CN115756472A - 云边协同的工业设备数字孪生运行监控方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种云边协同的工业设备数字孪生运行监控方法和系统，所述方法包括：从模型库中获取目标三维模型，其中，目标三维模型对应物理世界中的目标类型的工业设备；为目标类型的工业设备配置语义化模板；根据语义化模板，通过云边协同模块构建工业设备的数据交互逻辑，并将数据交互逻辑发送到边缘计算设备；生成目标三维模型的动作关节，将目标三维模型的动作关节与设备信号绑定；将动作关节与设备信号绑定后的目标三维模型加载到监控配置界面，并绑定目标设备作为目标三维模型的动作关节的信号来源，得到配置完成的目标监控模型；根据边缘计算设备发送的目标设备的动作数据，在监控页面中驱动目标监控模型实时生成对应的动作。

Description

云边协同的工业设备数字孪生运行监控方法和系统

技术领域

本申请涉及智能制造技术领域，具体而言，涉及一种云边协同的工业设备数字孪生运行监控方法和系统。

背景技术

目前，在智能制造领域，应用数字孪生技术构建的虚拟世界对物理世界的智能化监控解决方案层出不穷，应用数字孪生监控系统实现在虚拟环境中对现实工厂的监控已经成为行业趋势。

然而工厂现存的数字孪生监控系统大部分采用静态三维模型构造出工厂全景，再叠加二维数据面板、数据图表等信息展示的方式，无法准确跟踪工业设备的实时动作运行状态；一部分解决方案能够实现工业设备动作的实时监控，但是整个数字孪生监控场景是在特定开发环境中定制开发出来的，开发的监控系统无法快速应用到其他场景中，系统的可移植性和扩展性差，应用范围受到限制。

针对相关技术中，数字孪生监控系统的可移植性和扩展性差，应用范围受到限制的技术问题，尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请实施例提供了一种云边协同的工业设备数字孪生运行监控方法和系统，以至少解决相关技术中数字孪生监控系统的可移植性和扩展性差，应用范围受到限制的技术问题。

在本申请的一个实施例中，提出了一种云边协同的工业设备数字孪生运行监控方法，包括：从模型库中获取目标三维模型，其中，所述目标三维模型对应物理世界中的目标类型的工业设备，同一类型的所述工业设备对应同一所述目标三维模型；为所述目标类型的工业设备配置语义化模板，其中，所述语义化模板至少用于标识所述工业设备的设备类型以及定义所述工业设备的设备信号；根据所述语义化模板，通过云边协同模块构建所述工业设备的数据交互逻辑，并将所述数据交互逻辑发送到边缘计算设备，其中，所述数据交互逻辑用于指示所述边缘计算设备和相连的所述工业设备以及所述云边协同模块任一方进行数据交互时的路径和数据格式；生成所述目标三维模型的动作关节，将所述目标三维模型的动作关节与设备信号绑定，其中，所述目标三维模型的每一个动作关节对应于所述目标类型的工业设备的一个动作点，所述设备信号用于指示动作关节的信号来源；在可视化设备运行监控配置界面中，将动作关节与设备信号绑定后的所述目标三维模型加载到所述监控配置界面，并绑定目标设备作为所述目标三维模型的动作关节的信号来源，得到配置完成的目标监控模型；在可视化设备运行监控配置界面中将所述配置完成的目标监控模型发布成监控页面，根据所述边缘计算设备发送的所述目标设备的动作数据，在所述监控页面中驱动所述目标监控模型实时生成对应的动作。

可选地，在从模型库中获取目标三维模型之前，所述方法还包括：在所述模型库中新增、修改或删除三维模型。

可选地，所述为所述目标类型的工业设备配置语义化模板，包括：为同一类型的所述工业设备创建所述设备类型对应的语义化模板，其中，所述语义化模板至少包含：用于唯一标识一个设备类型的设备类型标识、设备信号定义和用于唯一标识一个工业设备的设备名称，所述设备信号定义包括设备信号名称、信号数据类型和信号取值范围。

可选地，所述根据所述语义化模板，通过云边协同模块构建所述工业设备的数据交互逻辑，包括：根据所述设备类型的语义化模板，在云边协同模块中通过对各种功能组件进行连接和参数配置的方式，构建所述工业设备的数据交互逻辑。

可选地，所述生成所述目标三维模型的动作关节，包括：打开三维模型可视化配置界面，对所述目标三维模型进行配置，读取所述目标三维模型的层级结构信息，根据物理世界中所述目标类型的工业设备运行时的动作点、动作属性和轴向，从虚拟环境的所述目标三维模型中选择相对应的层级结构生成所述目标三维模型的动作关节，并为所述动作关节配置动作属性、轴向和动作活动范围，其中，所述动作属性包括沿轴向移动和绕轴向旋转。

可选地，所述将所述目标三维模型的动作关节与设备信号绑定，包括：从目标类型的设备信号名称中获取一个设备信号与指定的动作关节进行关联，以完成所述动作关节与所述目标类型的设备信号绑定。

在本申请的一个实施例中，还提出了一种云边协同的工业设备数字孪生运行监控系统，包括云端系统和设置在工业现场的边缘计算设备，所述云端系统包括：模型库模块，用于对所述工业设备的三维模型进行管理，并提供目标三维模型，其中，所述目标三维模型对应物理世界中的目标类型的工业设备，同一类型的所述工业设备对应同一所述目标三维模型；语义建模模块，用于为所述目标类型的工业设备配置语义化模板，其中，所述语义化模板至少用于标识所述工业设备的设备类型以及定义所述工业设备的设备信号；云边协同模块，根据所述语义化模板构建所述工业设备的数据交互逻辑，并将所述数据交互逻辑发送到边缘计算设备，其中，所述数据交互逻辑用于指示所述边缘计算设备和相连的所述工业设备以及所述云边协同模块任一方进行数据交互时的路径和数据格式；数字孪生模型配置模块，用于生成所述目标三维模型的动作关节，将所述目标三维模型的动作关节与设备信号绑定，其中，所述目标三维模型的每一个动作关节对应于所述目标类型的工业设备的一个动作点，所述设备信号用于指示动作关节的信号来源；设备运行监控模块，用于在可视化设备运行监控配置界面中，将动作关节与设备信号绑定后的所述目标三维模型加载到所述监控配置界面，并绑定目标设备作为所述目标三维模型的动作关节的信号来源，得到配置完成的目标监控模型；在可视化设备运行监控配置界面中将所述配置完成的目标监控模型发布成监控页面，根据所述边缘计算设备发送的所述目标设备的动作数据，在所述监控页面中驱动所述目标监控模型实时生成对应的动作。

可选地，所述数字孪生模型配置模块还用于：打开三维模型可视化配置界面，对所述目标三维模型进行配置，读取所述目标三维模型的层级结构信息，根据物理世界中所述目标类型的工业设备运行时的动作点、动作属性和轴向，从虚拟环境的所述目标三维模型中选择相对应的层级结构生成所述目标三维模型的动作关节，并为所述动作关节配置动作属性、轴向和动作活动范围，其中，所述动作属性包括沿轴向移动和绕轴向旋转。

在本申请的一个实施例中，还提出了一种计算机可读的存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

在本申请的一个实施例中，还提出了一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

通过本申请实施例提供的云边协同的工业设备数字孪生运行监控方法，从模型库中获取目标三维模型，其中，目标三维模型对应物理世界中的目标类型的工业设备，同一类型的工业设备对应同一目标三维模型；为目标类型的工业设备配置语义化模板；根据语义化模板，通过云边协同模块构建所述工业设备的数据交互逻辑，并将数据交互逻辑发送到边缘计算设备；生成目标三维模型的动作关节，将所述目标三维模型的动作关节与设备信号绑定；在可视化设备运行监控配置界面中，将动作关节与设备信号绑定后的所述目标三维模型加载到所述监控配置界面，并绑定目标设备作为目标三维模型的动作关节的信号来源，得到配置完成的目标监控模型；在可视化设备运行监控配置界面中将所述配置完成的目标监控模型发布成监控页面，根据边缘计算设备发送的目标设备的动作数据，在监控页面中驱动目标监控模型实时生成对应的动作。解决了相关技术中数字孪生监控系统的可移植性和扩展性差，应用范围受到限制的技术问题，本申请提出的云边协同的工业设备数字孪生运行监控方法无需代码定制开发，通过设备类型绑定的三维模型可配置、云边协同信号数据解析可配置、三维模型的动作关节可配置、动作关节的绑定信号可配置、驱动模型动作的数据来源可配置等措施，只需通过配置即可完成工业设备运行监控，可兼容设备多样性，并最大限度的实现了三维模型的复用，能够极大的简化设备运行监控系统的建模过程，降低工作量。生成的数字孪生监控系统能够实时展示与物理实体一致的动作，与二维监控系统相比具有更高的设备实时监控能力。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的一种可选的云边协同的工业设备数字孪生运行监控方法流程图；

图2是根据本申请实施例的一种可选的云边协同的工业设备数字孪生运行监控系统结构框图；

图3是根据本申请实施例的又一种可选的云边协同的工业设备数字孪生运行监控方法流程图；

图4是根据本申请实施例的一种可选的电子装置结构示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

图1是根据本申请实施例的一种可选的云边协同的工业设备数字孪生运行监控方法流程图，如图1所示，本申请实施例提供的云边协同的工业设备数字孪生运行监控方法，包括：

步骤S102，从模型库中获取目标三维模型，其中，目标三维模型对应物理世界中的目标类型的工业设备，同一类型的工业设备对应同一目标三维模型；

步骤S104，为目标类型的工业设备配置语义化模板，其中，语义化模板至少用于标识工业设备的设备类型以及定义工业设备的设备信号；

步骤S106，根据语义化模板，通过云边协同模块构建工业设备的数据交互逻辑，并将数据交互逻辑发送到边缘计算设备，其中，数据交互逻辑用于指示边缘计算设备和相连的工业设备以及云边协同模块任一方进行数据交互时的路径和数据格式；

步骤S108，生成目标三维模型的动作关节，将目标三维模型的动作关节与设备信号绑定，其中，目标三维模型的每一个动作关节对应于目标类型的工业设备的一个动作点，设备信号用于指示动作关节的信号来源；

步骤S110，在可视化设备运行监控配置界面中，将动作关节与设备信号绑定后的目标三维模型加载到监控配置界面，并绑定目标设备作为目标三维模型的动作关节的信号来源，得到配置完成的目标监控模型；

步骤S112，在可视化设备运行监控配置界面中将配置完成的目标监控模型发布成监控页面，根据边缘计算设备发送的目标设备的动作数据，在监控页面中驱动目标监控模型实时生成对应的动作。

需要说明的是，步骤S102获取目标三维模型之前，可以根据工业现场的实际设备情况，在模型库中管理设备的三维模型，包括模型库中既有的三维模型，以及工业现场的新设备通过三维图纸新生成的三维模型的管理。三维模型的管理包括模型的新增、修改和删除。如图3的步骤S1所示，设备a1和设备a2属于同一种设备类型，关于目标三维模型的获取，可以根据实际需求，一次获取一个三维模型，对应一种设备类型，也可以同时获取多个三维模型，对应多种设备类型，本申请实施例对此不做限定。

在一实施例中，上述步骤S104可以通过以下步骤实现：

为同一类型的工业设备创建所述设备类型对应的语义化模板，其中，语义化模板至少包含：用于唯一标识一个设备类型的设备类型标识、设备信号定义和用于唯一标识一个工业设备的设备名称，设备信号定义包括设备信号名称、信号数据类型和信号取值范围。

根据工业现场设备的实际情况，维护设备类型下的工业设备实体，设备实体继承了设备类型的语义化模板，设备实体使用设备名称进行唯一标识。从模型库模块中选择一个三维模型与设备类型进行关联，设备类型下的设备实体共用这个三维模型，而无需为每一个设备实体都关联一个三维模型。例如，A设备类型对应三维模型U，A设备类型下包括A1、A2、A3设备实体时，三个设备实体关联的都是三维模型U，有几个设备实体，就关联几个三维模型，A1、A2、A3设备实体关联的都是三维模型A，即设备类型与三维模型一一对应，设备实体与三维模型的个数一一对应。其中，A可以理解为设备类型标识，A1、A2可以理解为设备名称。当同类设备有多个时，为这些设备配置三维模型或者更换三维模型时，只需要操作对应设备类型关联的三维模型即可，设备类型下的设备继承设备类型的三维模型变化，即设备类型的三维模型可以在设备之间复用，如图3的步骤S2所示。

在一实施例中，上述步骤S106可以通过以下步骤实现：

根据设备类型的语义化模板，在云边协同模块中通过对各种功能组件进行连接和参数配置的方式，构建工业设备的数据交互逻辑。

需要说明的是，构建上述数据交互逻辑之后，可以将数据交互逻辑发送到边缘计算设备。边缘计算设备在本地运行接收到的数据交互逻辑，同与之相连的工业设备进行数据交互，按照信号数据类型实时解析设备的原始数据获得设备信号数据，并按照“设备类型标识/设备名称/设备信号名称:设备信号数据”的数据路径格式发送到云端的云边协同模块，如图3中的步骤S3所示。云边协同模块接收边缘计算设备上报的设备信号数据，经过边缘计算设备运行数据交互逻辑处理后上报到云端的设备信号数据，可以直接作为驱动三维模型动作的数据来源。

在一实施例中，上述步骤S108可以通过以下步骤实现：

打开三维模型可视化配置界面，对所述目标三维模型进行配置，读取所述目标三维模型的层级结构信息，根据物理世界中所述目标类型的工业设备运行时的动作点、动作属性和轴向，从虚拟环境的所述目标三维模型中选择相对应的层级结构生成所述目标三维模型的动作关节，并为所述动作关节配置动作属性、轴向和动作活动范围，其中，所述动作属性包括沿轴向移动和绕轴向旋转。

从目标类型的设备信号名称中获取一个设备信号与指定的动作关节进行关联，以完成所述动作关节与所述目标类型的设备信号绑定。

需要说明的是，在对任意三维模型的层级结构进行配置时，可以打开设备类型的三维模型可视化配置界面，对设备类型所关联的三维模型进行配置，读取三维模型的层级结构信息，根据物理世界中设备实物运行时的动作点、动作属性和轴向，从虚拟环境的三维模型中选择相对应的层级结构生成三维模型的动作关节，三维模型的每一个动作关节都对应到物理实物的一个动作点。再为生成的动作关节配置动作属性和轴向，包括移动（关节沿轴向移动）和旋转（关节绕轴向旋转）两种，并配置动作关节的动作活动范围上下限，实现动作关节能够按照设定的动作属性和轴向在活动范围上下限内运行动作；然后为动作关节绑定设备信号，方法是从当前设备类型的设备信号名称中选择一个设备信号与选定的动作关节进行关联，即完成动作关节与格式为“设备类型标识/（任意设备）/（选定的）设备信号名称”的设备信号绑定，如图3中的步骤S4所示。上述过程是将关节与特定设备类型的信号绑定，而并不绑定到某一个具体设备上，配置完成后三维模型可以用于当前设备类型下的任意设备，即配置后的三维模型在该设备类型下的多个设备间实现复用。当需要改变动作关节的信号来源时，只需要重新为动作关节绑定新的信号即可。上述对三维模型的所有配置都生成配置信息并存储，该配置信息与该设备类型进行关联，整个配置过程并不改变模型库中的原始三维模型，即如果不同的设备类型在步骤S2中关联了相同的三维模型，在步骤S4中的配置互不影响，实现三维模型在不同的设备类型间复用。

如图3中的步骤S5所示，针对任意三维模型，在可视化设备运行监控配置界面中，从模型库中拖拽预进行运行监控的设备所属设备类型的三维模型，将三维模型加载到配置界面中，同时在步骤S4中对三维模型的配置信息也加载到配置界面中；然后为加载的三维模型选择信号来源的设备，方法是从该三维模型所属设备类型的设备列表中选择一个设备进行关联绑定，即将格式为“设备类型标识/（选定的）设备名称/设备信号名称”的设备信号数据与当前三维模型绑定，当选定设备的信号数据发送到平台时，格式为“设备类型标识/设备名称/设备信号名称:设备信号数据”的数据可以直接驱动名为“设备类型标识”的设备类型下名为“设备名称”的设备中绑定了名为“设备信号名称”信号的动作关节按照“设备信号数据”运行动作，整个三维模型在设备的信号驱动下运行与物理设备一致的动作；在可视化设备运行监控配置界面中将上述配置生成的监控模型发布成监控页面，在页面中查看设备的实时运行监控画面。

在一实施例中，当物理世界的实际设备增加了某一个动作点后，按照上述步骤S2至S4，在设备类型的语义化模板中新增一个对应信号，在云边协同模块的数据交互逻辑中新增相应信号的处理逻辑，在数字孪生模型配置模块的三维模型中新增相应的关节，并绑定相应的信号即可。

在一实施例中，由于通过数字孪生模型配置模块对三维模型进行配置的过程，并不改变三维模型本身，而只是在平台云端存储不同设备类型关联关系下的三维模型配置信息，因此不同的设备类型可以关联到同一个三维模型上，他们的配置信息互不影响，即三维模型在不同设备类型之间可以复用。

本申请实施例提出的云边协同的工业设备数字孪生运行监控系统无需代码定制开发，通过设备类型绑定的三维模型可配置、云边协同信号数据解析可配置、三维模型的动作关节可配置、动作关节的绑定信号可配置、驱动模型动作的数据来源可配置等措施，只需通过配置即可完成工业设备运行监控，可兼容设备多样性，并最大限度的实现了三维模型的复用，能够极大的简化设备运行监控系统的建模过程，降低工作量。生成的数字孪生监控系统能够实时展示与物理实体一致的动作，与二维监控系统相比具有更高的设备实时监控能力。

根据本申请实施例的又一个方面，还提供了一种用于实施上述云边协同的工业设备数字孪生运行监控方法的系统，图2是根据本申请实施例的一种可选的云边协同的工业设备数字孪生运行监控系统结构框图，如图2所示，所述系统包括云端系统和设置在工业现场的边缘计算设备，所述云端系统包括：模型库模块，用于对所述工业设备的三维模型进行管理，并提供目标三维模型，其中，所述目标三维模型对应物理世界中的目标类型的工业设备，同一类型的所述工业设备对应同一所述目标三维模型；语义建模模块，用于为所述目标类型的工业设备配置语义化模板，其中，所述语义化模板至少用于标识所述工业设备的设备类型以及定义所述工业设备的设备信号；云边协同模块，根据所述语义化模板构建所述工业设备的数据交互逻辑，并将所述数据交互逻辑发送到边缘计算设备，其中，所述数据交互逻辑用于指示所述边缘计算设备和相连的所述工业设备以及所述云边协同模块任一方进行数据交互时的路径和数据格式；数字孪生模型配置模块，用于生成所述目标三维模型的动作关节，将所述目标三维模型的动作关节与设备信号绑定，其中，所述目标三维模型的每一个动作关节对应于所述目标类型的工业设备的一个动作点，所述设备信号用于指示动作关节的信号来源；设备运行监控模块，用于在可视化设备运行监控配置界面中，将动作关节与设备信号绑定后的所述目标三维模型加载到所述监控配置界面，并绑定目标设备作为所述目标三维模型的动作关节的信号来源，得到配置完成的目标监控模型；在可视化设备运行监控配置界面中将所述配置完成的目标监控模型发布成监控页面，根据所述边缘计算设备发送的所述目标设备的动作数据，在所述监控页面中驱动所述目标监控模型实时生成对应的动作。

云端系统主要提供三维模型配置和设备运行监控配置功能，操作者通过云端系统提供的各类配置功能完成设备数字孪生运行监控过程，主要包括模型库模块、语义建模模块、云边协同模块、数字孪生模型配置模块和设备运行监控模块。

模型库模块用于对工业设备的三维模型进行管理，可以是WEB页面，直接进行三维模型的新增、修改和删除操作。

语义建模模块可以是设备类型语义建模的WEB页面，用于管理设备类型（同类设备的统称）的语义化模板，语义化模板包含但不限于用作设备类型唯一标识的设备类型标识和设备信号定义，设备信号定义包括设备信号名称、信号数据类型和信号取值范围。语义建模模块用于维护设备类型下的工业设备实体，设备实体继承了设备类型的语义化模板，设备实体使用设备名称进行唯一标识。语义建模模块还用于为设备类型从模型库中选择一个三维模型进行关联，关联后该设备类型下的设备都复用该三维模型。

云边协同模块可以是云端系统中的可视化配置WEB页面，包含各类数据获取、处理的功能组件，用于根据语义化模板通过将功能组件进行连接和参数配置的方式在云端构建应用于边缘计算设备的数据交互逻辑，并将数据交互逻辑发送到工业现场的边缘计算设备中运行。云边协同模块还用于接收边缘计算设备上报的设备信号数据，经过边缘计算设备运行数据交互逻辑处理后上报到云端的设备信号数据，可以直接作为驱动三维模型动作的数据来源。

数字孪生模型配置模块提供虚拟环境下可视化的三维模型配置页面，基于three.js开发，用于对设备类型所关联的三维模型进行配置，读取三维模型的层级结构信息，根据物理世界中设备实物运行时的动作点、动作属性和轴向，从虚拟环境的三维模型中选择相对应的层级结构生成三维模型的动作关节。还用于为生成的动作关节配置动作属性和轴向，包括移动（关节沿轴向移动）和旋转（关节绕轴向旋转）两种，并配置关节的动作活动范围上下限，实现动作关节能够按照设定的动作属性和轴向在活动范围上下限内运行动作；还用于为动作关节绑定设备信号，完成动作关节与格式为“设备类型标识/（任意设备）/（选定的）设备信号名称”的设备信号绑定，完成上述配置后，数字孪生模型配置模块还用于存储上述配置信息。

设备运行监控模块提供可视化的设备运行监控配置界面，基于three.js开发，用于从模型库中拖拽预进行运行监控的设备所属设备类型的三维模型加载到配置界面中，并对三维模型进行移动、旋转、缩放等操作，将三维模型按需融入到监控场景中；还用于为该三维模型选择信号来源的设备，即将格式为“设备类型标识/（选定的）设备名称/设备信号名称”的设备信号数据与当前三维模型绑定，当选定设备的信号数据发送到平台时，三维模型中的每一个动作关节都在关联的设备信号驱动下运行动作，整个三维模型在设备的信号驱动下运行与物理设备一致的动作；还用于将上述配置生成的设备运行监控模型发布成WEB监控页面，在页面中可以查看设备的实时运行监控画面。

边缘计算设备用于接收云端的云边协同模块下发的数据交互逻辑并在本地运行接收到的数据交互逻辑，同与之相连的工业设备进行数据交互，按照信号数据类型实时解析设备的原始数据获得设备信号数据，并按照“设备类型标识/设备名称/设备信号名称:设备信号数据”的数据路径格式发送到云端的云边协同模块。在本实施例中，边缘计算设备是指就近部署在工业现场的具有一定运算和存储能力的设备或硬件，用户能够通过边缘计算设备连接工业现场的各类设备获取数据，并连接云端系统进行数据交互。本申请实施例涉及的边缘计算设备，可以是提供数据处理能力的、具有多种协议接口进行数据连通功能的设备或硬件，如工业网关、工控机等。

根据本申请实施例的又一个方面，还提供了一种用于实施上述云边协同的工业设备数字孪生运行监控方法的电子装置，上述电子装置可以但不限于应用于服务器中。如图4所示，该电子装置包括存储器402和处理器404，该存储器402中存储有计算机程序，该处理器404被设置为通过计算机程序执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，在本实施例中，上述电子装置可以位于计算机网络的多个网络设备中的至少一个网络设备。

可选地，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：

步骤S1，从模型库中获取目标三维模型，其中，目标三维模型对应物理世界中的目标类型的工业设备，同一类型的工业设备对应同一目标三维模型；

步骤S2，为目标类型的工业设备配置语义化模板，其中，语义化模板至少用于标识工业设备的设备类型以及定义工业设备的设备信号；

步骤S3，根据语义化模板，通过云边协同模块构建工业设备的数据交互逻辑，并将数据交互逻辑发送到边缘计算设备，其中，数据交互逻辑用于指示边缘计算设备和相连的工业设备以及云边协同模块任一方进行数据交互时的路径和数据格式；

步骤S4，生成目标三维模型的动作关节，将目标三维模型的动作关节与设备信号绑定，其中，目标三维模型的每一个动作关节对应于目标类型的工业设备的一个动作点，设备信号用于指示动作关节的信号来源；

步骤S5，在可视化设备运行监控配置界面中，将动作关节与设备信号绑定后的目标三维模型加载到监控配置界面，并绑定目标设备作为目标三维模型的动作关节的信号来源，得到配置完成的目标监控模型；

步骤S6，在可视化设备运行监控配置界面中将配置完成的目标监控模型发布成监控页面，根据边缘计算设备发送的目标设备的动作数据，在监控页面中驱动目标监控模型实时生成对应的动作。

图4其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，电子装置还可包括比图4中所示更多或者更少的组件（如网络接口等），或者具有与图4所示不同的配置。

其中，存储器402可用于存储软件程序以及模块，如本申请实施例中的云边协同的工业设备数字孪生运行监控方法和系统对应的程序指令/模块，处理器404通过运行存储在存储器402内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的云边协同的工业设备数字孪生运行监控方法。存储器402可包括高速随机存储器，还可以包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器402可进一步包括相对于处理器404远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。其中，存储器402具体可以但不限于用于储存云边协同的工业设备数字孪生运行监控方法的程序步骤。

可选地，上述的传输装置406用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括有线网络及无线网络。在一个实例中，传输装置406包括一个网络适配器（Network Interface Controller，NIC），其可通过网线与其他网络设备与路由器相连从而可与互联网或局域网进行通讯。在一个实例中，传输装置406为射频（Radio Frequency，RF）模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

此外，上述电子装置还包括：显示器408，用于显示云边协同的工业设备数字孪生运行监控方法的配置过程和监控页面；和连接总线410，用于连接上述电子装置中的各个模块部件。

本申请的实施例还提供了一种计算机可读的存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序：

步骤S1，从模型库中获取目标三维模型，其中，目标三维模型对应物理世界中的目标类型的工业设备，同一类型的工业设备对应同一目标三维模型；

步骤S2，为目标类型的工业设备配置语义化模板，其中，语义化模板至少用于标识工业设备的设备类型以及定义工业设备的设备信号；

步骤S3，根据语义化模板，通过云边协同模块构建工业设备的数据交互逻辑，并将数据交互逻辑发送到边缘计算设备，其中，数据交互逻辑用于指示边缘计算设备和相连的工业设备以及云边协同模块任一方进行数据交互时的路径和数据格式；

步骤S4，生成目标三维模型的动作关节，将目标三维模型的动作关节与设备信号绑定，其中，目标三维模型的每一个动作关节对应于目标类型的工业设备的一个动作点，设备信号用于指示动作关节的信号来源；

步骤S5，在可视化设备运行监控配置界面中，将动作关节与设备信号绑定后的目标三维模型加载到监控配置界面，并绑定目标设备作为目标三维模型的动作关节的信号来源，得到配置完成的目标监控模型；

步骤S6，在可视化设备运行监控配置界面中将配置完成的目标监控模型发布成监控页面，根据边缘计算设备发送的目标设备的动作数据，在监控页面中驱动目标监控模型实时生成对应的动作。

可选地，存储介质还被设置为存储用于执行上述实施例中的方法中所包括的步骤的计算机程序，本实施例中对此不再赘述。

可选地，在本实施例中，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终端设备相关的硬件来完成，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：闪存盘、只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、随机存取器（Random Access Memory，RAM）、磁盘等。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

上述实施例中的集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在上述计算机可读取的存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在存储介质中，包括若干指令用以使得一台或多台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的客户端，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种云边协同的工业设备数字孪生运行监控方法，其特征在于，包括：

从模型库中获取目标三维模型，其中，所述目标三维模型对应物理世界中的目标类型的工业设备，同一类型的所述工业设备对应同一所述目标三维模型；

为所述目标类型的工业设备配置语义化模板，其中，所述语义化模板至少用于标识所述工业设备的设备类型以及定义所述工业设备的设备信号；

根据所述语义化模板，通过云边协同模块构建所述工业设备的数据交互逻辑，并将所述数据交互逻辑发送到边缘计算设备，其中，所述数据交互逻辑用于指示所述边缘计算设备和相连的所述工业设备以及所述云边协同模块任一方进行数据交互时的路径和数据格式；

生成所述目标三维模型的动作关节，将所述目标三维模型的动作关节与设备信号绑定，其中，所述目标三维模型的每一个动作关节对应于所述目标类型的工业设备的一个动作点，所述设备信号用于指示动作关节的信号来源；

在可视化设备运行监控配置界面中，将动作关节与设备信号绑定后的所述目标三维模型加载到所述监控配置界面，并绑定目标设备作为所述目标三维模型的动作关节的信号来源，得到配置完成的目标监控模型；

在可视化设备运行监控配置界面中将所述配置完成的目标监控模型发布成监控页面，根据所述边缘计算设备发送的所述目标设备的动作数据，在所述监控页面中驱动所述目标监控模型实时生成对应的动作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在从模型库中获取目标三维模型之前，所述方法还包括：

在所述模型库中新增、修改或删除三维模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述为所述目标类型的工业设备配置语义化模板，包括：

为同一类型的所述工业设备创建所述设备类型对应的语义化模板，其中，所述语义化模板至少包含：用于唯一标识一个设备类型的设备类型标识、设备信号定义和用于唯一标识一个工业设备的设备名称，所述设备信号定义包括设备信号名称、信号数据类型和信号取值范围。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述语义化模板，通过云边协同模块构建所述工业设备的数据交互逻辑，包括：

根据所述设备类型的语义化模板，在云边协同模块中通过对各种功能组件进行连接和参数配置的方式，构建所述工业设备的数据交互逻辑。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成所述目标三维模型的动作关节，包括：

打开三维模型可视化配置界面，对所述目标三维模型进行配置，读取所述目标三维模型的层级结构信息，根据物理世界中所述目标类型的工业设备运行时的动作点、动作属性和轴向，从虚拟环境的所述目标三维模型中选择相对应的层级结构生成所述目标三维模型的动作关节，并为所述动作关节配置动作属性、轴向和动作活动范围，其中，所述动作属性包括沿轴向移动和绕轴向旋转。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将所述目标三维模型的动作关节与设备信号绑定，包括：

从目标类型的设备信号名称中获取一个设备信号与指定的动作关节进行关联，以完成所述动作关节与所述目标类型的设备信号绑定。

7.一种云边协同的工业设备数字孪生运行监控系统，其特征在于，包括云端系统和设置在工业现场的边缘计算设备，所述云端系统包括：

模型库模块，用于对所述工业设备的三维模型进行管理，并提供目标三维模型，其中，所述目标三维模型对应物理世界中的目标类型的工业设备，同一类型的所述工业设备对应同一所述目标三维模型；

语义建模模块，用于为所述目标类型的工业设备配置语义化模板，其中，所述语义化模板至少用于标识所述工业设备的设备类型以及定义所述工业设备的设备信号；

云边协同模块，根据所述语义化模板构建所述工业设备的数据交互逻辑，并将所述数据交互逻辑发送到边缘计算设备，其中，所述数据交互逻辑用于指示所述边缘计算设备和相连的所述工业设备以及所述云边协同模块任一方进行数据交互时的路径和数据格式；

数字孪生模型配置模块，用于生成所述目标三维模型的动作关节，将所述目标三维模型的动作关节与设备信号绑定，其中，所述目标三维模型的每一个动作关节对应于所述目标类型的工业设备的一个动作点，所述设备信号用于指示动作关节的信号来源；

设备运行监控模块，用于在可视化设备运行监控配置界面中，将动作关节与设备信号绑定后的所述目标三维模型加载到所述监控配置界面，并绑定目标设备作为所述目标三维模型的动作关节的信号来源，得到配置完成的目标监控模型；在可视化设备运行监控配置界面中将所述配置完成的目标监控模型发布成监控页面，根据所述边缘计算设备发送的所述目标设备的动作数据，在所述监控页面中驱动所述目标监控模型实时生成对应的动作。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述数字孪生模型配置模块还用于：

打开三维模型可视化配置界面，对所述目标三维模型进行配置，读取所述目标三维模型的层级结构信息，根据物理世界中所述目标类型的工业设备运行时的动作点、动作属性和轴向，从虚拟环境的所述目标三维模型中选择相对应的层级结构生成所述目标三维模型的动作关节，并为所述动作关节配置动作属性、轴向和动作活动范围，其中，所述动作属性包括沿轴向移动和绕轴向旋转。

9.一种计算机可读的存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行权利要求1至6任一项中所述的方法。

10.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行权利要求1至6任一项中所述的方法。

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