CN110442753A - 一种基于opc ua的图数据库自动建立方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种基于OPC UA的图数据库自动建立方法及装置,该方法包括:根据OPC UA表征对象节点信息,根据所述对象节点信息来构建对象关系模型;根据所述对象关系模型确定所述对象关系模型节点间的引用描述关系,并根据所述引用描述关系构建工业物联网设备的整体关系图;根据所述工业物联网设备的整体关系图自动建立图数据库。通过OPC UA的信息建模方式可以快速的在工业物联网中建立设备关系的模型,它可以很好的复用基于OPC UA建模的设备对象节点模型,避免了其它图数据库对设备重复建模的过程,充分的利用内存存储与计算的特点,高效的实现复杂关联数据的关系描述与储存,大幅的提升工业物联网平台的性能。
Description
技术领域
本发明涉及工业物联网技术领域,尤其涉及一种基于OPC UA的图数据库自动建立方法及装置。
背景技术
随着信息***的发展,越来越多的基础设备设施都趋于智能化,并且通过网络实现了设备的互联。多元的基础设备信息以及这些设备的内在的互联关系越来越庞大复杂。传统的关系型数据存储***(Relational Database Management System;RDBMS)很难高效的记录与描述这些复杂的元素与连接,针对这种处理性能瓶颈,建立抽象的设备节点以及节点间内在的逻辑关系的图数据库成为一种紧急迫切的需求。
随着工业物联网技术的发展,大量的异构设备被设计和规划接入到工业物联网平台中。在应用实践中,建立抽象的设备节点以及节点间内在的逻辑关系的图数据库通常是引入第三方图数据库实现存储功能,但是将工业物联网设备模型和关系模型以孪生的方式映射到图数据库相对复杂。
因此,如何在工业物联网技术领域,更简单高效的实现自动图数据库的建立,已经成为业界接待解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种基于OPC UA的图数据库自动建立方法及装置,用以解决上述背景技术中提出的技术问题,或至少部分解决上述背景技术中提出的技术问题。
第一方面,本发明实施例提供一种基于OPC统一构架(OPC UnifiedArchitecture;OPC UA)的图数据库自动建立方法,包括:
根据OPC UA表征对象节点信息,根据所述节点信息来构建对象关系模型;
根据所述对象关系模型确定所述对象关系模型节点间的引用描述关系,并根据所述引用描述关系构建工业物联网设备的整体关系图;
根据所述工业物联网设备的整体关系图自动建立图数据库。
更具体的,所述节点信息包括:属性节点信息、方法节点信息和对象节点信息。
更具体的,所述引用描述关系包括:事件源关系、聚合关系和子类型关系。
更具体的,在所述根据所述工业物联网设备的整体关系图自动建立图数据库的步骤之前,所述方法还包括:
根据所述对象节点信息和所述引用描述关系确定操作索引信息;
相应地,根据所述工业物联网设备的整体关系图和所述操作索引信息自动建立图数据库。
更具体的,在所述根据所述工业物联网设备的整体关系图自动建立图数据库的步骤之前,所述方法还包括:
根据所述对象节点信息和所述引用描述关系确定操作索引信息;
相应地,根据所述工业物联网设备的整体关系图和所述操作索引信息自动建立图数据库。
第二方面,本发明实施例提供一种基于OPC UA的图数据库自动建立装置,包括:
设备模块,用于根据OPC UA表征对象节点信息,根据所述节点信息来构建对象关系模型;
关系模块,用于根据所述对象关系模型确定所述对象关系模型节点间的引用描述关系,并根据所述引用描述关系构建工业物联网设备的整体关系图;
建立模块,用于根据所述工业物联网设备的整体关系图自动建立图数据库。
第三方面,本发明实施例提供一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述基于OPC UA的图数据库自动建立方法的步骤。
第四方面,本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述基于OPC UA的图数据库自动建立方法的步骤。
本发明实施例提供的一种基于OPC UA的图数据库自动建立方法及装置,通过OPCUA的信息建模方式,可以快速的在工业物联网中建立设备关系的模型,它可以很好的复用基于OPC UA建模的设备对象节点模型,避免了其它图数据库对设备重复建模的过程,充分的利用内存存储与计算的特点,高效的实现复杂关联数据的关系描述与储存,大幅的提升工业物联网平台的性能;同时,它易于开发和简单管理,不需要进行大量的定制开发即可实现高效的图数据库功能,避免了其它类型图数据库需要定制开发或编写复杂逻辑而容易引起***不稳定的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例中所描述的基于OPC UA的图数据库自动建立方法结构示意图;
图2为本发明一实施例所描述的基于OPC UA建模的对象结构示意图;
图3为本发明一实施所描述的OPC UA建模的对象节点及其引用描述关系示意图;
图4为本发明一实施例所描述的扩展运算关系模型示例;
图5为本发明一实施例所描述的基于OPC UA的图数据库自动建立装置结构示意图;
图6为本发明一实施例所描述的电子设备结构示意图
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中所描述的
图1为本发明一实施例中所描述的基于OPC UA的图数据库自动建立方法结构示意图,如图1所示,包括:
步骤S1,根据OPC UA表征对象节点信息,根据所述节点信息来构建对象关系模型;
步骤S2,根据所述对象关系模型确定所述对象关系模型节点间的引用描述关系,并根据所述引用描述关系构建工业物联网设备的整体关系图;
步骤S3,根据所述工业物联网设备的整体关系图自动建立图数据库。
具体的,本发明实施例中所描述的OPC UA是指针对于工业物联网中大量异构设备拥有良好的抽象和建模能力的构架。
本发明实施例中所描述的对象节点信息是针对于工业物联网中的物理设施的对象所获取的对象节点信息;每一个对象节点信息根据不同的用途被归属于不同的节点类别中。
图2为本发明一实施例所描述的基于OPC UA建模的对象结构示意图,如图2所示,该对象节点包括对象节点、变量节点和方法节点。
本发明实施例中所描述的构建对象关系模型是指以面向对象的思想抽象对象模型,以继承或组合的方式构建对象关系模型。
本发明实施例中所描述的引用关系描述是指OPC UA规范自身提供的引用规范,以及在该引用规范的基础上,扩展和补充的引用规范。
本发明实施例中所描述的整体关系图是指工业物联网中所有对象实体节点间的图式拓扑关系。
具体的,步骤S1具体为,通过OPC UA信息建模的方式,表征对象节点关系,从而确定对象节点信息,然后基于对象结果关系,即基于物联网工业物理设备对象实体间的关系,创建对象关系模型。
步骤S2具体为,在关系建模时,一个对象关系模型以一个唯一的NodeId进行索引,然后构建基于OPC UA的引用描述关系;确定对象关系模型节点间的引用描述关系。
由于引用关系脱离了实际相连的对象节点没有实际的意义,只有间接的通过访问所涉及的对象节点才可以访问,因此确定的对象关系模型节点间的引用描述关系均有详细的类型描述,其中的引用描述关系类型可以包括、事件源类型、聚合类型和子类型。
根据物联网工业中的对象关系模型节点间的引用描述关系可以构建具体的物联网工业的对象节点间的整体关系图,即图数据库的存储,然后根据整体关系图,通过OPC UA实现对于图数据库模型的自动建立。
本发明实施例通过OPC UA的信息建模方式,可以快速的在工业物联网中建立设备关系的模型,它可以很好的复用基于OPC UA建模的设备对象节点模型,避免了其它图数据库对设备重复建模的过程,充分的利用内存存储与计算的特点,高效的实现复杂关联数据的关系描述与储存,大幅的提升工业物联网平台的性能;同时,它易于开发和简单管理,不需要进行大量的定制开发即可实现高效的图数据库功能,避免了其它类型图数据库需要定制开发或编写复杂逻辑而容易引起***不稳定的问题。
在上述实施例的基础上,在所述根据所述工业物联网设备的整体关系图自动建立图数据库的步骤之前,所述方法还包括:
根据所述对象节点信息和所述引用描述关系确定操作索引信息;
相应地,根据所述工业物联网设备的整体关系图和所述操作索引信息自动建立图数据库。
本发明实施例中所描述的操作索引信息是指在对象节点信息和引用描述关系的基础上出抽象属性的概念,对实体对象节点添加字符数组类型的标签语义,该标签语义的配置应当符合语义逻辑的关系;所提供的标签个数可以大于1个,也可以等于0个,此处所描述的属性可以实现对于实体对象节点信息的分组,为后续提供查找服务提供约束。
在确定索引关系后,根据整体关系图和索引关系自动建立图数据库,从而可以实现查找检索功能。
本发明实施例通过对实体对象节点添加标签语义,然后根据该标签语义创建操作索引信息,以便于后续提供查找服务。
在上述实施例的基础上,所述根据所述工业物联网设备的整体关系图和所述操作索引信息自动建立图数据库的步骤,具体包括:
基于OPC UA构建实时响应图数据库处理引擎;
根据所述实时响应图数据库处理引擎对所述工业物联网设备的整体关系图和所述操作索引信息在OPC UA地址空间上进行处理,从而自动建立图数据库。
具体的,本法买那个实施例中所描述的实时响应图数据库处理信息是建立于OPCUA内存地址空间,于此同时,对象节点信息、对象关系模型节点间的引用描述关系和工业物联网设备的整体关系图均存储于OPC UA内存地址空间。
基于OPC UA内存空间的存储结构可以快速构建处理引擎,实体的对象节点信息和对象关系模型节点间的引用描述关系实时映射在***服务地址内存的空间中。内存式的存储可以提高图数据库计算效率,保证了本发明实施例的图数据库具有良好的实时计算能力。通过索引关系和深度遍历,可以快速获得实体对象节点间的深度关联模型结果,这样就可以快速的对外提供请求响应。
在上述实施例的基础上,所述节点信息包括:属性节点信息、方法节点信息和对象节点信息。
具体的,本发明实施例中所描述的属性节点信息是指代表一个具有数据类型的值,通过在地址空间暴露向外提供读、写和订阅等功能。
本发明实施例中所描述的方法节点信息代表一个可以向外部提供并能够返回调用结果的过程操作。
本发明实施例中所描述的对象节点信息常被用于地址空间的结构中,用于对其它对象、属性和方法进行分组管理。
本发明实施例中所描述的节点信息为后续建立工业物联网设备的整体关系图提供了基础。
在上述实施例的基础上,所述引用描述关系包括:事件源关系、聚合关系和子类型关系。
具体的,本发明实施例中所描述的事件源关系、聚合关系和子类型关系是用来描述对象节点间的关系,通过引用描述关系可以构建出关系丰富的图数据库模型。
本发明实施例中所描述的引用描述关系除了事件源关系、聚合关系和子类型关系还可以对这些已有的引用描述关系进行扩展和补充,本发明实施例可以通过定制开发的方式实现扩展,具体的扩展关系以面向对象节点思想来设计,以类的方式实现扩展。
图3为本发明一实施所描述的OPC UA建模的对象节点及其引用描述关系示意图,如图3所示,包括引用描述关系A-B1,引用描述关系B-A1和引用描述关系A-B2。
图4为本发明一实施例所描述的扩展运算关系模型示例,如图4所示,有设备对象A和设备对象B扩展运算得到设备对象C。
本发明实施例基于OPC UA原生提供的引用描述关系,这些关系能够很好的描述工业物联网节点间关系的引用描述特征,即使一些复杂的关系不能够通过已有的引用描述关系描述,也能够通过较少的开发来扩展节点间关系的引用描述,使开发更加高效便捷。
图5为本发明一实施例所描述的基于OPC UA的图数据库自动建立装置结构示意图,如图5所示,包括:设备模块510、关系模块520和建立模块530;其中,设备模块510用于根据OPC UA表征对象节点信息,根据所述对象节点信息来构建对象关系模型;其中,关系模块520用于根据所述对象关系模型确定所述对象关系模型节点间的引用描述关系,并根据所述引用描述关系构建工业物联网设备的整体关系图;其中,建立模块530用于根据所述工业物联网设备的整体关系图自动建立图数据库。
本发明实施例提供的装置是用于执行上述各方法实施例的,具体流程和详细内容请参照上述实施例,此处不再赘述。
本发明实施例通过OPC UA的信息建模方式,可以快速的在工业物联网中建立设备关系的模型,它可以很好的复用基于OPC UA建模的设备对象节点模型,避免了其它图数据库对设备重复建模的过程,充分的利用内存存储与计算的特点,高效的实现复杂关联数据的关系描述与储存,大幅的提升工业物联网平台的性能;同时,它易于开发和简单管理,不需要进行大量的定制开发即可实现高效的图数据库功能,避免了其它类型图数据库需要定制开发或编写复杂逻辑而容易引起***不稳定的问题。
图6为本发明一实施例所描述的电子设备结构示意图,如图6所示,该电子设备可以包括:处理器(processor)610、通信接口(Communications Interface)620、存储器(memory)630和通信总线640,其中,处理器610,通信接口620,存储器630通过通信总线640完成相互间的通信。处理器610可以调用存储器630中的逻辑指令,以执行如下方法:根据OPC UA表征对象节点信息,根据所述对象节点信息来构建对象关系模型;根据所述对象关系模型确定所述对象关系模型节点间的引用描述关系,并根据所述引用描述关系构建工业物联网设备的整体关系图;根据所述工业物联网设备的整体关系图自动建立图数据库。
此外,上述的存储器630中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明实施例公开一种计算机程序产品,所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序,所述计算机程序包括程序指令,当所述程序指令被计算机执行时,计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法,例如包括:根据OPC UA表征对象节点信息,根据所述对象节点信息来构建对象关系模型;根据所述对象关系模型确定所述对象关系模型节点间的引用描述关系,并根据所述引用描述关系构建工业物联网设备的整体关系图;根据所述工业物联网设备的整体关系图自动建立图数据库。
本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质,该非暂态计算机可读存储介质存储服务器指令,该计算机指令使计算机执行上述各实施例提供的方法,例如包括:根据OPC UA表征对象节点信息,根据所述对象节点信息来构建对象关系模型;根据所述对象关系模型确定所述对象关系模型节点间的引用描述关系,并根据所述引用描述关系构建工业物联网设备的整体关系图;根据所述工业物联网设备的整体关系图自动建立图数据库。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下,即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件。基于这样的理解,上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种基于OPC UA的图数据库自动建立方法,其特征在于,包括:
根据OPC UA表征对象节点信息,根据所述对象节点信息来构建对象关系模型;
根据所述对象关系模型确定所述对象关系模型节点间的引用描述关系,并根据所述引用描述关系构建工业物联网设备的整体关系图;
根据所述工业物联网设备的整体关系图自动建立图数据库。
2.根据权利要求1所述基于OPC UA的图数据库自动建立方法,其特征在于,在所述根据所述工业物联网设备的整体关系图自动建立图数据库的步骤之前,所述方法还包括:
根据所述对象节点信息和所述引用描述关系确定操作索引信息;
相应地,根据所述工业物联网设备的整体关系图和所述操作索引信息自动建立图数据库。
3.根据权利要求2所述基于OPC UA的图数据库自动建立方法,其特征在于,所述根据所述工业物联网设备的整体关系图和所述操作索引信息自动建立图数据库的步骤,具体包括:
通过OPC UA构建实时响应图数据库处理引擎;
根据所述实时响应图数据库处理引擎对所述工业物联网设备的整体关系图和所述操作索引信息在OPC UA地址空间上进行处理,从而自动建立图数据库。
4.根据权利要求1所述基于OPC UA的图数据库自动建立方法,其特征在于,所述节点信息包括:属性节点信息、方法节点信息和对象节点信息。
5.根据权利要求1所述基于OPC UA的图数据库自动建立方法,其特征在于,所述引用描述关系包括:事件源关系、聚合关系和子类型关系。
6.一种基于OPC UA的图数据库自动建立装置,其特征在于,包括:
设备模块,用于根据OPC UA表征对象节点信息,根据所述对象节点信息来构建对象关系模型;
关系模块,用于根据所述对象关系模型确定所述对象关系模型节点间的引用描述关系,并根据所述引用描述关系构建工业物联网设备的整体关系图;
建立模块,用于根据所述工业物联网设备的整体关系图自动建立图数据库。
7.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一项所述基于OPCUA的图数据库自动建立方法的步骤。
8.一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述基于OPC UA的图数据库自动建立方法的步骤。
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