一种数字孪生API平台制造技术

本发明专利技术涉及数字孪生技术领域，公开了一种数字孪生API平台，包括依次连接的数据模块、业务模块、展示模块和访问模块，数据模块包括数据库单元和数据引用单元；业务模块包括设备生命周期单元、自动化管理单元和告警管理单元，设备生命周期单元包括设备列表维护子单元和设备状态管理子单元，自动化管理单元包括无线网络子单元、设备影子子单元、软固件升级子单元，展示模块包括客户端、服务端和服务数据可视化单元，访问模块包括移动终端、PC端和其他终端。本发明专利技术提供的平台，采用据模块、业务模块、展示模块和访问模块从软件代码研发的方式转变为数字化工作，极大程度降低了业务能力的研发边际成本，实现业务能力敏捷迭代。实现业务能力敏捷迭代。实现业务能力敏捷迭代。

【技术实现步骤摘要】
一种数字孪生API平台


[0001]本专利技术涉及数字孪生
，特别涉及一种数字孪生API平台。

技术介绍

[0002]采用数字孪生的组织数量增多，物联网技术的进步使数字孪生的概念成为可能；现在可以很容易地将传感器和执行器连接到物理对象，以获知所处环境和操作数据并从其数字孪生体控制物理对象；通常被表征为从物理对象到数字孪生体再到物理对象的双向数据流；但是，每个数字孪生将涉及多个信息线程，这不仅在物理对象及其孪生体之间，而且在孪生体与企业系统之间，这些系统有助于实时或近实时地创建初始模型并提供支持数据，以构建对象或资产的完整图像。
[0003]数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生实现了现实物理系统向虚拟空间数字化模型的反馈，可以真正在全生命周期范围内，保证数字与物理世界的协调一致；各种基于数字化模型进行的各类仿真、分析、数据积累、挖掘，甚至人工智能的应用，都能确保它与现实物理系统的适用性。
[0004]然而，大部分工业数字孪生和企业协同领域的企业往往采用传统的软件订制研发模式，向一些厂商采购软件解决方案来实现自己的业务能力，然而在信息化数字化高速发展的今天，传统的软件交付形式和周期已经不能满足当前那复杂多变的商业环境。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种数字孪生API平台，采用据模块、业务模块、展示模块和访问模块从软件代码研发的方式转变为数字化工作，极大程度降低了业务能力的研发边际成本，实现业务能力敏捷迭代。
[0006]本专利技术提供了一种数字孪生API平台，包括数据模块、业务模块、展示模块和访问模块，所述数据模块、业务模块、展示模块和访问模块依次连接，所述数据模块包括数据库单元和数据引用单元，所述数据库单元包括关系数据库、缓存数据库和存储数据库，所述数据引用单元包括规则引擎子单元、流程引擎子单元、集成服务网关子单元、协同消息网关子单元和可视化引擎子单元；所述业务模块包括设备生命周期单元、自动化管理单元和告警管理单元，所述设备生命周期单元包括设备列表维护子单元和设备状态管理子单元，所述自动化管理单元包括无线网络子单元、设备影子子单元、软固件升级子单元，所述告警管理单元包括规则定义子单元、消息推送子单元、规则匹配子单元、告警统计子单元，所述展示模块包括客户端、服务端和服务数据可视化单元，所述访问模块包括移动终端、PC端和其他终端；
[0007]所述规则引擎子单元用于解决规则的定义、编排和运行；所述流程引擎子单元用于解决数字工作流的定义、编排和运行；所述服务集成网关子单元用于集成外部服务，完成平台内外的能力的连接；所述协同消息网关子单元用于识别协同目的的急迫程度，用信息
渠道实现协同信息表达；所述可视化引擎子单元用于提供UI组件的搭建能力以及IoT设备的全生命周期2D/3D可视化能力。
[0008]进一步地，所述数据模块用于根据平台中服务的数据特点，采用关系型数据库、缓存数据库和存储数据库对平台中的服务数据进行存储，在数据接入方面采用ETL数据中间件的方式完成数据的集成过程，在数据分析与计算方面采用分布式计算架构；所述业务模块用于根据设备生命周期单元、自动化管理单元和告警管理单元将设备利用设备影子，缓存终端设备最新上传的数据和应用程序的指令；所述展示模块用于展示平台所支持的能够运行在客户端、服务端和服务数据可视化单元的部署终端；所述访问模块用于用户访问平台，并通过移动终端、PC端及其他的终端查看平台中的服务信息。
[0009]进一步地，所述流程引擎子单元基于Functional Reactive Programming编程范式，选用Reactiv eX响应式框架作为流程运行时的基础能力，将流程构建抽象为流程节点、节点输入输出端口和端口之间的连接关系，在数据结构上描述为一个图机构，分别对应顶点、顶点的入度和出度以及边，在实现上流程引擎子单元使用数据流来描述逻辑关系，把流程节点用函数式编程范式中的纯函数来实现，实现逻辑对从输入端口进来的数据进行的加工而不产生其他副作用的更改，用发布订阅设计模式来实现端口与端口之间的连接，确定数据流的上下游关系，使用Reactive XOperators来处理数据流总的时序逻辑和网关逻辑，使得数据流支持响应式编程。
[0010]进一步地，所述集成服务网关子单元基于WoT协议支持IoT设备能力的注册，并且支持http、grpc、mqtt、RabbitMQMessage和KafkaMessage多种服务通信协议，通过流量控制单元对服务流量限流和熔断操作。
[0011]进一步地，所述自动化管理单元基于数字孪生技术，构建物联的动态性方程，得到物联网响应系数向量，设定物联网信息的期望输出；具体包括：利用物理模型、传感器更新、运行历史等数字孪生数据构建物联网的动态性方程，确定物联网响应系数矩阵呈现出有时滞性和无时滞性两种情况的表现形式，利用数字孪生技术，计算出物联网连续丢包数与最大时滞性值之间的映射关系，根据物联网连续丢包数与最大时滞性值之间的映射关系，得到物联网信息的期望输出。
[0012]进一步地，建物联网的动态性方程为：
[0013][0014]其中，s
j
表示一个正整数，k
p
表示物联网时滞性的上限值，c
m
表示物联网的响应系数矩阵，β
o
表示物联网数据在传输中的时滞性指标；
[0015]物联网响应系数矩阵呈现出有时滞性和无时滞性两种情况的表现形式为：
[0016][0017][0018]其中，m
o
表示物联网内部工作负载，j
o
表示物联网外部工作负载，g
o
表示m
o
与j
o
的最大值，x
o
表示物联网响应系数矩阵的最大时滞性值，ω
l
表示物联网数据采样周期，d
h
表示物
联网响应系数矩阵的时滞性类型，{y
j
}
k
表示第k个采样周期内物联网响应系数向量；
[0019]物联网连续丢包数与最大时滞性值之间的映射关系为：
[0020][0021]其中，m
y
表示物联网的连续丢包数量，h
j
表示物联网信息在虚拟空间中完成映射的期望输出，s
t
表示物联网信息的期望输出值，φ表示映射时刻；
[0022]物联网信息的期望输出为：
[0023][0024]其中，表示对物联网信息的约束。
[0025]进一步地，根据物联网信息的期望输出，对物联网服务信息进行布局，计算并利用物联网服务信息之间的贡献率相关性，从物联网体系中提取出服务信息的统计性特征，采用设定公式实现物联网服务信息质量的自动化管理。
[0026]进一步地，根据物联网信息本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字孪生API平台，其特征在于，包括数据模块、业务模块、展示模块和访问模块，所述数据模块、业务模块、展示模块和访问模块依次连接，所述数据模块包括数据库单元和数据引用单元，所述数据库单元包括关系数据库、缓存数据库和存储数据库，所述数据引用单元包括规则引擎子单元、流程引擎子单元、集成服务网关子单元、协同消息网关子单元和可视化引擎子单元；所述业务模块包括设备生命周期单元、自动化管理单元和告警管理单元，所述设备生命周期单元包括设备列表维护子单元和设备状态管理子单元，所述自动化管理单元包括无线网络子单元、设备影子子单元、软固件升级子单元，所述告警管理单元包括规则定义子单元、消息推送子单元、规则匹配子单元、告警统计子单元，所述展示模块包括客户端、服务端和服务数据可视化单元，所述访问模块包括移动终端、PC端和其他终端；所述规则引擎子单元用于解决规则的定义、编排和运行；所述流程引擎子单元用于解决数字工作流的定义、编排和运行；所述服务集成网关子单元用于集成外部服务，完成平台内外的能力的连接；所述协同消息网关子单元用于识别协同目的的急迫程度，用信息渠道实现协同信息表达；所述可视化引擎子单元用于提供UI组件的搭建能力以及IoT设备的全生命周期2D/3D可视化能力。2.根据权利要求1所述的数字孪生API平台，其特征在于，所述数据模块用于根据平台中服务的数据特点，采用关系型数据库、缓存数据库和存储数据库对平台中的服务数据进行存储，在数据接入方面采用ETL数据中间件的方式完成数据的集成过程，在数据分析与计算方面采用分布式计算架构；所述业务模块用于根据设备生命周期单元、自动化管理单元和告警管理单元将设备利用设备影子，缓存终端设备最新上传的数据和应用程序的指令；所述展示模块用于展示平台所支持的能够运行在客户端、服务端和服务数据可视化单元的部署终端；所述访问模块用于用户访问平台，并通过移动终端、PC端及其他的终端查看平台中的服务信息。3.根据权利要求1所述的数字孪生API平台，其特征在于，所述流程引擎子单元基于Functional Reactive Programming编程范式，选用Reactiv eX响应式框架作为流程运行时的基础能力，将流程构建抽象为流程节点、节点输入输出端口和端口之间的连接关系，在数据结构上描述为一个图机构，分别对应顶点、顶点的入度和出度以及边，在实现上流程引擎子单元使用数据流来描述逻辑关系，把流程节点用函数式编程范式中的纯函数来实现，实现逻辑对从输入端口进来的数据进行的加工而不产生其他副作用的更改，用发布订阅设计模式来实现端口与端口之间的连接，确定数据流的上下游关系，使用Reactive XOperators来处理数据流总的时序逻辑和网关逻辑，使得数据流支持响应式编程。4.根据权利要求1所述的数字孪生API平台，其特征在于，所述集成服务网关子单元基于WoT协议支持IoT设备能力的注册，并且支持http、grpc、mqtt、RabbitMQMessage和KafkaMessage多种服务通信协议，通过流量控制单元对服务流量限流和熔断操作。5.根据权利要求1所述的数字孪生API平台，其特征在于，所述自动化管理单元基于数字孪生技术，构建物联的动态性方程，得到物联网响应系数向量，设定物联网信息的期望输出；具体包括：利用物理模型、传感器更新、运行历史等数字孪生数据构建物联网的动态性方程，确定物联网响应系数...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨波，刘凯，
申请(专利权)人：广州运帷数孪科技有限公司，
类型：发明
国别省市：