[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

说明书

本发明公开了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。包括：基于云的机理模型、数据模型、业务模型数字孪生体建模方法、CPS综合集成管理系统、标准化组态实施工具、边缘硬件网关/适配器、工业场景实例模型库构建和实施应用。本发明提供的利用数字孪生体实现工业场景下信息物理融合的方法及系统，不仅统一了信息模型规范，提升了工业互联网平台对工业要素管理水平，而且为提供更适用于工业场景需求的数据分析和应用开发服务提供平台，实现了信息世界与物理世界互联互通，为设备间自主通信、自主分析和自主决策提供了必要的支撑环境。

技术领域

本发明涉及计算机科学与自动化控制技术领域，特别是涉及离散制造企业在工业场景下利用数字孪生体实现信息物理融合的方法及系统。

背景技术

随着工业互联网技术受众的扩大以及行业认识的加深，工业互联网平台技术创新持续深化，技术体系从支撑“建平台”走向支持“用平台”。在这一过程中，通过工业模型沉淀和场景化二次开发所带来的平台服务功能提升，成为鲜明的技术发展主线。模型的沉淀、集成与管理成为平台核心能力，信息模型的集成与统一成为提升平台工业要素管理水平的关键，为平台资产、功能提供统一的语义描述；机理模型、数据模型、业务模型快速在平台中沉淀，使平台化提供工业个性服务成为可能。

发明内容

针对现有离散制造企业信息物理不融合的痛点，本发明的目的在于提供了一种利用数字孪生体实现工业场景下信息物理融合的方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：利用数字孪生体实现工业场景下信息物理融合方法，包括：

CPS综合集成管理系统构建数字孪生体模型的建模、以及数字孪生体模型的管理，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。

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。

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、执行模式和执行状态；每种工作状态又拥有多种属性，包括：占用包括空闲、被占用、优先权、本地化属性。

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；

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；