工业设备一体化模型及构建方法、边缘网关装置、工业设备一体化系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种工业设备一体化模型及构建方法、边缘网关装置、工业设备一体化系统，所述构建方法包括：定义工业设备档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；创建工业设备的数据交换文档，所述数据交换文档包括多个服务能力描述文件；通过所述多个服务能力描述文件分别配置工业设备的档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；将所述数据交换文档按照树形层级结构打包，构建工业设备一体化模型。本发明专利技术从数据采集、传输、使用三个维度来一体化构建设备模型，形成不同行业、不同场景、种类丰富的工业设备模型库，减少同类设备的重复配置工作，增强了设备的互联、互通和互操作性。

【技术实现步骤摘要】
工业设备一体化模型及构建方法、边缘网关装置、工业设备一体化系统
本专利技术涉及物联网
，具体涉及一种工业设备一体化模型及构建方法、边缘网关装置、工业设备一体化系统。
技术介绍
随着5G技术的不断增强，物联网得到了迅速的发展，越来越多的工业设备需要接入网络，考虑到设备的多样性、差异性及产生信息的大量性，对设备进行数字化建模就成为了解决设备统一接入、数据汇聚、流通共享、价值挖掘的前提和基础。目前设备模型大多是从数据使用维度，基于设备本体的资源描述来构建，比较单一，不够全面；另外工业设备大多不具备远传能力，一般经过PLC、网关多个环节才能接入平台，需要人工层层去配置解析转换规则。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种工业设备一体化模型及构建方法、边缘网关装置、工业设备一体化系统，用于解决现有工业设备模型单一、设备接入时配置繁琐等问题。本专利技术第一方面，公开一种工业设备一体化模型构建方法，所述方法包括：基于数据采集、传输、使用三个维度定义工业设备档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；创建工业设备的数据交换文档，所述数据交换文档包括多个服务能力描述文件；通过所述多个服务能力描述文件分别配置工业设备的档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；将所述数据交换文档按照树形层级结构打包，构建工业设备一体化模型。优选的，其特征在于，所述定义工业设备档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息具体包括：定义设备档案信息，包括设备的厂家、品牌、型号、所属行业、适用场景；定义设备拓扑信息，拓扑信息用于描述工艺系统的组成，设备在工艺系统中的节点位置，获取工业系统中包含的所有设备，生成各个设备的物理拓扑；定义设备属性信息，属性信息用于描述设备运行时的工况，用户选择各字段分别对应的属性标识符生成对应的数据集；定义设备事件信息，事件信息用于描述需要被外部感知和处理的通知信息、异常告警、紧急故障；定义设备命令信息，命令信息用于描述设备可被外部调用的能力或方法，设备通过命令信息实现相应的的业务逻辑；定义设备协议信息，协议信息用于描述设备的数据采集、解析、传输，包括设置边缘网关与工业设备的通讯协议、数据寄存器地址、数据类型，设置边缘网关与物联网平台的通讯方式、数据格式。优选的，所述在物联网平台模型管理工具上创建工业设备的数据交换文档具体包括：根据工业设备类型建立模型工业设备一体化模型列表，同一类型的设备具有相同的模型定义，选择需创建的设备模型，创建JSON格式的服务能力描述文件。优选的，通过所述多个服务能力描述文件分别配置工业设备的档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息具体包括：配置设备的基本档案信息，包括设备类型、设备型号、厂商名称、设备唯一标识码；并可在扩展信息里添加多个设备的额定参数，包括参数名称、额定值、参数单位；配置设备之间的拓扑关系，包括系统名称、上一节点、下一节点、节点类型；配置属性的各项参数，包括属性名称、属性标识、数据类型、访问权限、取值范围、单位；配置事件的各项参数，包括事件名称、输入参数、输出参数、订阅推送方式；配置命令名称、接口调用的同步、异步服务方式；配置设备采集的通讯协议，包括协议类型、寄存器地址、数据格式、读写类型、功能码；并设置边缘网关与物联网平台的MQTT+JSON数据传输协议，包括Topic地址，JSON格式。本专利技术第二方面，公开一种工业设备一体化模型，所述模型包括：定义模块：用于基于数据采集、传输、使用三个维度定义工业设备档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；配置模块：用于在物联网平台的模型管理工具上创建工业设备的数据交换文档，所述数据交换文档包括多个服务能力描述文件；所述多个服务能力描述文件分别用于配置工业设备的档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；打包模块：用于将所述数据交换文档按照树形层级结构打包，完成工业设备一体化模型构建。本专利技术第三方面，公开一种基于本专利技术第二方面所述工业设备一体化模型的边缘网关装置，其特征在于，所述装置包括：模型接收模块：用于接收物联网平台下发的JSON格式的工业设备一体化模型，通过MQTT来实现与物联网平台之间的消息通信；模型解析模块：用于解析所述设备一体化模型，更新数据采集模块的配置文件和数据转换映射关系；数据采集模块：用于从对应的工业设备采集原始数据；数据处理模块：用于根据数据转换的映射关系，将modbus、BACnet、Profibus、ProfiNet、IEC101、IEC103设备的数据点映射为设备标准化的JSON数据对象；数据发送模块：用于向物联网平台发送标准化后的设备采集数据。优选的，所述模型解析模块模块中，所述数据采集模的块配置文件包括IP地址、串口名称、端口号、从站信息、寄存器类型、数据读取地址、数据类型、缩放倍率；更新消息、报警触发规则，包括事件标准标识、事件类型、级别、消息内容、低报阈值、高报阈值；所述数据转换映射关系包括寄存器地址、设备属性标准命名、设备属性三方命名之间的映射关系。优选的，所述数据处理模块中，映射为设备标准化的JSON数据对象具体为：添加统一的协议适配层，按照TLV的方式进行组织，调用协议栈API的初始化配置函数，进行原始数据拆包；读取配置文件，生成标准属性对象列表，初始化回调函数，根据数据转换映射关系对拆包后的数据进行标准化转换。优选的，所述模型接收模块、数据发送模块通过Topic订阅的方式实现工业设备一体化模型接收与标准化数据发送。本专利技术第四方面，公开一种工业设备一体化系统，所述系统包括：物联网平台、基于工业设备一体化模型的边缘网关装置、工业设备；所述物联网平台，用于通过模型管理工具进行工业设备一体化模型的构建和统一管理，形成设备模型库；在所述物联网平台模型管理工具中选择所需工业设备一体化模型，通过MQTT+JSON协议远程同步到基于工业设备一体化模型的边缘网关装置；所述工业设备一体化模型的构建包括：定义工业设备档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；在物联网平台的模型管理工具上创建并配置工业设备的数据交换文档，将所述数据交换文档按照树形层级结构打包，构建工业设备一体化模型；所述基于工业设备一体化模型的边缘网关装置，用于接收物联网平台下发的JSON格式的工业设备一体化模型，对设备一体化模型进行解析，更新边缘网关的数据采集模块配置文件和数据转换映射关系；将设备采集模块采集的原始数据映射为标准化的JSON数据对象；将标准化后的设备采集数据打包，通过Topic订阅的方式发送到物联网平台。本专利技术相对于现有技术具有以下有益效果：1、物联网平台上统一创建、管理工业设备一体化模型，形成不同行业、不同场景、种类丰富的工业设备模型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工业设备一体化模型构建方法，其特征在于，所述方法包括：/n基于数据采集、传输、使用三个维度定义工业设备档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；/n创建工业设备的数据交换文档，所述数据交换文档包括多个服务能力描述文件；通过所述多个服务能力描述文件分别配置工业设备的档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；/n将所述数据交换文档按照树形层级结构打包，构建工业设备一体化模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种工业设备一体化模型构建方法，其特征在于，所述方法包括：
基于数据采集、传输、使用三个维度定义工业设备档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；
创建工业设备的数据交换文档，所述数据交换文档包括多个服务能力描述文件；通过所述多个服务能力描述文件分别配置工业设备的档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；
将所述数据交换文档按照树形层级结构打包，构建工业设备一体化模型。


2.根据权利要求1所述工业设备一体化模型构建方法，其特征在于，所述定义工业设备档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息具体包括：
定义设备档案信息，包括设备的厂家、品牌、型号、所属行业、适用场景；
定义设备拓扑信息，拓扑信息用于描述工艺系统的组成，设备在工艺系统中的节点位置，获取工业系统中包含的所有设备，生成各个设备的物理拓扑；
定义设备属性信息，属性信息用于描述设备运行时的工况，用户选择各字段分别对应的属性标识符生成对应的数据集；
定义设备事件信息，事件信息用于描述需要被外部感知和处理的通知信息、异常告警、紧急故障；
定义设备命令信息，命令信息用于描述设备可被外部调用的能力或方法，设备通过命令信息实现相应的的业务逻辑；
定义设备协议信息，协议信息用于描述设备的数据采集、解析、传输，包括设置边缘网关与工业设备的通讯协议、数据寄存器地址、数据类型，设置边缘网关与物联网平台的通讯方式、数据格式。


3.根据权利要求1所述工业设备一体化模型构建方法，其特征在于，所述创建工业设备的数据交换文档具体包括：
根据工业设备类型建立工业设备一体化模型列表，同一类型的设备具有相同的模型定义，选择需创建的设备模型，创建JSON格式的服务能力描述文件。


4.根据权利要求3所述工业设备一体化模型构建方法，其特征在于，通过所述多个服务能力描述文件分别配置工业设备的档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息具体包括：
配置设备的基本档案信息，包括设备类型、设备型号、厂商名称、设备唯一标识码；并可在扩展信息里添加多个设备的额定参数，包括参数名称、额定值、参数单位；
配置设备之间的拓扑关系，包括系统名称、上一节点、下一节点、节点类型；
配置属性的各项参数，包括属性名称、属性标识、数据类型、访问权限、取值范围、单位；
配置事件的各项参数，包括事件名称、输入参数、输出参数、订阅推送方式；
配置命令名称、接口调用的同步、异步服务方式；
配置设备采集的通讯协议，包括协议类型、寄存器地址、数据格式、读写类型、功能码；并设置边缘网关与物联网平台的MQTT+JSON数据传输协议，包括Topic地址，JSON格式。


5.一种工业设备一体化模型，其特征在于，所述模型包括：
定义模块：用于基于数据采集、传输、使用三个维度定义工业设备档案信息、拓扑信息、属性信息、事件信息、命令信息、协议信息；
配置模块：用于创建工业设备的数据交换文档，所述数据交换文档包括多个服务能力描述文件；所述多个服务能力描述文件分别用...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦超，何宁波，章书乐，王才明，余飞，宋猛，李学，马俊磊，程楠，陈亭，
申请(专利权)人：大唐广电科技武汉有限公司，大唐融合通信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42