性的，通过数字孪生技术，本申请能够在浏览器实现机器人机械臂的轨迹的实时观看。在这个过程中，功能点为轨迹的坐标，具体的，本申请在获取到实时数据后，将实时数据的数据格式解析为JSON格式，并通过解析后的所述实时数据获取到功能点，也即具体的坐标，然后，将其发送至应用服务器，以便通过所述应用服务器中的浏览器实现对机器人机械臂轨迹的实时观看，此过程也即实现了所见即所得。综上可见，针对不同设备之间存在的差异导致不同设备之间的数据难以转化成更上层可直接应用的问题，本申请将不同类型的物联网设备的实时数据的数据格式标准化为统一的JSON格式，并将标准化后的实时数据流转至不同的应用系统，例如所述浏览器，以实现物联网设备的数字孪生。如此一来，实现对更加上层，更具应用性，更贴近用户的外围服务提供支持。

相应的，本申请实施例还公开了一种数字孪生的数据解析流转装置，应用于数据解析流转中间件，所述数据解析流转中间件获取不同设备类型的物联网设备的实时数据；参见图3所示，所述装置包括：

实时数据获取模块11，用于基于目标物联网设备的设备类型，获取所述目标物联网设备的实时数据；

实时数据解析模块12，用于将所述实时数据的数据格式解析为JSON格式；

实时数据流转模块13，用于并将解析后的所述实时数据发送至应用服务器，以便所述应用服务器通过对解析后的所述实时数据可视化，实现所述目标物联网设备的数字孪生。

其中，关于上述各个模块更加具体的工作过程可以参考前述实施例中公开的相应内容，在此不再进行赘述。

进一步的，本申请实施例还提供了一种电子设备。图4是根据一示例性实施例示出的电子设备20结构图，图中的内容不能认为是对本申请的使用范围的任何限制。

图4为本申请实施例提供的一种电子设备20的结构示意图。该电子设备20，具体可以包括：至少一个处理器21、至少一个存储器22、显示屏23、输入输出接口24、通信接口25、电源26和通信总线27。其中，所述存储器22用于存储计算机程序，所述计算机程序由所述处理器21加载并执行，以实现前述任一实施例公开的数字孪生的数据解析流转方法中的相关步骤。另外，本实施例中的电子设备20具体可以为电子计算机。

本实施例中，电源26用于为电子设备20上的各硬件设备提供工作电压；通信接口25能够为电子设备20创建与外界设备之间的数据传输通道，其所遵循的通信协议是能够适用于本申请技术方案的任意通信协议，在此不对其进行具体限定；输入输出接口24，用于获取外界输入数据或向外界输出数据，其具体的接口类型可以根据具体应用需要进行选取，在此不进行具体限定。

另外，存储器22作为资源存储的载体，可以是只读存储器、随机存储器、磁盘或者光盘等，其上所存储的资源可以包括计算机程序221，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，计算机程序221除了包括能够用于完成前述任一实施例公开的由电子设备20执行的数字孪生的数据解析流转方法的计算机程序之外，还可以进一步包括能够用于完成其他特定工作的计算机程序。

进一步的，本申请实施例还公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现前述公开的数字孪生的数据解析流转方法。

关于该方法的具体步骤可以参考前述实施例中公开的相应内容，在此不再进行赘述。

本申请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它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可对于实施例公开的装置而言，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。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

最后，还需要说明的是，在本文中，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。

以上对本申请所提供的一种数字孪生的数据解析流转方法、装置、设备、存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请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申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，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申请的限制。

Claims

1.一种数字孪生的数据解析流转方法，其特征在于，应用于数据解析流转中间件，所述数据解析流转中间件获取不同设备类型的物联网设备的实时数据；所述方法包括：

将所述实时数据的数据格式解析为JSON格式；

2.根据权利要求1所述的数字孪生的数据解析流转方法，其特征在于，所述基于目标物联网设备的设备类型，获取所述目标物联网设备的实时数据，包括：

3.根据权利要求2所述的数字孪生的数据解析流转方法，其特征在于，所述将所述实时数据的数据格式解析为JSON格式，包括：

4.根据权利要求3所述的数字孪生的数据解析流转方法，其特征在于，所述将所述实时数据的数据格式解析为JSON格式之后，还包括：

5.根据权利要求4所述的数字孪生的数据解析流转方法，其特征在于，所述确定解析后的所述实时数据对应的功能点，包括：

6.根据权利要求4所述的数字孪生的数据解析流转方法，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求4至6任一项所述的数字孪生的数据解析流转方法，其特征在于，所述确定解析后的所述实时数据对应的功能点之后，还包括：

8.一种数字孪生的数据解析流转装置，其特征在于，应用于数据解析流转中间件，所述数据解析流转中间件获取不同设备类型的物联网设备的实时数据；所述装置包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

存储器，用于保存计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序，以实现如权利要求1至7任一项所述的数字孪生的数据解析流转方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于保存计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的数字孪生的数据解析流转方法。