CN117596154A - 一种基于元模型的设备自动识别和接入的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于元模型的设备自动识别和接入的方法和系统，包括：建立设备厂商元模型、设备属性信息元模型和物模型模板的映射关系，设备发送的实时信息直接发送给设备属性信息元模型；物模型模板从设备厂商元模型和设备属性信息元模型中读取所需的实时信息，生成与设备唯一对应的物模型；物模型将设备相关信息进行展示。通过设备通用元模型可快速生成与每种类型设备对应的设备元模型，包括设备厂商元模型和设备属性信息元模型；根据不同应用场景，可灵活构建与设备唯一对应的物模型模板；通过设备元模型和物模型模板的联动，可快速生成物模型，完成设备自动识别和接入，本发明具有设备自动识别和接入效率高，适用灵活性强的优点。

Description

一种基于元模型的设备自动识别和接入的方法和系统

技术领域

本发明属于物联网技术领域，具体涉及一种基于元模型的设备自动识别和接入的方法和系统。

背景技术

物联网中设备接入技术是指：通过各种方式，将物理设备接入到物联网平台中，实现物理设备和物联网平台之间的数据交换与传输，包括：对物理设备进行数据采集、转发以及对物理设备进行远程控制等。

现有技术中，大多数物联网平台采用手动配置的方式，实现物理设备的接入，需要人工对每个物理设备进行配置和管理，效率低下且容易出错。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于元模型的设备自动识别和接入的方法和系统，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种基于元模型的设备自动识别和接入的方法，包括以下步骤：

步骤1，构建设备通用元模型；所述设备通用元模型包括设备厂商通用元模型和设备属性信息通用元模型；所述设备厂商通用元模型，用于描述设备厂商通用特征，包括：设备厂商名称、设备类型和设备接入协议标准；所述设备属性信息通用元模型，用于描述设备通用特征，包括设备名称、设备状态、设备参数、设备厂商ID以及设备子属性；

步骤2，构建设备元模型数据库；所述设备元模型数据库中存储每个设备厂商ID唯一对应的设备厂商元模型以及每种类型的设备对应的设备属性信息元模型，方法为：

获取每一个设备厂商的设备厂商描述信息，将所述设备厂商描述信息填充入所述设备厂商元模型，得到与设备厂商ID唯一对应的设备厂商元模型；

获取每种类型设备的设备描述信息，将所述设备描述信息填充入所述设备属性信息元模型，得到与每种类型的设备对应的设备属性信息元模型；

步骤3，根据应用场景，构建与设备唯一对应的物模型模板；所述物模型模板包括模板名称、模板类别、设备属性信息、设备事件信息和设备功能信息；

步骤4，当物联网平台接收到设备发送的接入信息时，执行设备自动识别和接入流程，包括：

对所述设备发送的接入信息进行解析，得到设备特征数据；将所述设备特征数据与各个所述设备属性信息元模型进行匹配，查找到匹配的所述设备属性信息元模型；

根据所述设备属性信息元模型以及关联的所述设备厂商元模型，得到设备接入协议标准，自动完成设备接入；

建立设备厂商元模型、设备属性信息元模型和物模型模板的映射关系，设备发送的实时信息直接发送给所述设备属性信息元模型；所述物模型模板从所述设备厂商元模型和所述设备属性信息元模型中读取所需的实时信息，生成与设备唯一对应的物模型；所述物模型将设备相关信息进行展示。

优选的，所述设备通用元模型，用于描述设备的通用特性、属性和行为，是设备功能描述属性集合。

优选的，所述设备子属性包括设备ID、设备值集、设备部件名称、设备部件类型、设备部件阈值、设备部件状态、解析格式、设备告警条件以及扩展属性。

优选的，步骤2中，所述设备厂商描述信息，根据预定义的所述设备厂商通用元模型的格式要求生成；所述设备描述信息，根据预定义的所述设备属性信息通用元模型的格式要求生成。

优选的，步骤3中，所述设备属性信息，包括设备名称、设备编号、设备状态、设备参数和设备配置；所述设备事件信息，包括设备告警事件信息、设备故障事件信息和设备通知事件信息；所述设备功能信息，包括设备提供的功能以及设备操作信息。

优选的，所述设备厂商元模型和所述设备属性信息元模型，支持动态更新和扩展。

优选的，还包括：

所述物模型与设备绑定，为设备分配唯一的标识符，并将该标识符与物模型进行关联，实现设备的自动识别和接入。

本发明还提供一种基于元模型的设备自动识别和接入的方法的系统包括：

设备通用元模型构建模块，用于构建设备通用元模型；所述设备通用元模型包括设备厂商通用元模型和设备属性信息通用元模型；所述设备厂商通用元模型，用于描述设备厂商通用特征，包括：设备厂商名称、设备类型和设备接入协议标准；所述设备属性信息通用元模型，用于描述设备通用特征，包括设备名称、设备状态、设备参数、设备厂商ID以及设备子属性；

设备元模型数据库，所述设备元模型数据库中存储每个设备厂商ID唯一对应的设备厂商元模型以及每种类型的设备对应的设备属性信息元模型，方法为：

获取每一个设备厂商的设备厂商描述信息，将所述设备厂商描述信息填充入所述设备厂商元模型，得到与设备厂商ID唯一对应的设备厂商元模型；

获取每种类型设备的设备描述信息，将所述设备描述信息填充入所述设备属性信息元模型，得到与每种类型的设备对应的设备属性信息元模型；

物模型模板构建模块，用于根据应用场景，构建与设备唯一对应的物模型模板；所述物模型模板包括模板名称、模板类别、设备属性信息、设备事件信息和设备功能信息；

设备自动识别和接入模块，用于当物联网平台接收到设备发送的接入信息时，执行设备自动识别和接入流程，包括：

对所述设备发送的接入信息进行解析，得到设备特征数据；将所述设备特征数据与各个所述设备属性信息元模型进行匹配，查找到匹配的所述设备属性信息元模型；

根据所述设备属性信息元模型以及关联的所述设备厂商元模型，得到设备接入协议标准，自动完成设备接入；

建立设备厂商元模型、设备属性信息元模型和物模型模板的映射关系，设备发送的实时信息直接发送给所述设备属性信息元模型；所述物模型模板从所述设备厂商元模型和所述设备属性信息元模型中读取所需的实时信息，生成与设备唯一对应的物模型；所述物模型将设备相关信息进行展示。

本发明提供的一种基于元模型的设备自动识别和接入的方法和系统具有以下优点：

通过设备通用元模型可快速生成与每种类型设备对应的设备元模型，包括设备厂商元模型和设备属性信息元模型；根据不同应用场景，可灵活构建与设备唯一对应的物模型模板；通过设备元模型和物模型模板的联动，可快速生成物模型，完成设备自动识别和接入，本发明具有设备自动识别和接入效率高，适用灵活性强的优点。

附图说明

图1为本发明提供的基于元模型的设备自动识别和接入方法的整体流程图；

图2为本发明提供的基于元模型的设备自动识别和接入系统的原理图；

图3为本发明提供的基于元模型的设备自动识别和接入系统的架构图；

图4为对设备信息进行解析的示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种基于元模型的设备自动识别和接入的方法，用于实现基于元模型的抽象统一和通过规则、方法实现智能设备快速接入到物联网平台，本发明能够自动识别各种设备，简化设备接入过程，提高系统的智能化水平，减少人工干预，提高设备管理的效率和准确性。

本发明主要思路为：本发明通过构建设备通用的、可扩展的设备通用元模型，统一描述设备的特性、属性和行为，通过规则、方法规范管理设备的通用特征，通过使用机器学习算法，将设备特征与设备元模型进行匹配，确定设备的类型和特性，根据设备元模型生成对应的物模型并与设备直接绑定，自动完成设备接入。

参考图1到图3，本发明提供一种基于元模型的设备自动识别和接入的方法，包括以下步骤：

步骤1，构建设备通用元模型；所述设备通用元模型，用于描述设备的通用特性、属性和行为，用于标识设备的通用特征，是设备功能描述属性集合。设备端根据预定义的设备通用元模型格式生成设备描述信息。

所述设备通用元模型包括设备厂商通用元模型和设备属性信息通用元模型；所述设备厂商通用元模型，用于描述设备厂商通用特征，包括：设备厂商名称、设备类型和设备接入协议标准；所述设备属性信息通用元模型，用于描述设备通用特征，包括设备名称、设备状态、设备参数、设备厂商ID以及设备子属性；所述设备子属性包括设备ID、设备值集、设备部件名称、设备部件类型、设备部件阈值、设备部件状态、解析格式、设备告警条件以及扩展属性。

例如，设备通用元模型能够描述不同厂家、不同设备、不同物模型的设备的共性属性和差异性属性，主要包括以下内容：设备厂商信息(设备厂商、类型、协议标准、领域)；设备信息(设备名称、设备编号、设备参数、设备配置等)，并包含设备子属性。

步骤2，构建设备元模型数据库；所述设备元模型数据库中存储每个设备厂商ID唯一对应的设备厂商元模型以及每种类型的设备对应的设备属性信息元模型，方法为：

获取每一个设备厂商的设备厂商描述信息，将所述设备厂商描述信息填充入所述设备厂商元模型，得到与设备厂商ID唯一对应的设备厂商元模型；

获取每种类型设备的设备描述信息，将所述设备描述信息填充入所述设备属性信息元模型，得到与每种类型的设备对应的设备属性信息元模型；

本发明中，所述设备厂商描述信息，根据预定义的所述设备厂商通用元模型的格式要求生成；所述设备描述信息，根据预定义的所述设备属性信息通用元模型的格式要求生成。

步骤3，根据应用场景，构建与设备唯一对应的物模型模板；所述物模型模板包括模板名称、模板类别、设备属性信息、设备事件信息和设备功能信息；其中，所述设备属性信息，包括设备名称、设备编号、设备状态、设备参数和设备配置；所述设备事件信息，包括设备告警事件信息、设备故障事件信息和设备通知事件信息；所述设备功能信息，包括设备提供的功能以及设备操作信息。

例如，物模型模板包括模板名称、模板类别、设备属性信息、设备事件信息、设备功能信息，其中设备属性信息包括设备名称、设备编号、设备状态、设备参数、设备配置等，设备事件信息包括告警、故障、通知等，设备服务信息包括设备提供的功能、操作等。可以根据设备自身的功能属性，匹配出设备描述信息中的部分或全部内容，通过物模型模板组织生成设备具体的应用物模型。

物模型模板可采用以下方法构建：如图2所示，通过对设备厂商的分析，匹配设备信息表、设备子属下表，基于模型模板表进行数据填充，最终得到物模型产物，包括设备属性信息(Properties)、设备事件信息(Events)、设备服务信息(Service)、设备标签信息(Tags)，是以JSON格式文件，存储在物模型表中进行管理，JSON格式如下所示：

步骤4，当物联网平台接收到设备发送的接入信息时，执行设备自动识别和接入流程，包括：

对所述设备发送的接入信息进行解析，得到设备特征数据；将所述设备特征数据与各个所述设备属性信息元模型进行匹配，查找到匹配的所述设备属性信息元模型；

根据所述设备属性信息元模型以及关联的所述设备厂商元模型，得到设备接入协议标准，自动完成设备接入；

建立设备厂商元模型、设备属性信息元模型和物模型模板的映射关系，设备发送的实时信息直接发送给所述设备属性信息元模型；所述物模型模板从所述设备厂商元模型和所述设备属性信息元模型中读取所需的实时信息，生成与设备唯一对应的物模型；所述物模型将设备相关信息进行展示。所述物模型与设备绑定，为设备分配唯一的标识符，并将该标识符与物模型进行关联，实现设备的自动识别和接入。本发明中，所述设备厂商元模型和所述设备属性信息元模型，支持动态更新和扩展。

例如，针对智能物联网设备推送的数据，当前以消防领域某一类设备为例，根据国标协议进行对应关系说明，如图4所示，一般设备回传的数据是16进制编码数据，需要进行解析和编码，才能解释成可读取、可分析、可展示的数据。

通过传感器回传、网络、接口、文档等途径收集的设备数据，基于GPT进行模型训练，如图3所示，插入到设备厂商元模型和设备属性信息元模型中，进行查询和过滤，将设备特征数据与设备属性信息元模型进行匹配，确定设备的类型和特性，主要包括设备的唯一标识符、设备类型、支持的协议等，根据设备属性信息元模型对设备描述信息进行分析和识别，提取出设备的功能信息。具体过程如下：首先，从原始设备特征数据中提取出具有代表性的特征，并确保所选择的特征能够表示设备的特性。基于设备特征数据，进行匹配设备类别，从而将设备与设备属性信息元模型匹配起来。在进行匹配时，会和模型库中的大量数据进行比较，将设备的领域知识与数据分析相结合，以确定最适合描述设备的定义。

设备被识别后，根据设备属性信息元模型和设备厂商元模型中定义的属性、方法，自动完成设备接入。根据提取出的设备信息和物模型模板，生成设备的物模型，即设备的数字化描述，包括设备的属性、事件、服务、标签等。

设备厂商元模型和设备属性信息元模型，统称为设备元模型，可不断地更新和优化，并支持设备动态更新设备物模型，以适应新的设备类型和特性。主要应用场景体现在设备功能快速的更新迭代，需要在现有设备元模型基础上，识别需要新增表示的信息，如新功能、新数据等，设备元模型需要随之更新，添加相关属性，以反映设备的最新能力，进行快速扩展。

根据解析结果生成设备的物模型，并将物模型与设备进行绑定，即在为设备分配一个唯一的标识符，并将该标识符与物模型进行关联，实现设备的自动识别和接入。主要是建立设备元模型和物模型之间的映射关系，根据映射关系关联出相关数据快速在系统的设备管理表中，进行数据的填充。具体的应用流程如图1所示，通过厂家设备数据的获取，最终完成接入，展示各类功能，如设备监控、设备展示、设备状态等。

本发明还提供一种基于元模型的设备自动识别和接入的方法的系统，包括：

设备通用元模型构建模块，用于构建设备通用元模型；所述设备通用元模型包括设备厂商通用元模型和设备属性信息通用元模型；所述设备厂商通用元模型，用于描述设备厂商通用特征，包括：设备厂商名称、设备类型和设备接入协议标准；所述设备属性信息通用元模型，用于描述设备通用特征，包括设备名称、设备状态、设备参数、设备厂商ID以及设备子属性；

设备元模型数据库，所述设备元模型数据库中存储每个设备厂商ID唯一对应的设备厂商元模型以及每种类型的设备对应的设备属性信息元模型，方法为：

获取每一个设备厂商的设备厂商描述信息，将所述设备厂商描述信息填充入所述设备厂商元模型，得到与设备厂商ID唯一对应的设备厂商元模型；

获取每种类型设备的设备描述信息，将所述设备描述信息填充入所述设备属性信息元模型，得到与每种类型的设备对应的设备属性信息元模型；

物模型模板构建模块，用于根据应用场景，构建与设备唯一对应的物模型模板；所述物模型模板包括模板名称、模板类别、设备属性信息、设备事件信息和设备功能信息；

设备自动识别和接入模块，用于当物联网平台接收到设备发送的接入信息时，执行设备自动识别和接入流程，包括：

对所述设备发送的接入信息进行解析，得到设备特征数据；将所述设备特征数据与各个所述设备属性信息元模型进行匹配，查找到匹配的所述设备属性信息元模型；

根据所述设备属性信息元模型以及关联的所述设备厂商元模型，得到设备接入协议标准，自动完成设备接入；

建立设备厂商元模型、设备属性信息元模型和物模型模板的映射关系，设备发送的实时信息直接发送给所述设备属性信息元模型；所述物模型模板从所述设备厂商元模型和所述设备属性信息元模型中读取所需的实时信息，生成与设备唯一对应的物模型；所述物模型将设备相关信息进行展示。

本发明提供的一种基于元模型的设备自动识别和接入的方法和系统具有以下优点：

1.通过设备通用元模型可快速生成与每种类型设备对应的设备元模型，包括设备厂商元模型和设备属性信息元模型；根据不同应用场景，可灵活构建与设备唯一对应的物模型模板；通过设备元模型和物模型模板的联动，可快速生成物模型，完成设备自动识别和接入，本发明具有设备自动识别和接入效率高，适用灵活性强的优点。

2.通过预定义的设备元模型格式，实现了设备描述信息的自动生成，提高系统的自动化程度。

3.通过自动生成设备接入协议和数据模板，减少了手动配置的工作量，提高系统的效率和可靠性。

4.通过对设备描述信息的解析，实现设备信息和属性信息的自动化获取，减少了人工干预。

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

Claims (8)

1.一种基于元模型的设备自动识别和接入的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，构建设备通用元模型；所述设备通用元模型包括设备厂商通用元模型和设备属性信息通用元模型；所述设备厂商通用元模型，用于描述设备厂商通用特征，包括：设备厂商名称、设备类型和设备接入协议标准；所述设备属性信息通用元模型，用于描述设备通用特征，包括设备名称、设备状态、设备参数、设备厂商ID以及设备子属性；

步骤2，构建设备元模型数据库；所述设备元模型数据库中存储每个设备厂商ID唯一对应的设备厂商元模型以及每种类型的设备对应的设备属性信息元模型，方法为：

获取每一个设备厂商的设备厂商描述信息，将所述设备厂商描述信息填充入所述设备厂商元模型，得到与设备厂商ID唯一对应的设备厂商元模型；

获取每种类型设备的设备描述信息，将所述设备描述信息填充入所述设备属性信息元模型，得到与每种类型的设备对应的设备属性信息元模型；

步骤3，根据应用场景，构建与设备唯一对应的物模型模板；所述物模型模板包括模板名称、模板类别、设备属性信息、设备事件信息和设备功能信息；

步骤4，当物联网平台接收到设备发送的接入信息时，执行设备自动识别和接入流程，包括：

对所述设备发送的接入信息进行解析，得到设备特征数据；将所述设备特征数据与各个所述设备属性信息元模型进行匹配，查找到匹配的所述设备属性信息元模型；

根据所述设备属性信息元模型以及关联的所述设备厂商元模型，得到设备接入协议标准，自动完成设备接入；

建立设备厂商元模型、设备属性信息元模型和物模型模板的映射关系，设备发送的实时信息直接发送给所述设备属性信息元模型；所述物模型模板从所述设备厂商元模型和所述设备属性信息元模型中读取所需的实时信息，生成与设备唯一对应的物模型；所述物模型将设备相关信息进行展示。

2.根据权利要求1所述的一种基于元模型的设备自动识别和接入的方法，其特征在于，所述设备通用元模型，用于描述设备的通用特性、属性和行为，是设备功能描述属性集合。

3.根据权利要求1所述的一种基于元模型的设备自动识别和接入的方法，其特征在于，所述设备子属性包括设备ID、设备值集、设备部件名称、设备部件类型、设备部件阈值、设备部件状态、解析格式、设备告警条件以及扩展属性。

4.根据权利要求1所述的一种基于元模型的设备自动识别和接入的方法，其特征在于，步骤2中，所述设备厂商描述信息，根据预定义的所述设备厂商通用元模型的格式要求生成；所述设备描述信息，根据预定义的所述设备属性信息通用元模型的格式要求生成。

5.根据权利要求1所述的一种基于元模型的设备自动识别和接入的方法，其特征在于，步骤3中，所述设备属性信息，包括设备名称、设备编号、设备状态、设备参数和设备配置；所述设备事件信息，包括设备告警事件信息、设备故障事件信息和设备通知事件信息；所述设备功能信息，包括设备提供的功能以及设备操作信息。

6.根据权利要求1所述的一种基于元模型的设备自动识别和接入的方法，其特征在于，所述设备厂商元模型和所述设备属性信息元模型，支持动态更新和扩展。

7.根据权利要求1所述的一种基于元模型的设备自动识别和接入的方法，其特征在于，还包括：

所述物模型与设备绑定，为设备分配唯一的标识符，并将该标识符与物模型进行关联，实现设备的自动识别和接入。

8.一种权利要求1-7任一项所述的一种基于元模型的设备自动识别和接入的方法的系统，其特征在于，包括：

设备通用元模型构建模块，用于构建设备通用元模型；所述设备通用元模型包括设备厂商通用元模型和设备属性信息通用元模型；所述设备厂商通用元模型，用于描述设备厂商通用特征，包括：设备厂商名称、设备类型和设备接入协议标准；所述设备属性信息通用元模型，用于描述设备通用特征，包括设备名称、设备状态、设备参数、设备厂商ID以及设备子属性；

设备元模型数据库，所述设备元模型数据库中存储每个设备厂商ID唯一对应的设备厂商元模型以及每种类型的设备对应的设备属性信息元模型，方法为：

获取每一个设备厂商的设备厂商描述信息，将所述设备厂商描述信息填充入所述设备厂商元模型，得到与设备厂商ID唯一对应的设备厂商元模型；

获取每种类型设备的设备描述信息，将所述设备描述信息填充入所述设备属性信息元模型，得到与每种类型的设备对应的设备属性信息元模型；

物模型模板构建模块，用于根据应用场景，构建与设备唯一对应的物模型模板；所述物模型模板包括模板名称、模板类别、设备属性信息、设备事件信息和设备功能信息；

设备自动识别和接入模块，用于当物联网平台接收到设备发送的接入信息时，执行设备自动识别和接入流程，包括：

对所述设备发送的接入信息进行解析，得到设备特征数据；将所述设备特征数据与各个所述设备属性信息元模型进行匹配，查找到匹配的所述设备属性信息元模型；

根据所述设备属性信息元模型以及关联的所述设备厂商元模型，得到设备接入协议标准，自动完成设备接入；

建立设备厂商元模型、设备属性信息元模型和物模型模板的映射关系，设备发送的实时信息直接发送给所述设备属性信息元模型；所述物模型模板从所述设备厂商元模型和所述设备属性信息元模型中读取所需的实时信息，生成与设备唯一对应的物模型；所述物模型将设备相关信息进行展示。