CN206557773U - 一种基于四维空间对客观世界存在的事物描述的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于四维空间对客观世界存在的事物描述的系统，所述系统包括数据采集模块、数据模型化模块和数据存储模块，其中，用于手动或自动地采集事物数据的所述数据采集模块将所采集的待描述事物数据发送至用于根据事物属性构建数据模型的所述数据模型化模块，所述数据模型化模块将经处理后的包括事物数据的相应数据模型发送至所述数据存储模块；所述数据采集模块至少包括采样单元和分类单元。

Description

一种基于四维空间对客观世界存在的事物描述的系统

技术领域

本实用新型涉及一种对工业生产监控和管理的系统，尤其涉及一种基于四维空间对客观世界存在的事物描述的系统。

背景技术

数据库发展到今天，经历了层次、网状、关系型和非关系型数据库。数据库已经成为数据存储和查询必不可少的系统。现在，也有一些所谓的时空数据库，也是主要是GIS(地理信息系统)借用关系库进行数据存储。在工业生产监控和管理领域，有SCADA监控、实时数据库、关系库，也有开源非关系库的应用。关系数据库是建立在关系模型基础上的数据库，借助于集合代数等数学概念和方法来处理数据库中的数据。现实世界中的各种实体以及实体之间的各种联系均用关系模型来表示。关系模型就是指二维表格模型，因而一个关系型数据库就是由二维表及其之间的联系组成的一个数据组织。当前主流的关系型数据库有Oracle、Microsoft SQL Server、MySQL等。

Oracle是甲骨文公司的一款关系数据库管理系统。它是在数据库领域一直处于领先地位的产品。可以说，Oracle数据库系统是目前世界上流行的关系数据库管理系统。该数据库系统可移植性好、使用方便、功能强，适用于各类大、中、小、微机环境。该数据库系统是一种高效率、可靠性好的适应高吞吐量的数据库解决方案。

企业信息化，实质上是将企业的生产过程、物料移动、事务处理、现金流动、客户交互等业务过程数字化，通过各种信息系统网络加工生成新的信息资源，提供给各层次的人们洞悉、观察各类动态业务中的一切信息，以做出有利于生产要素组合优化的决策，使企业资源合理配置，以使企业能适应瞬息万变的市场经济竞争环境，求得最大的经济效益。

中国专利(公布号为CN104217279A)公开了一种针对企业过程管理的四维多角度评价系统。该专利包括三个功能模块：四维过程数据库、过程质量标准化数据库和多角度过程评价模块，其评价过程的步骤包括过程质量标准化体系的定制、四维过程数据库的事件信息存储，任意多角度的过程能力评价法。该专利的重点是企业生产管理事件的四维过程数据模型建设，它能彻底实现了对企业生产管理过程的真实客观多方位的评价，所有用于分析的数据来源于企业生产管理过程中实际发生事件，采用更加科学和全面的多角度过程能力评价法。该方法设计合理，实用性强，能够为企业业务流程优化重组工作提供重要参考和真实依据。然而，该专利存在的问题是需要借助MES平台实现关系库配置，而MES的有些高级功能并不能满足实际的生产管理需求，且需要高级语言定制开发，若要进行变更则非常困难。另外，该方法不能对数据库中的所有数据进行统一、有效地储存和调用，不能对每一个对象点化，管理和监控不够精细。

目前，时态GIS(地理信息系统)作为GIS(地理信息系统)的一个新兴研究领域，受到人们越来越多的关注。时态GIS(地理信息系统)要求提供高效、完善的时间与空间位置数据的存储、管理和分析机制，以便进行历史回溯、变化监测和预测分析。

中国专利(公布号为CN103678712A)公开了一种灾害信息时空数据库。该专利的灾害信息时空数据库包括灾害现势数据库、灾害过程数据库和灾害历史数据库三个灾害信息数据库，统一编码模块对接收的灾害信息数据分层次编码；属性数据管理模块和空间位置数据管理模块导入灾害信息属性数据和空间位置数据到对应的灾害信息数据库；灾害信息数据通过逻辑变更模块在各灾害信息数据库之间传输；时空数据库索引模块按时间序列对灾害信息时空数据库建立更新索引；逻辑变更模块和时空数据库索引模块构成灾害信息时空数据库的基础，对灾害属性的管理维护、时空逻辑索引的变更维护，为统计数据的入库、检索和时空查询做好准备。该专利解决了在对实现时空数据的储存、管理和历史回顾时数据冗余高、工作效率较低的问题。然而，该专利存在的问题是：(1)该关系数据库为SQL或者Oracle，只能通过编码进行分类检索，不能通过直接输入时间或者空间信息进行检索查询(对历史数据库的快速检索也只能通过时间信息进行，不能通过空间信息进行检索)，因而对数据库的查询和调用很不方便；(2)检索方式单一，只能在某一时间范围进行检索，而不能在某一空间范围进行检索，比如不能对发生在太平洋区域内所有的灾害信息进行检索。

目前众多的空间数据库标识空间信息都是采用存储坐标信息来支持空间信息，加上使用一个自增长ID(Identity，序列号)来提供索引，在搜索上需要依靠空间结构算法来实现。为解决上述问题，现有技术通过使用更加简单的空间索引技术，能够简化空间数据库字段结构，节省占用的存储空间。

中国专利(公告号为CN102622349B)公开了一种空间位置信息数据库的处理方法及装置。该专利提供的处理方法包括：获取一空间位置的坐标数据；根据所述坐标数据生成与所述空间位置对应的空间位置信息编码，包括：定义在中国范围内实施的空间位置信息编码分为五节代码，国家码-区域码：子码1：子码2-附加码，每节代码的编码方法原则为自上而下、自左向右进行编号；在空间位置信息数据库中存储所述空间位置信息编码，将所述空间位置信息编码作为所述空间位置在所述数据库中的索引和位置信息。该专利提供的处理方法使用空间位置信息编码替代目前广泛使用的数据库索引、位置信息和永久ID等多种数据信息，不但可以方便地管理和检索数以千万计的空间位置信息数据库，而且节约了数据库空间。然而，该专利存在的问题是：(1)对空间描述准确度、精确度不够高，比如对工厂中某一设备上部、底部无法准确、区分描述；(2)空间解析和编码对于数据的查询和调用不方便，比如查看工厂锅炉工作情况，还需要去找该锅炉对应的编码，不能直接进行查询；(3)当物理位置更新改变后，数据库没有动态更新。

关系型数据库是存储在计算机上的、可共享的、有组织的关系型数据的集合。关系型数据是以关系数字模型来表示的数据，关系数学模型中以二维表的形式来描述数据。在使用关系型数据库存储信息的应用系统中，存在大量的多维度查询，这类查询提供了多种维度的查询条件供使用者输入，同时使用者需要简单、快速、智能地检索到需要的信息。目前，对数据库查询的优化方法主要有以下几种：(1)合理利用索引：对关系数据库中的数据表，按被查询字段创建独立有序的存储结构，类似给书籍创建目录，以空间换取时间，提高查询性能。(2)冗余关系数据：关系数据库中的数据结构设计需遵循一定的规范，以确保数据的完整性和一致性，而适当采取反向规范化，在二维表中冗余存储其它相关表中信息，以减少查询时的关联关系，提高查询性能。(3)分离存放海量数据：对于海量数据，按某些数据进行分类独立存储，如电话号码信息按所属地区分别存储，增加了业务逻辑复杂程度，提高了应用程序的设计难度以及数据维护难度，但缩小了查询范围，可以提高查询性能。

中国专利(公告号为CN100483411C)公开了一种关系型数据库中信息检索方法及装置。该专利的检索方法包括步骤：构造维度缩减策略树并置于数据库系统中，所述维度缩减策略树包括至少一个子节点和至少一个根节点，每个子节点至少包含本节点编号标识信息及查询条件组合信息和下级子节点编号；当按用户查询条件检索所述数据库未得到所需数据时，根据维度缩减策略树依次构造新的查询条件；按照新的查询条件检索数据库直到得到所需的数据或查询到维度缩减策略树的根节点返回无所需数据的信息。该专利还公开了一种关系型数据库中信息检索装置，包括：查询条件获取单元，查询结果输出单元，策略树存储单元和查询操作单元。利用该专利提供的检索方法和检索装置，可以提高数据库检索效率。然而，该专利存在的问题是：查询和调用数据时需要特定的编号标识信息，在某些领域，比如工业过程控制领域，设备和过程参数的类型和数量都很多，使用编号查询数据很不方便。这也是传统关系数据库始终存在的问题—每个对象必须通过唯一对应的标识码才能检索到对应的数据，导致检索效率不高。因此，急需改进传统关系数据库以提高检索效率。

目前大家通用的数据库，如甲骨文Oracle，微软Microsoft的SQL，Access等，其技术均是建立在20世纪80年代落后的硬件环境基础上的，当时高分辨率的显示器、扫描仪等还未能普及。数据库结构的建立必须受制于字符终端，是用文字来描述数据库结构。虽然经过了十几年的改进，但仍然未能改变数据库结构建立的现状。所有数据库结构的建立都必须经过一系列的繁杂定义或赋值。数据的输入或输出必须由程序员用程序语言编写程序。数据库的维护必须由原程序设计者提供源程序码方可对其系统进行维护或升级。查询或调用数据库数据时必须输入特定的标识。传统数据库的建立方式一直沿用到今天，但其庞大的支出，使得市场上急需一种便捷、高效、低成本的数据库系统。目前还没有一种数据库能提高这几种数据库的功能，而且是可以组态实现的。

实用新型内容

针对现有技术之不足，本实用新型提供了一种基于四维空间对客观世界存在的事物描述的系统，所述系统至少包括数据采集模块、数据模型化模块和数据存储模块，其中，用于手动或自动地采集事物数据的所述数据采集模块将所采集的待描述事物数据发送至用于根据事物属性构建数据模型的所述数据模型化模块，所述数据模型化模块将经处理后的包括事物数据的相应数据模型发送至所述数据存储模块；所述数据采集模块至少包括采样单元和分类单元。

根据一个优选实施方式，所述采样单元至少包括地理位置确定部件和时间确定部件，用于对事物进行采样的所述采样单元将所采集的数据发送至用于将根据所述地理位置确定部件和时间确定部件的输出对所采集的数据进行划分的所述分类单元。优选地，所述地理位置确定部件为定位装置或测距仪器。所述时间确定部件为计时器或计数器。所述分类单元为计算引擎、专用集成电路或单片机。

根据一个优选实施方式，所述采集模块还包括通信单元，所述分类单元将经过分类的数据经由所述通信单元发送至所述数据模型化模块。优选地，所述通信单元与所述数据模型化模块间通过有线连接或者无线连接。

根据一个优选实施方式，所述系统对物体进行采样时，所述采样单元还包括至少一个图像采集设备、至少一个声音采集设备和/或至少一个数据导入装置。优选地，所述图像采集设备为照相机或摄像机。所述声音采集设备为录音设备。所述数据导入设备为触控电子屏幕、鼠标、键盘、USB数据输入部件和SD数据输入部件中的一种或多种。

根据一个优选实施方式，所述系统对事件进行采样时，所述采样单元还包括至少一个传感器、至少一个图像采集设备、至少一个声音采集设备和/或至少一个数据导入设备。优选地，所述传感器为红外传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器、气体传感器、声音传感器、光线传感器、深度传感器和无线信号传感器中的一种或多种。

根据一个优选实施方式，所述自动地采集事物数据的数据采集模块的采样单元包括至少一个传感器、至少一个图像采集设备和至少一个声音采集设备。所述手动地采集事物数据的数据采集模块的采样单元包括至少一个数据导入设备。

根据一个优选实施方式，用于根据事物属性构建数据模型的所述数据模型化模块包括数据模型化单元和数据模型存储单元，经所述数据模型化单元处理后的数据模型发送至所述数据模型存储单元进行存储，并且所述数据模型化单元和数据模型存储单元为计算引擎、专用集成电路或单片机。

根据一个优选实施方式，所述数据存储模块包括用于存储待描述事物历史状态的历史数据存储单元、用于存储待描述事物实时状态的实时数据存储单元和用于存储待描述事物计划状态的计划数据存储单元。优选地，所述数据存储模块为专用集成电路或单片机。

根据一个优选实施方式，所述历史数据存储单元、所述实时数据存储单元和所述计划数据存储单元集中于一个所述基于四维空间对客观世界存在的事物描述的系统中。

根据一个优选实施方式，所述历史数据存储单元、所述实时数据存储单元和所述计划数据存储单元分布于两个或三个所述基于四维空间对客观世界存在的事物描述的系统中。

根据一个优选实施方式，所述系统还包括用于查询事物状态的交互模块，所述交互模块与数据存储模块连接，并且所述交互模块至少包括显示装置、鼠标和/或键盘。

根据一个优选实施方式，本实用新型中所涉及的各个模块、单元和部件全部可以用现有技术中的设备和/或装置实现。所述设备和/或装置包括但不限于单片机、大功率集成电路等。

根据一个优选实施方式，本实用新型提供的一种基于四维空间对客观世界存在的事物描述的系统也可以是一种基于四维空间对客观世界存在的事物描述的装置。本实用新型提供的一种基于四维空间对客观世界存在的事物描述的系统还可以是一种基于四维空间对客观世界存在的事物描述的时空机。

本实用新型提供的基于四维空间对客观世界存在的事物描述的系统至少具有如下优势：

本实用新型通过采集并存储待描述事物的三段时间维度的数据信息以对生产过程进行监控和管理，通过一个系统解决了多种系统应用的问题，可以降低用户的投资和系统的维护成本；并且本实用新型的历史数据存储单元、实时数据存储单元和计划数据存储单元中存储的数据至少包括待描述事物的时间属性数据和空间属性数据，在数据查询时，按照时间和空间即可检索模型中的对象，方便快捷，可以大大提高检索效率。

附图说明

图1是本实用新型的一个优选实施方式的系统模块示意图。

附图标记列表

10：数据采集模块 20：数据模型化模块

30：数据存储模块 40：交互模块

101：采样单元 102：分类单元

103：通信单元 201：数据模型化单元

202：数据模型存储单元 301：历史数据存储单元

302：实时数据存储单元 303：计划数据存储单元

101a：地理位置确定部件 101b：时间确定部件

具体实施方式

下面结合附图和实施例进行详细说明。

对本实用新型中涉及到的名词作如下解释说明。

本实用新型的四维空间是指待描述事物的三维空间加上时间坐标。由此，用于存储待描述事物数据的历史数据库、实时数据库和计划数据库均为时空数据库。时空数据库中存储的数据至少包含待描述事物的三维空间属性和时间属性。

时间模型：时间模型是用于描述待描述事物时间状态的数据模型。时间模型的时间粒度是衡量时间状态的单位，包括时间单位和基于生产情况自定义的时间参数。优选的，时间模型是描述待描述事物时间粒度的模型。例如，时间粒度为年、月、日、小时、分钟或者秒等。也可以自定义时间粒度，如班或者批次等。

空间模型：空间模型是用于描述待描述事物空间状态的数据模型。空间模型的空间粒度是衡量空间层次和空间位置的空间参数，包括空间单位和基于生产情况自定义的空间参数。优选的，空间模型是描述待描述事物空间粒度的模型。例如，空间粒度为总公司、分厂、车间、生产线、工序、工位或设备等。

数据模型：数据模型是描述系统中使用的数据。数据模型按照时态分为实时数据模型、历史数据模型和计划数据模型。按照功能又分为数据、报警、事件。时态和功能的组合会有更多种数据。优选地，数据模型可以具有不同的版本。系统中，同一模型可以存在于多个版本。模型的实例化是对应于模型的某一版本的。模型在生成新版本时，不会影响已经生成的实例。模型某一版本被修改，则会影响该版本模型生成的实例。

数据模型包括属性和成员两部分。不同的数据模型的属性会有差别，比如实时数据，具有新鲜度的属性。事件数据具有开始时间、结束时间、持续时间等属性。成员是构成数据的组成部分，用户是可以根据需要定义不同的成员来描述业务中的数据。优选地，成员个数限定为最大256个成员。优选地，对于属性名，成员名不允许超过64个字符。

数据类型：系统支持的数据类型，是指在定义成员时可用的数据类型。对于Blob类型和字符串类型，需要指定最大长度。优选地，Blob类型和字符串类型的最大长度不超过1K。优选地，图形类型也属于数据类型，也可以作为对象的成员使用。图形类型的坐标是像素坐标。

实施例1

如图1所示，本实用新型的一种基于四维空间对客观世界存在的事物描述的系统至少包括数据采集模块10、数据模型化模块20和数据存储模块30。数据采集模块10用于手动或自动地采集事物数据。数据采集模块10将所采集的待描述事物数据发送至数据模型化模块20。数据模型化模块20用于根据事物属性构建数据模型。数据模型化模块20将经处理后的包括事物数据的相应数据模型发送至数据存储模块30。

根据一个优选实施方式，数据采集模块10从存储有待描述事物时间属性数据、空间属性数据、图形属性数据、音频属性数据、视频属性数据、名称属性数据、数值类型数据和二进制数据中的一种或多种的IOServer中采集待描述事物的信息。优选地，IOServer是一个采集装置，将各种数据采集成Tag点后进行存储，使得数据采集模块10直接与IOServer通讯即可，而无需处理不同的设备协议。优选地，数据模型化模块20也可以直接采集设备的状态，这就需要处理不同设备通讯协议。

根据一个优选实施方式，待描述事物的时间属性和空间属性通过数据采集计算模型配置。例如，通过本实用新型的系统采集现场设备的温度、压力、流量、音频和视频数据，那么需要在设备空间对象中创建温度、压力、流量、音频和视频五个子空间。五个子空间分别对应的是本系统的五个Tag数据对象。然后在数据采集计算模型里写一个采集计算逻辑，这个数据采集计算模型实例化的数据采集计算对象的时间属性就是秒，空间属性就是设备。系统运行起来后会按照设备空间去查找子空间对应的数据对象。

根据一个优选实施方式，系统还包括用于查询事物状态的交互模块40。交互模块40与数据存储模块30连接。优选地，交互模块40至少包括显示装置、鼠标和/或键盘。本实用新型通过交互装置40即可查询系统事物的计划状态、实时状态和/或历史状态。

根据一个优选实施方式，数据采集模块10包括采样单元101、分类单元102和通信单元103。采样单元101至少包括地理位置确定部件101a和时间确定部件101b。用于对待描述事物进行采样的采样单元101将所采集的数据发送至分类单元102。分类单元102用于将根据地理位置确定部件101a和时间确定部件101b的输出对所采集的数据进行划分。分类单元102将经过分类的数据经由通信单元103发送至数据模型化模块20。优选地，地理位置确定部件101a为定位装置或测距仪器。时间确定部件101b为计时器或计数器。分类单元102为计算引擎、专用集成电路或单片机。优选地，通信单元103与数据模型化模块20间通过有线连接或者无线连接。

现有技术的系统通常是将采集到的数据直接发送至数据模型化模块20，数据模型化模块20基于海量的数据进行建模，其工作量大；而本实用新型的采集模块10包括分类单元102，通过分类单元102将采集的数据基于事物的时间状态和空间状态进行分类后再发送至数据模型化模块20，可以大大减小数据模型化模块20的负担。数据模型化模块20依据待描述事物的空间状态对待描述事物的空间进行模型化以建立空间模型，对待描述事物的空间模型进行实例化以建立空间对象。数据模型化模块20依据待描述事物的时间状态对待描述事物的时间进行模型化以建立时间模型，对待描述事物的时间模型进行实例化以建立时间对象。

根据一个优选实施方式，系统对物体进行采样时，采样单元101还包括至少一个图像采集设备、至少一个声音采集设备和/或至少一个数据导入装置。优选地，图像采集设备为照相机或摄像机。声音采集设备为录音设备。数据导入设备为触控电子屏幕、鼠标、键盘、USB数据输入部件和SD数据输入部件中的一种或多种。

根据一个优选实施方式，系统对事件进行采样时，采样单元101还包括至少一个传感器、至少一个图像采集设备、至少一个声音采集设备和/或至少一个数据导入设备。优选地，传感器为红外传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器、气体传感器、声音传感器、光线传感器、深度传感器和无线信号传感器中的一种或多种。

根据一个优选实施方式，自动地采集事物数据的数据采集模块10的采样单元101包括至少一个传感器、至少一个图像采集设备和至少一个声音采集设备。手动地采集事物数据的数据采集模块10的采样单元101包括至少一个数据导入设备。

根据一个优选实施方式，采样单元101还包括计算引擎。优选地，计算引擎上部署有采集计算对象。

根据一个优选实施方式，用于根据事物属性构建数据模型的数据模型化模块20包括数据模型化单元201和数据模型存储单元202。经数据模型化单元201处理后的数据模型发送至数据模型存储单元202进行存储。优选地，用于根据事物属性构建数据模型的数据模型化模块20为计算引擎、专用集成电路或单片机。优选地，数据模型化单元201和数据模型存储单元202为计算引擎、专用集成电路或单片机。

根据一个优选实施方式，分类单元102将采集的数据基于事物的时间状态和空间状态分类后发送至数据模型化模块20，数据模型化单元201依据待描述事物的空间状态对待描述事物的空间进行模型化以建立空间模型，对待描述事物的空间模型进行实例化以建立空间对象。数据模型化单元201依据待描述事物的时间状态对待描述事物的时间进行模型化以建立时间模型，对待描述事物的时间模型进行实例化以建立时间对象。数据模型化单元201将待描述事物的空间模型和时间模型进行关联以建立历史数据模型、实时数据模型和计划数据模型。数据模型化单元201将历史数据模型、实时数据模型和计划数据模型发送至数据模型存储单元202进行存储。

根据一个优选实施方式，计算引擎执行不同的数据计算对象。可以是数据采集计算模型、数据转换计算模型或是数据存储计算模型。优选地，计算引擎执行的数据计算对象还可以是用户组态的数据计算对象。

根据一个优选实施方式，数据存储模块30包括历史数据存储单元301、实时数据存储单元302和计划数据存储单元303。历史数据存储单元301用于存储待描述事物历史状态数据。优选地，历史数据存储单元301将历史数据模型实例化为历史数据对象，并且历史数据对象关联由历史数据模型关联的空间模型实例化产生的空间对象和由历史数据模型关联的时间模型实例化产生的时间对象。历史数据存储单元301将历史数据对象配置计算机空间属性后成为历史数据库，历史数据库用于存储待描述事物的历史数据。实时数据存储单元302用于存储待描述事物实时状态数据。优选地，实时数据存储单元302将实时数据模型实例化为实时数据对象，并且实时数据对象关联由实时数据模型关联的空间模型实例化产生的空间对象和由实时数据模型关联的时间模型实例化产生的时间对象。实时数据存储单元302将实时数据对象配置计算机空间属性后成为实时数据库，实时数据库用于存储待描述事物的实时数据。计划数据存储单元303用于存储待描述事物计划状态数据。优选地，计划数据存储单元303将计划数据模型实例化为计划数据对象，并且计划数据对象关联由计划数据模型关联的空间模型实例化产生的空间对象和由计划数据模型关联的时间模型实例化产生的时间对象。计划数据存储单元303将计划数据对象配置计算机空间属性后成为计划数据库，计划数据库用于存储待描述事物的计划数据。优选地，数据存储模块30为专用集成电路或单片机。

根据一个优选实施方式，历史数据存储单元301、实时数据存储单元302和计划数据存储单元303集中于一个基于四维空间对客观世界存在的事物描述的系统中。

根据一个优选实施方式，历史数据存储单元301、实时数据存储单元302和计划数据存储单元303也可以分布于两个或三个基于四维空间对客观世界存在的事物描述的系统中。

该系统通过采集并存储待描述事物的三段时间维度的数据信息以对生产过程进行监控和管理，通过一个系统解决了多种系统应用的问题，可以降低用户的投资和系统的维护成本；并且本实用新型的历史数据存储单元、实时数据存储单元和计划数据存储单元中存储的数据至少包括待描述事物的时间属性数据和空间属性数据，在数据查询时，按照时间和空间即可检索模型中的对象，方便快捷，可以大大提高检索效率。

实施例2

本实施例是对实施例1的进一步改进，仅对改进的部分进行说明。

根据一个优选实施方式，采样单元101包括历史数据采集部件、实时数据采集部件和计划数据采集部件。历史数据采集部件用于采集待描述事物的历史数据。优选地，历史数据采集部件从待描述事物现场直接采集或者是通过计算采集待描述事物的历史数据。实时数据采集部件用于采集待描述事物的实时数据。优选地，实时数据采集部件通过传感器或者通过计算采集待描述事物的实时数据。计划数据采集部件用于采集待描述事物的计划数据。优选地，计划数据采集部件通过计算第三方系统接口导入的计划需求生成待描述事物的计划数据。

根据一个优选实施方式，历史数据存储单元301、实时数据存储单元302和计划数据存储单元303中存储的历史数据、实时数据和计划数据存在很大区别。优选地，实时数据的时态是实时的，表示当前时间的数据，具有新鲜度的特质，也就是其数据的刷新周期要符合其时间粒度。例如，如果对象的新鲜度是5秒，则其刷新周期也应该是5秒，如果5秒内不刷新则该对象为不新鲜。实时数据要求有很高的实时性，每秒要能刷新上百万条记录的实时数据，对于没有及时刷新的数据会有新鲜期的限制。超过新鲜期的实时数据转变为历史数据。历史数据时态是历史的，表示过去时间的数据。工业过程的历史数据多数是时序数据，可以进行压缩。历史数据中的业务数据也可以以非压缩的方式进行存储。计划数据时态是未来的，表示未来时间的数据。

根据一个优选实施方式，历史数据采集部件、实时数据采集部件和计划数据采集部件采集的历史数据、实时数据和计划数据至少包含待描述事物的时间属性数据和空间属性数据。本实用新型的历史数据存储单元301、实时数据存储单元302和计划数据存储单元303中存储的数据至少包括待描述事物的时间属性数据和空间属性数据，在数据查询时，按照时间和空间即可检索模型中的对象，方便快捷。

根据一个优选实施方式，时间属性和空间属性是事物的固有属性，针对实时数据库中的数据，有数据的新鲜期描述，超过新鲜期的数据状态为失效。数据库中每个数据的时间粒度是固定的，可以是秒、分钟或者小时。优选地，时间属性至少包括时间位置、开始时间和结束时间。时间位置是相对于父时间模型的位置。数据库中每个数据的空间属性包括地理空间范围、地理空间位置、形状尺寸轮廓、候选地理空间位置、计算机空间、候选计算机空间属性等。优选地，待描述事物为静态对象时，例如，设备的形状尺寸，空间属性至少包括地理空间范围、地理空间位置和形状尺寸轮廓。待描述事物为动态对象时，例如，一条生产线，空间属性至少包括地理空间位置、候选地理空间位置和待描述事物的空间范围的形状尺寸轮廓。

根据一个优选实施方式，历史数据采集部件、实时数据采集部件和计划数据采集部件采集的时间属性数据至少包括时间位置、开始时间和消逝时间。待描述事物为静态事物时，历史数据采集部件、实时数据采集部件和计划数据采集部件采集的空间属性数据至少包括地理空间范围、地理空间位置和形状尺寸轮廓。优选地，待描述事物为动态事物时，历史数据采集部件、实时数据采集部件和计划数据采集部件采集的空间属性数据至少包括地理空间位置、候选地理空间位置和待描述事物的空间范围的形状尺寸轮廓。

根据一个优选实施方式，历史数据采集部件、实时数据采集部件和计划数据采集部件采集的数据还包括待描述事物的图形属性数据、音频属性数据、视频属性数据和名称属性数据中的一种或多种。优选地，历史数据采集部件、实时数据采集部件和计划数据采集部件采集的数据不限于此，还包括数值类型数据、二进制数据等。优选地，视频文件用来播放，把视频文件作为图形对象的成员传到显示设备，显示设备会根据图形对象的轮廓建立播放区域，可通过脚本函数来控制视频的播放。音频文件用来播放，提供声音播放函数。对于图片类型作为图形对象的成员，图形对象传送到显示设备时，显示设备将绘制图片到屏幕上。对于文件类型的资源对象，可用于文件的传输和存储，比如把工艺文件保存起来，下达操作规范。图形类型也属于数据类型，也可以作为对象的成员使用。图形类型的坐标是像素坐标。几何类型是描述地理空间对象的形状，在空间对象的属性上需要配置。本实用新型的系统通过对待描述事物的“点化”，可以实现对各类非结构化数据的对象管理，从而实现统一的存储和查询调用。

本实用新型提供的基于四维空间对客观世界存在的事物描述的系统，该系统分别利用历史数据存储单元301、实时数据存储单元302和计划数据存储单元303存储工业生产监控和管理过程中的历史数据、实时数据和计划数据，每个数据至少具有时间属性和空间属性。时空是很自然的语言，用户无需学习复杂的语法规则，每个生产管理人员只需知道什么时间什么地点即可查看到待描述事物的状态，具有方便快捷的优势。

实施例3

本实施例是对实施例1和/或2的进一步改进，仅对改进的部分进行说明。

根据一个优选实施方式，数据模型化单元201将历史数据模型、实时数据模型和计划数据模型发送至数据模型存储单元202进行存储。优选地，历史数据模型、实时数据模型和计划数据模型至少具有一个版本。数据模型存储单元202将模型化后的至少一个版本的历史数据模型、实时数据模型和计划数据模型依据时间属性和/或空间属性分别归类并存储至相应版本的历史数据存储单元301、实时数据存储单元302和计划数据存储单元303。

根据一个优选实施方式，用户可以预先设置多个版本的数据模型。例如，同一个实时数据模型可以有多个版本来实例化多个待描述事物。例如，一个车间做升级，新老系统并存，新老系统就是用的一个模型的两个版本，对这两个版本下的待描述事物进行监控如果某个对象升级，切换到新的版本。在历史数据存储时，会存储每个版本对应的历史记录。对历史数据的回放，不仅能看到每个系统的历史数据，而且还能查看历史变迁。计划的多版本也很重要，一个计划变更会对应一系列子计划变更，通过一致的版本可以方便查出相关计划。这些都可以组态实现。

例如，车间采集模型V1版本，只支持采集温度和湿度两个参数。在这个模型的基础上，建立了车间1的待描述事物，采集到温度和湿度的值存储到历史数据库中，历史库中也会记录对应的模型的版本。运行一段时间后，现场系统升级，除了要采集温度和湿度，还需要采集压力，那么采集模型升级为V2版本，增加了压力的参数。车间1对象升级后，车间1开始采集温度、湿度和压力三个值，并把对应的值存储到数据库中。这样在历史库中，就会记录车间1不同版本情况下产生的历史数据。

本实用新型的一种事物的时间描述系统用历史数据库、实时数据库和计划数据库来存储工业生产监控和管理过程中的数据的原因在于，描述工业生产监控和管理过程的时间维度就分过去、现在和未来，而且这三种数据库的存储实现有很大差别。例如，计划数据库针对同一时间会有多个版本，这就会有一个计划记录的频繁变更，需要根据客户需要存储多个版本。实时数据要求有很高的实时性，每秒要能刷新上百万条记录的实时数据，对于没有及时刷新的数据会有新鲜期的限制。工业过程的历史数据多数是时序数据，这些数据可以做压缩，当然也有业务数据的非压缩存储。

优选的，实时数据模型检测产品生产线的实时数据。如果检测到下线状态就会产生历史数据。这时会把产品的开始时间和结束时间以及产品编号赋值到产品设备历史数据对象记录上。

此时，时间属性的基本属性包括：

时间名称：产品编号；

开始时间：产品上线时间；

结束时间：产品下线时间。

用户在交互装置40查询时，只要用产品编号这个时间名称再结合设备空间名称就可以定位该事物的历史数据。本实用新型所指的产品编号是与产品对应的唯一的编码。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于四维空间对客观世界存在的事物描述的系统，所述系统至少包括数据采集模块(10)、数据模型化模块(20)和数据存储模块(30)，其中，

用于手动或自动地采集事物数据的所述数据采集模块(10)将所采集的待描述事物数据发送至用于根据事物属性构建数据模型的所述数据模型化模块(20)，所述数据模型化模块(20)将经处理后的包括事物数据的相应数据模型发送至所述数据存储模块(30)；

其特征在于，

所述数据采集模块(10)至少包括采样单元(101)和分类单元(102)。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采样单元(101)至少包括地理位置确定部件(101a)和时间确定部件(101b)，用于对事物进行采样的所述采样单元(101)将所采集的数据发送至用于将根据所述地理位置确定部件(101a)和时间确定部件(101b)的输出对所采集的数据进行划分的所述分类单元(102)。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述采集模块(10)还包括通信单元(103)，所述分类单元(102)将经过分类的数据经由所述通信单元(103)发送至所述数据模型化模块(20)。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述采样单元(101)还包括至少一个图像采集设备、至少一个声音采集设备和/或至少一个数据导入装置。

5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述采样单元(101)还包括至少一个传感器、至少一个图像采集设备、至少一个声音采集设备和/或至少一个数据导入设备。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，用于根据事物属性构建数据模型的所述数据模型化模块(20)包括数据模型化单元(201)和数据模型存储单元(202)，经所述数据模型化单元(201)处理后的数据模型发送至所述数据模型存储单元(202)进行存储，并且所述数据模型化单元(201)和数据模型存储单元(202)为计算引擎、专用集成电路或单片机。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据存储模块(30)包括用于存储待描述事物历史状态的历史数据存储单元(301)、用于存储待描述事物实时状态的实时数据存储单元(302)和用于存储待描述事物计划状态的计划数据存储单元(303)。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述历史数据存储单元(301)、所述实时数据存储单元(302)和所述计划数据存储单元(303)集成于一个所述基于四维空间对客观世界存在的事物描述的系统中。

9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述历史数据存储单元(301)、所述实时数据存储单元(302)和所述计划数据存储单元(303)分布于两个或三个所述基于四维空间对客观世界存在的事物描述的系统中。

10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于查询事物状态的交互模块(40)，所述交互模块(40)与数据存储模块(30)连接，并且所述交互模块(40)至少包括显示装置、鼠标和/或键盘。