面向?qū)ο蟮脑O(shè)備建模方法及其應(yīng)用

荊誠(chéng)， 劉麗靜， 陳醒， 周樸凡

(1.中煤科工集團(tuán)常州研究院有限公司， 江蘇 常州 213015；2.天地(常州)自動(dòng)化股份有限公司， 江蘇 常州 213015)

0 引言

煤礦監(jiān)控類系統(tǒng)[1-2]作為智慧礦山信息化中重要組成部分，用于監(jiān)控煤礦日常生產(chǎn)中各個(gè)環(huán)節(jié)運(yùn)行狀態(tài)[3-4]，為礦山長(zhǎng)期安全生產(chǎn)提供了重要保障[5-6]。煤礦監(jiān)控類系統(tǒng)種類繁多[7-8]，每種系統(tǒng)都有各自配套的硬件設(shè)備[9-10]，硬件設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸時(shí)所使用的通信協(xié)議不同[11-12]，多種通信協(xié)議對(duì)應(yīng)多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致多系統(tǒng)融合運(yùn)行[13]時(shí)，配置和管理各系統(tǒng)的硬件設(shè)備變得十分困難[14-15]。鑒此，本文提出了一種面向?qū)ο蟮脑O(shè)備建模方法。該方法使用標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并根據(jù)需求添加各種類型的設(shè)備屬性來(lái)構(gòu)建設(shè)備模型；根據(jù)設(shè)備模型創(chuàng)建設(shè)備實(shí)例，通過(guò)配置和管理設(shè)備實(shí)例可實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)硬件設(shè)備信息的配置和管理。

1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

面向?qū)ο蟮脑O(shè)備建模是一種無(wú)代碼設(shè)備模型創(chuàng)建模式，該模式的運(yùn)行需要依賴標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在多系統(tǒng)融合場(chǎng)景中，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化流程如圖1所示。在數(shù)據(jù)感知接入層，各子系統(tǒng)硬件設(shè)備通過(guò)多種通信方式將數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)層；數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)層將非標(biāo)準(zhǔn)化的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)應(yīng)用層使用標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)完成設(shè)備建模等功能。

圖1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化流程Fig.1 Data standardization flow

2 設(shè)備模型建立

設(shè)備模型中可配置的屬性包括公共屬性、自定義屬性和固定子對(duì)象屬性，如圖2所示。設(shè)備模型建立過(guò)程：① 創(chuàng)建公共屬性。確定設(shè)備模型的中文名、英文名和所屬類別(普通設(shè)備類、輔運(yùn)類和自定義設(shè)備類)，其中設(shè)備模型的英文名用于數(shù)據(jù)庫(kù)中表的創(chuàng)建及數(shù)據(jù)查詢。普通設(shè)備類模型和輔運(yùn)類模型具有不同的公共屬性，自定義設(shè)備類模型只有名稱1個(gè)公共屬性。② 創(chuàng)建自定義屬性。自定義屬性支持多種數(shù)據(jù)類型，每種數(shù)據(jù)類型可配置初始值、展示方式、數(shù)據(jù)范圍等，創(chuàng)建自定義屬性時(shí)也需要確定屬性的中文名和英文名，自定義屬性的英文名用于數(shù)據(jù)庫(kù)字段的創(chuàng)建。③ 配置固定子對(duì)象屬性。固定子對(duì)象屬性為選配屬性，支持選擇其他設(shè)備模型作為附屬設(shè)備，該屬性通常用來(lái)定義成套設(shè)備。

圖2 設(shè)備模型屬性Fig.2 Device model attributes

3 設(shè)備實(shí)例配置和管理

基于設(shè)備模型創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的設(shè)備實(shí)例，采用層級(jí)樹(shù)形結(jié)構(gòu)展示設(shè)備實(shí)例的父子關(guān)系，當(dāng)設(shè)備模型定義了固定子對(duì)象，創(chuàng)建父設(shè)備時(shí)，其附屬子設(shè)備將一并創(chuàng)建，并以父子設(shè)備的關(guān)系展示在設(shè)備列表(圖3)中，通過(guò)展開(kāi)父設(shè)備，即可查看子設(shè)備相關(guān)信息。

圖3 設(shè)備列表Fig.3 Device list

當(dāng)需要查看設(shè)備實(shí)例的詳細(xì)信息時(shí)，通過(guò)動(dòng)態(tài)頁(yè)面展示信息，如圖4所示。顯示區(qū)域分為公共屬性區(qū)域和自定義屬性區(qū)域：公共屬性區(qū)域根據(jù)設(shè)備所屬類別使用不同的子頁(yè)面進(jìn)行展示；自定義屬性區(qū)域根據(jù)設(shè)備模型中定義的自定義屬性類型動(dòng)態(tài)生成輸入框、下拉選擇框、單選框等頁(yè)面元素，之后根據(jù)自定義屬性的配置項(xiàng)初始化頁(yè)面元素，如初始值、數(shù)據(jù)范圍、是否只讀和下拉選擇框選項(xiàng)內(nèi)容等。

4 設(shè)備建模在圖形組態(tài)中的應(yīng)用

針對(duì)煤礦監(jiān)控類系統(tǒng)普遍存在的數(shù)據(jù)可視化大屏展示需求，多系統(tǒng)融合運(yùn)行環(huán)境需提供圖形組態(tài)功能，通過(guò)繪制圖形并綁定測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，即可通過(guò)圖表、表格、圖形等可視化方式展示數(shù)據(jù)。圖形組態(tài)過(guò)程中，可以預(yù)先定義圖元，之后通過(guò)圖元?jiǎng)?chuàng)建相似的圖形實(shí)例，將設(shè)備模型與圖元綁定，設(shè)備實(shí)例與圖形實(shí)例綁定(圖5)。常規(guī)的圖形配置需要將圖形所需數(shù)據(jù)來(lái)源一一配置，而將圖元與設(shè)備模型綁定后，圖形實(shí)例的數(shù)據(jù)源配置只需要選擇對(duì)應(yīng)的設(shè)備實(shí)例，圖形實(shí)例中的屬性將與設(shè)備實(shí)例中的屬性一一對(duì)應(yīng)，通過(guò)1次選擇即可完成多個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)源的配置，大大簡(jiǎn)化了圖形數(shù)據(jù)的配置流程。

圖4 設(shè)備實(shí)例動(dòng)態(tài)頁(yè)面Fig.4 Device instance dynamic page

圖5 設(shè)備實(shí)例關(guān)聯(lián)圖形實(shí)例Fig.5 Device instance relates to graphical instance

5 結(jié)語(yǔ)

基于煤礦監(jiān)控多系統(tǒng)融合運(yùn)行環(huán)境中的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，面向?qū)ο蟮脑O(shè)備建模方法根據(jù)設(shè)備屬性創(chuàng)建設(shè)備模型，使用動(dòng)態(tài)頁(yè)面展示設(shè)備詳情，可對(duì)具有不同屬性的設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，為用戶提供直觀的設(shè)備配置和查看方式。將面向?qū)ο蟮脑O(shè)備建模方法應(yīng)用于圖形組態(tài)中，使設(shè)備模型與圖元綁定、設(shè)備實(shí)例與圖形實(shí)例綁定，可快速配置數(shù)據(jù)可視化圖形。