用于基于本体论匹配设备数据模型的方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于基于本体论（SR，OR，OM）使源域（SDO）的源设备（SD）的设备数据模型（DDM）匹配于目标域（TDO）的方法和设备。为了能够使设备数据模型灵活地匹配于不同的自动化域使得可以跨系统地理解并处理由设备提供的数据的语义和结构，规定：借助在源设备（SD）中实现的处理单元（SOE）基于本体论（SR，OR，OM）自动地将语义信息（SMP，SMI）以语义‑元数据‑点（SMP）形式插入到源设备（SD）的设备数据模型（DDM）中以便产生至少一个经扩展的设备数据模型（EDM），并且通过源设备（SD）为目标域（TDO）的目标设备（CD）提供至少一个经扩展的设备数据模型（EDM）。

Method and Equipment for Matching Equipment Data Model Based on Ontology

【技术实现步骤摘要】
用于基于本体论匹配设备数据模型的方法和设备
本专利技术涉及根据权利要求1或3的前序部分的方法以及涉及根据权利要求13的前序部分的用于执行所述方法的自动化设备，如现场设备或网关。
技术介绍
一开始提到的类型的方法和设备由DE102008008500B3已知。描述了一种用于基于配置信息来计算机支持地配置技术系统的方法，其中，预给定用于一般性地描述所述技术系统的行为的多个样本。配置信息在此作为众多样本中的一个或多个样本存在的以及给存在的样本的可变部分分配值的条件来建模。基于本体论来描述样本以及配置信息并且借助“推理机”由本体论得出如下结论：将众多样本中的哪些样本用于配置信息以及给这些样本的可变部分分配哪些值。在DattaSoumyaKanti等人所著的文章“SmartM2MgatewaybasedarchitectureforM2Mdeviceandendpointmanagement（用于M2M设备和端点管理的基于智能M2M网关的架构”（2014年，物联网IEEE国际会议）中描述一种基于智能M2M-网关的架构，该架构能够实现：处理大数目的不同的M2M设备和M2M端点。该架构不仅与ETSI兼容而且与oneM2M-标准建议兼容。在使用CoRELink-Format（受限的RESTful环境链路格式）的情况下描述M2M设备和M2M端点的资源和属性。ZhangQuanDui和其他人的文章“Ontology-basedfastdeviceconfigurationin3D-configurationSoftware（3D配置软件中的基于本体论的快速设备配置）”（2009年，智能人机系统和控制论IEEE国际会议）致力于配置软件中的3D-用户界面，其中，用户界面应是接近现实的和用户友好的。借助用户界面应尽可能现实地显示工业领域中的设备状态。为此，提出基于本体论的快速的通过附加语义信息到设备模型的配置方法。WO2016/110356Al涉及在设备、尤其自动化技术的现场设备中整合语义的数据处理。在此，使用一般性的用于定义语义库的描述语言模式作为基础。借助本体论的内容来丰富描述语言模式以便语义地表示设备的功能方式。在此，本体论的类和/或子类连同配属给类和/或子类的至少一个特性从本体论中得出，并且被转换成相应的模板申明并且将模板申明插入到描述语言模式中。根据现有技术，接着由描述语言模式产生一个或多个语法、优选根据经标准化的数据格式“EfficientXMLInterchange（高效XML互换）”（缩写EXI）的语法，所述语法被整合在设备中。由此应实现更紧凑的语义的数据处理和数据传输。根据现有技术，将这样的数据处理一次性地实现在设备中。根据现有技术没有设置：使语义的数据处理匹配于不同的目标域，以便可以在无耗费的匹配的情况下将该设备应用在不同的域中。
技术实现思路
由此出发，本专利技术基于以下任务：扩展一开始提到的类型的方法和设备，使得可以使设备数据模型灵活地匹配于不同的自动化域，从而可以跨系统地理解和处理由设备提供的数据的语义和结构。根据本专利技术，通过权利要求1或权利要求3的特征来解决所述任务。根据本专利技术，借助在源设备中实现的处理单元基于本体论自动地将语义的和/或本体论的信息插入到所述源设备的设备数据模型中以便产生至少一个经扩展的设备数据模型。替代地，可以借助处理单元基于本体论来自动地变换源设备的设备数据模型以便产生至少一个经变换的设备数据模型。通过所述源设备为目标域的目标设备提供所述至少一个经扩展的设备数据模型或经变换的设备数据模型。因为在设备中实现用于匹配或转换设备数据模型的处理单元，所以可以将所述设备灵活地并且在无大的编程耗费的情况下用于不同的目标域。通过根据本专利技术的方法能够实现应用，其中，可以跨域地由每个其他系统使用、理解和处理数据。应用例如是在“物联网”“工业4.0”以及“主机-域/业务线（LoB）-解决方案”领域中的任意域的终端设备之间的通信。尤其是，通过根据本专利技术的方法显著简化了将第三提供商的设备和系统整合到现有的自动化域中以及显著简化了将制造商的设备整合到第三提供商的系统或客户特定的系统中。所述方法尤其包括以下方法步骤：-提供本体论作为目标域的域特定的本体论和/或作为经标准化的本体论，-将设备数据或设备数据模型以及域特定的本体论或经标准化的本体论加载到处理单元中，-通过基于语义规则、本体论规则和/或域特定的和/或经标准化的本体论模型分析所述设备数据或所述设备数据模型来产生语义信息，-通过将所述语义信息插入到所述设备数据模型中来产生经扩展的设备数据模型，和/或-将所述设备数据模型变换成域特定的设备数据模型或经标准化的数据模型，以及-通过源设备提供经扩展的、域特定的设备数据模型，经变换的、域特定的设备数据模型和/或经变换的、经标准化的数据模型。根据一种优选的方法途径规定，通过通信模块提供经扩展的设备数据模型或经变换的设备数据模型，在所述通信模块中实现协议（ECP=增强通信协议）如OPCUA，所述协议具有显示经扩展的或复杂的数据模型的能力，尤其可以显示等级数据或经结构化的且复杂的结构和对象。由此开创一种可能性：目标域的目标设备可以访问数据模型。优选地，将语义信息以语义-元数据-点形式插入到设备数据模型中。语义-元数据-点参考源设备的设备数据模型中的数据点——在所述数据点中存储有配属给语义的真实值，或者描述结构点，所述结构点显示数据的等级结构。语义-元数据-点也可以更准确地描述结构点，例如通过测量设备的测量数据信息的分组或者关于以下位置的准确信息：在哪里检测数据。优选地，在通过客户端-设备或客户端-软件访问所述经扩展的设备数据模型时提供语义-元数据-点。在调用语义-元数据-点之后通过源设备的设备数据源提供配属给所述语义-元数据-点的真实值。一种替代的方法的特征在于，通过具有所述语义-元数据-点的语义-元数据-视图连同设备-数据-视图提供经扩展的设备数据模型，其中，通过语义-元数据-参考使所述语义-元数据-点参考设备数据。优选地，在设备数据或所述设备数据模型变化时自动地将所述语义-元数据-点插入到所述经扩展的设备数据模型中，由此，简化该应用。所述变化优选涉及结构变化或数据点的添加或去除。优选通过所述源设备的设备数据源来提供所述设备数据的配属给所述语义-元数据-点的真实值。通过所述处理单元基于所述域特定的本体论的本体论-模型和/或本体论-规则来执行所述设备数据模型的变换。也存在以下可能性：产生经标准化的设备数据模型，然后由经标准化的设备数据模型可以产生或导出另外的、域特定的设备数据模型。所述方法的一种另外的特征在于，根据问询，将所述语义-和/或本体论-信息嵌入到由所述源设备发送的网络协议消息中。此外，本专利技术涉及一种设备、尤其是自动化设备、如现场设备，其具有数据处理单元和设备数据源，所述设备数据源具有根据设备数据模型的设备数据。根据本专利技术，在所述设备中实现处理单元，所述处理单元被构造用于，基于本体论将语义的和/或本体论的信息自动地插入到所述设备数据模型中和/或变换和提供所述设备数据模型。根据一种优选的实施方式，所述处理单元在输入侧通过接口与所述设备数据源耦合并且在输出侧具有通信模块，所述通信模块具有客户端/服务器接口用于提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于基于本体论（SR，OR，OM）使源域（SDO）的源设备（SD）的设备数据模型（DDM）匹配于目标域（TDO）的方法，其特征在于，借助在所述源设备（SD）中实现的处理单元（SOE）基于本体论（SR，OR，OM）自动地将语义信息（SMP，SMI）以语义‑元数据‑点（SMP）形式插入到所述源设备（SD）的设备数据模型（DDM）中以便产生至少一个经扩展的设备数据模型（EDM），并且通过所述源设备（SD）为所述目标域（TDO）的目标设备（CD）提供所述至少一个经扩展的设备数据模型（EDM）。

【技术特征摘要】
2017.12.28 EP 17210818.51.一种用于基于本体论（SR，OR，OM）使源域（SDO）的源设备（SD）的设备数据模型（DDM）匹配于目标域（TDO）的方法，其特征在于，借助在所述源设备（SD）中实现的处理单元（SOE）基于本体论（SR，OR，OM）自动地将语义信息（SMP，SMI）以语义-元数据-点（SMP）形式插入到所述源设备（SD）的设备数据模型（DDM）中以便产生至少一个经扩展的设备数据模型（EDM），并且通过所述源设备（SD）为所述目标域（TDO）的目标设备（CD）提供所述至少一个经扩展的设备数据模型（EDM）。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，-提供所述本体论（SR，OR，OM）作为所述目标域（TDO）的域特定的本体论或者作为经标准化的本体论（NOM），-将设备数据（DD）或所述设备数据模型（DDM）以及所述域特定的或经标准化的本体论（SR，OR，OM，NOM）加载到所述处理单元（SOE）中，-通过基于语义规则（SR）、本体论规则（OR）和/或域特定的或经标准化的本体论模型（OM，NOM）分析所述设备数据模型（DDM）来产生所述语义信息（SMP，SMI），通过将所述语义信息（SMP，SMI）插入到所述设备数据模型（DDM）中来产生经扩展的设备数据模型（EDM），以及通过所述源设备（QD）提供经扩展的、域特定的设备数据模型（DDM）。3.一种用于基于本体论（SR，OR，OM）使源域（SDO）的源设备（SD）的设备数据模型（DDM）匹配于目标域（TDO）的方法，其特征在于，借助处理单元（SOE）基于所述本体论（SR，OR，OM）自动地变换所述源设备（SD）的设备数据模型（DDM）以便产生至少一个经变换的设备数据模型（TDM），以及通过所述源设备（SD）为所述目标域（TDO）的目标设备（CD）提供所述至少一个经变换的设备数据模型（TDM）。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，-提供所述本体论（SR，OR，OM）作为所述目标域（TDO）的域特定的本体论或者作为经标准化的本体论（NOM）；-将设备数据（DD）或所述设备数据模型（DDM）以及所述域特定的或经标准化的本体论（SR，OR，OM，NOM）加载到所述处理单元（SOE）中；-通过基于语义规则（SR）、本体论规则（OR）和/或域特定的或经标准化的本体论模型（OM，NOM）分析所述设备数据模型（DDM）来产生所述语义信息（SMP，SMI）；将所述设备数据模型（DDM）变换成域特定的设备数据模型（TDM1，TDM2，TDM3）或经标准化的数据模型（NDM）；通过所述源设备（QD）提供经变换的、域特定的设备数据模型（DDM）或经变换的经标准化的数据模型（NDM）。5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过通信模块（CM）提供经扩展的设备数据模型（EDM）或经变换的设备数据模型（TDM；NDM），在所述通信模块中实现协议（ECP=增强通信协议）如OPCUA，所述协议具有显示...

【专利技术属性】
技术研发人员：M哈尼施费格，
申请(专利权)人：施奈德电气工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR