[发明专利]利用数字孪生体实现工业场景下信息物理融合方法和系统

权利要求书

1.利用数字孪生体实现工业场景下信息物理融合方法，其特征在于，包括：

CPS综合集成管理系统构建数字孪生体模型、管理数字孪生体模型，并提供SDK与API供数字孪生体模型上云端；

组态实施工具从云端下载数字孪生体模型，并根据数字孪生体模型进行可视化工程组态，同时提供行业模板库；

边缘网关控制器针对不同设备进行数据采集，并针对数字孪生体实现模型的加壳过程；边缘侧网关控制器封装了设备PLC工作状态，外部设备的外部接口触发各种工作状态，然后由边缘网关控制器的控制组件访问各种IO接口；

对CPS综合集成管理系统的模型管理，包括以下步骤：

快速模型编辑：对数字孪生体模型进行编辑，对从边缘侧网关加壳后的数字孪生体模型进行解壳操作；

模型导入与注册：从边缘侧网关加壳后进入CPS综合集成管理系统中的数字孪生体模型进行导入和授权注册；

跨域索引与模型匹配关系：建立数字孪生体模型间的关系，以实现模型间的跨域索引与匹配；

服务组合：针对不同的协议，微服务间进行组合协议的配置信息，从而实例化协议微服务提供的连接、断开、数据采集接口；之后根据数字孪生体模型进行数据对象绑定，进行模型解析，接口自动映射操作；

对CPS综合集成管理系统的信号处理层进行信息融合、对CPS综合集成管理系统的机理分析层进行信息融合、对CPS综合集成管理系统的逻辑执行层进行信息融合、对CPS综合集成管理系统的实时控制层进行信息融合、对工业互联网平台应用层进行信息融合。

2.按照权利要求1所述利用数字孪生体实现工业场景下信息物理融合方法，其特征在于，所述边缘侧网关控制器封装了设备PLC工作状态，外部设备的外部接口触发各种工作状态，然后由边缘网关控制器的控制组件访问各种IO接口；外部设备的主要的工作状态包括：占用、执行模式；每种工作状态又拥有多种属性，其中：占用包括空闲、被占用、优先权、本地化属性。

3.按照权利要求1所述利用数字孪生体实现工业场景下信息物理融合方法，其特征在于，对CPS综合集成管理系统的信号处理层进行信息融合，包括以下步骤：

（1）信号处理模型建模：经过数据采集模型上传的数据，首先在信号处理模型中进行注册，然后生成信号处理模型索引；其次，对数据进行服务封装以被云端调用；

（2）信号处理模型实例化：将配置的服务封装实例化，即对配置的参数进行赋值和配置，最终在边缘网关中运行。

4.按照权利要求1所述利用数字孪生体实现工业场景下信息物理融合方法，其特征在于，对CPS综合集成管理系统的机理分析层进行信息融合，包括以下步骤：

对机理分析模型进行注册，并被封装成微服务，上传至逻辑执行层用于进一步的封装；

组态实施工具通过机理分析模型的导入、解析进行自定义配置，并将机理分析模型下载到边缘控制器中执行，实现按照机理分析模型中的算法对底层设备的控制。

5.按照权利要求1所述利用数字孪生体实现工业场景下信息物理融合方法，其特征在于，对CPS综合集成管理系统的逻辑执行层进行信息融合，包括以下步骤：

（1）模型编辑：对逻辑执行层模型进行编辑；

（2）模型注册：将编辑之后的逻辑执行层模型上传至云平台，进行注册；

（3）模型索引/匹配：在云平台通过唯一ID号标识进行区别，同时建立索引，供其他层服务进行调用；

（4）微服务封装及组合：逻辑执行层模型使用微服务形式进行封装，把需要相互调用的其他微服务进行组合封装；

（5）模型导出：通过模型编辑、注册、索引匹配以及微服务化之后的逻辑执行层模型导出，形成可实例化的数字孪生体模型，供组态实施工具下载。

6.按照权利要求1所述利用数字孪生体实现工业场景下信息物理融合方法，其特征在于，对CPS综合集成管理系统的实时控制层进行信息融合，包括以下步骤：

对实时控制的设备进行加载封装操作，创建实时控制层模型，封装的信息包括控制参数和控制协议；

实时控制层模型创建完成后，注册到含有行业模板库的数字化资产库，供用户访问数字化资产库进行导入和操作。