[發(fā)明專利]利用數(shù)字孿生體實現(xiàn)工業(yè)場景下信息物理融合方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011096540.6
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112306464B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王宇;王挺;曾鵬;于海斌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G06F8/20
• 分類號: G06F8/20;G06F8/34;G06F8/60;G06F8/71;G06F9/50;G06F9/54;G06F16/901;G06F16/903;H04L67/10;H04L67/12;G05B19/418;G16Y10/25;G16Y10/40;G16Y40/30
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

本發(fā)明公開了利用數(shù)字孿生體實現(xiàn)工業(yè)場景下信息物理融合方法和系統(tǒng)。包括：基于云的機理模型、數(shù)據(jù)模型、業(yè)務(wù)模型數(shù)字孿生體建模方法、CPS綜合集成管理系統(tǒng)、標準化組態(tài)實施工具、邊緣硬件網(wǎng)關(guān)/適配器、工業(yè)場景實例模型庫構(gòu)建和實施應(yīng)用。本發(fā)明提供的利用數(shù)字孿生體實現(xiàn)工業(yè)場景下信息物理融合的方法及系統(tǒng)，不僅統(tǒng)一了信息模型規(guī)范，提升了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺對工業(yè)要素管理水平，而且為提供更適用于工業(yè)場景需求的數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用開發(fā)服務(wù)提供平臺，實現(xiàn)了信息世界與物理世界互聯(lián)互通，為設(shè)備間自主通信、自主分析和自主決策提供了必要的支撐環(huán)境。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計算機科學與自動化控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及離散制造企業(yè)在工業(yè)場景下利用數(shù)字孿生體實現(xiàn)信息物理融合的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)受眾的擴大以及行業(yè)認識的加深，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺技術(shù)創(chuàng)新持續(xù)深化，技術(shù)體系從支撐“建平臺”走向支持“用平臺”。在這一過程中，通過工業(yè)模型沉淀和場景化二次開發(fā)所帶來的平臺服務(wù)功能提升，成為鮮明的技術(shù)發(fā)展主線。模型的沉淀、集成與管理成為平臺核心能力，信息模型的集成與統(tǒng)一成為提升平臺工業(yè)要素管理水平的關(guān)鍵，為平臺資產(chǎn)、功能提供統(tǒng)一的語義描述；機理模型、數(shù)據(jù)模型、業(yè)務(wù)模型快速在平臺中沉淀，使平臺化提供工業(yè)個性服務(wù)成為可能。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有離散制造企業(yè)信息物理不融合的痛點，本發(fā)明的目的在于提供了一種利用數(shù)字孿生體實現(xiàn)工業(yè)場景下信息物理融合的方法。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：利用數(shù)字孿生體實現(xiàn)工業(yè)場景下信息物理融合方法，包括：

CPS綜合集成管理系統(tǒng)構(gòu)建數(shù)字孿生體模型的建模、以及數(shù)字孿生體模型的管理，并提供SDK與API供數(shù)字孿生體模型上云端；

組態(tài)實施工具從云端下載數(shù)字孿生體模型，并根據(jù)數(shù)字孿生體模型進行可視化工程組態(tài)，同時提供行業(yè)模板庫；

邊緣網(wǎng)關(guān)控制器針對不同設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集，并針對數(shù)字孿生體實現(xiàn)模型的加殼過程。

對CPS綜合集成管理系統(tǒng)的模型管理，包括以下步驟：

快速模型編輯：對數(shù)字孿生體模型進行編輯，對從邊緣側(cè)網(wǎng)關(guān)加殼后的數(shù)字孿生體模型進行解殼操作；

模型導(dǎo)入與注冊：從邊緣側(cè)網(wǎng)關(guān)加殼后進入CPS綜合集成管理系統(tǒng)中的數(shù)字孿生體模型進行導(dǎo)入和授權(quán)注冊；

跨域索引與模型匹配關(guān)系：建立數(shù)字孿生體模型間的關(guān)系，以實現(xiàn)模型間的跨域索引與匹配；

服務(wù)組合：針對不同的協(xié)議，微服務(wù)間進行組合協(xié)議的配置信息，從而實例化協(xié)議微服務(wù)提供的連接、斷開、數(shù)據(jù)采集接口；之后根據(jù)數(shù)字孿生體模型進行數(shù)據(jù)對象綁定，進行模型解析，接口自動映射操作。

所述邊緣側(cè)網(wǎng)關(guān)控制器封裝了設(shè)備PLC工作狀態(tài)，外部設(shè)備的外部接口觸發(fā)各種工作狀態(tài)，然后由邊緣網(wǎng)關(guān)控制器的控制組件訪問各種IO接口；外部設(shè)備的主要的工作狀態(tài)包括：占用、執(zhí)行模式和執(zhí)行狀態(tài)；每種工作狀態(tài)又擁有多種屬性，包括：占用包括空閑、被占用、優(yōu)先權(quán)、本地化屬性。

對CPS綜合集成管理系統(tǒng)的信號處理層進行信息融合，包括以下步驟：

(1)信號處理模型建模：經(jīng)過數(shù)據(jù)采集模型上傳的數(shù)據(jù)，首先在信號處理模型中進行注冊，然后生成信號處理模型索引；其次，對數(shù)據(jù)進行服務(wù)封裝以被云端調(diào)用；

(2)信號處理模型實例化：將配置的服務(wù)封裝實例化，即對配置的參數(shù)進行賦值和配置，最終在邊緣網(wǎng)關(guān)中運行；

對CPS綜合集成管理系統(tǒng)的機理分析層進行信息融合，包括以下步驟：

對機理分析模型進行注冊，并被封裝成微服務(wù)，上傳至邏輯執(zhí)行層用于進一步的封裝；