CN117499469A - 能力平台应用制作方法、装置及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于能力平台应用制作的方法，所述方法包括：S1、区域服务容器获取互联模块的身份标识和位置信息；S2、区域服务容器根据所述身份标识为互联模块创建对应的孪生容器，该孪生容器负责相应互联模块的接入、数据处理和控制，其中，区域服务容器在创建孪生容器时，匹配创建该孪生容器的网络规则，相应互联模块通过该网络规则建立与服务端的连接，所述区域服务容器和孪生容器位于服务端中；S3、区域服务容器收集各孪生容器的状态信息，如果发现服务端中有网络规则或镜像版本变化，则更新孪生容器的软件版本和网络规则。本发明还涉及一种用于能力平台应用制作的装置和一种计算机可读存储介质。通过本发明的方法、装置和计算机可读存储介质，使得在模拟环境中制作的应用可以更加快速、可靠地部署到工业现场环境的能力平台中。

Description

能力平台应用制作方法、装置及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及一种用于能力平台应用制作的方法、一种用于能力平台应用制作的装置、以及一种计算机可读存储介质。

背景技术

传统工业场景中包含众多要素，如：人、机、料、法、环。“工业场景+互联网能力”从单个环节切入，寻求全面互联网化升级。随着互联网技术的不断发展，关于互联网安全的问题成为热点。

持续集成、交付、部署提供了一种代码-程序包-在线应用实施流程，一般通过一个实时在线服务作为持续集成服务器，实时监控代码变化，定时/按要求进行打包，部署到应用服务器。但是工业现场无法连接公网的依赖仓库，也不能实时连接到代码仓库，所以需要一套体系化的解决方案。

在传统的持续集成、持续交付、持续部署流程中，持续交付是指在持续集成的基础之上，将代码自动部署到预生产环境。开发人员提交了新代码之后，立刻自动进行构建，执行单元测试(可以通过Jenkins完成)，开发人员只需要提交代码，就可以得到这次集成的结果，根据结果，可以确定新代码和原有代码能否正确地集成在一起。持续部署是持续交付的下一步，指的是将代码自动部署到生产环境。

在传统场景下，开发环境和实际部署环境可以直接相连，经开发测试完成的***很容易部署到生产环境中，比如在开发人员本地计算机开发测试，部署到公有云服务商提供的部署环境、即生产环境。但是工业场景下，开发环境与生产环境通常不能直接相连，需要开发人员在本地模拟生产环境，可能还需要模拟工业设备等等，再将测试完成的程序包离线手动部署到工业现场的生产环境中，降低部署次数。传统的持续集成、持续交付、持续部署流程无法满足这样的要求，缺乏适配工业互联网能力平台场景的轻量化、小型化、快速的解决方案。

发明内容

在此背景下，本发明的目的在于，提供一种用于为能力平台制作应用的、尤其用于为工业互联网能力平台制作应用的方法、装置以及一种计算机可读存储介质，使得在模拟环境中制作的应用可以更加快速、可靠地部署到工业现场环境的能力平台中。

为实现上述目的，本发明提供一种用于能力平台应用制作的方法，所述方法包括：

S1、区域服务容器获取互联模块的身份标识和位置信息；

S2、区域服务容器根据所述身份标识为互联模块创建对应的孪生容器，该孪生容器负责相应互联模块的接入、数据处理和控制，其中，区域服务容器在创建孪生容器时，匹配创建该孪生容器的网络规则，相应互联模块通过该网络规则建立与服务端的连接，所述区域服务容器和孪生容器位于服务端中；

S3、区域服务容器收集各孪生容器的状态信息，如果发现服务端中有网络规则或镜像版本变化，则更新孪生容器的软件版本和网络规则。

通常，互联网平台的控制软件、设备固件等软件***的网络规则、软件无法做到同时一次性更新。根据本发明的方法提供了一种解决方案：区域服务容器尤其实时地收集各孪生容器的状态信息、如软件镜像版本信息、网络映射信息，在步骤S2中，区域服务容器在创建孪生容器时，会匹配创建对应孪生容器的网络规则。网络规则例如涉及数据转发网络规则。互联模块通过不同的网络规则建立与服务端的连接，从而实现互联。这一套适配于“能力平台”的网络规则称为能力平台模板。因此，本发明提出的用于能力平台应用制作的方法能够解决传统持续集成、交付、部署方案无法适配工业现场离线环境的问题。

在一种实施方式中，所述服务端是模拟现场服务单元或者现场服务单元。在模拟现场服务单元的情况下，本发明尤其涉及脱离于工业现场生产环境，模拟工业软件开发、制作、测试、部署的方法。因此，能力平台可以提供一套模板化方案、模拟化环境，解决工业互联网现场离线环境的持续集成、交付、部署需求。

在一种实施方式中，所述方法还包括：S4、区域服务容器经由孪生容器根据相应孪生容器的网络规则对互联模块进行控制。

在一种实施方式中，区域服务容器根据互联模块的位置信息和来自服务端的服务依赖关系信息确定孪生容器的网络规则。服务的依赖关系可以由管理员提前注册。

在一种实施方式中，所述状态信息包括软件镜像版本信息、网络映射信息、和/或网络规则。

在一种实施方式中，将创建的网络规则存储在服务端的服务转发容器中。

在一种实施方式中，将互联模块的软件版本信息存储在服务端的版本控制容器中，利用版本控制容器对孪生容器的软件版本进行管理。

在一种实施方式中，区域服务容器为各孪生容器匹配机理模型，并将机理模型存储在服务端的机理模型容器中。

在一种实施方式中，在服务端的身份信息容器中存储与身份标识明确对应的信息。

在一种实施方式中，在步骤S2中，如果已经存在为互联模块创建的孪生容器，则在身份信息容器中查看与该互联模块的身份标识明确对应的信息，并启动对应的孪生容器。

在一种实施方式中，在更新孪生容器的软件版本和网络规则时，服务端的映射管理容器维护新版本孪生容器和旧版本容器的映射对应关系。

为了实现上述目的，本发明还提出一种用于能力平台应用制作的装置，其上能够承载容器，所述装置包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述装置执行上述用于能力平台应用制作的方法。

为了实现上述目的，本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，所述处理器执行上述用于能力平台应用制作的方法。

显然，针对方法进行说明的特征可以相应地用于本发明的装置和计算机可读存储介质。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1示出了本发明的用于能力平台应用制作的方法的一个实施例的流程图；

图2示出了网络规则的一个实施例；

图3示出了包括本发明的用于能力平台应用制作的装置的***的一个实施例；

图4示出了更新软件版本和网络规则的一种示例性流程；

图5示出了根据本发明的计算机可读存储介质的一个实施例。

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，以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本公开实施例提出一种在数字化生产区域场景下基于5G技术、物联网技术、容器技术、边缘计算技术的用于能力平台应用制作的方法及相应装置，解决了传统持续集成、交付、部署方案无法适配工业现场离线环境的问题。

本公开实施例面向流程工艺生产区域，具有安全性、可信、便捷性、高效性、可伸缩、高弹性伸缩等特性，可满足流程工艺生产区域私有化、可信、快速部署的需求。流程行业的生产过程与离散制造业有很大的不同，一般为批量连续生产，主要通过对原料的混合、反应、分离、粉碎、加热等物理或化学的变化，使原料增值。我们平时所说的基于配方的生产过程一般就是流程行业的生产，更具工艺流程的特点。流程行业可分为连续型、间歇型、混合型三类。比如石油化工企业，其生产工艺流程是确定的，主要生产过程包括原材料储运、加工处理、中间产品及产成品储运等，是典型的连续型制造企业，而钢铁行业则属于混合流程制造企业。

图1示出了本发明的用于能力平台应用制作的方法的一个实施例的流程，所述方法包括步骤S1至S3。

在步骤S1中，区域服务容器获取互联模块的身份标识和位置信息。

在本实施例中，可以向进入生产区域的人、物体或设备分发或安装互联模块，互联模块与对应的人、物体或设备直接相连，负责其与服务端的通信。互联模块中可以包含对应的人、物体或设备的基本信息，如唯一的身份标识。生产区域的网络可以通过该互联模块对人、物体或设备进行定位，从而区域服务容器可以获取位置信息。

在步骤S2中，区域服务容器根据所述身份标识为互联模块创建对应的孪生容器，该孪生容器负责相应互联模块的接入、数据处理和控制，其中，区域服务容器在创建孪生容器时，匹配创建该孪生容器的网络规则，相应互联模块通过该网络规则建立与服务端的连接，所述区域服务容器和孪生容器位于服务端中；

在本实施例中，服务端可以是模拟现场服务单元或者现场服务单元。在本实施例中，本发明提到的各种容器在服务端上运行。

模拟现场服务单元是位于开发部门工业生产区域现场的计算设备，可以承载本发明提到的各种容器。其可以有效降低数据传输成本和云存储成本，通过分析和过滤数据，如生产设备采集的连续的时序状态信息，将其过滤、处理后向中心服务单元发送指定时间间隔内状态是否正常、平均值等信息。

现场服务单元是位于工业生产区域现场的计算设备，可以承载本发明提到的各种容器。许多工业互联网都需要亚秒级的相应响应才能保证安全性以及关键和精准的操作，现场服务单元离现场近，提供低时延，同时解决实际生产需求中的数据安全和隐私要求，需要安全性的数据物理上不出生产区域。

容器技术提供秒级响应，弹性伸缩按设备模板匹配对应的电子孪生容器。

区域服务容器运行在服务端上并提供管理功能，其可以包括：数据处理模块，用于与孪生容器的数据通信、数据处理、上传、下载、清洗、入库；控制模块，用于控制数据处理模块、设备管理模块，读取机理模型库，与位置信息模块交互；设备管理模块，用于不同设备、或者说互联模块的管理、接入、硬件协议解析；位置信息模块，用于与5G服务器硬件进行通信，获取位置信息。

孪生容器可以包括：数据处理模块，用于与区域服务容器进行数据交互；控制模块，例如用于接收机理模型，直接对互联模块进行控制；设备接入模块，用于一对一连接互联模块。

区域服务容器的位置信息模块可以实时监测进入生产区域的互联模块，并与控制模块实时交互。

图2示出了网络规则的一个实施例。在模拟现场单元或现场单元的环境中，以设备甲的互联模块至服务端的通信为例解释该互联模块的数据转发网络规则。设备甲(例如小车)的互联模块通过位于厂区A的网络设备A(二级交换机)转发，途径位于厂区C的网络设备丁(一级交换机)，建立与区域网络控制器的连接，从而建立与服务端(模拟现场服务单元/现场服务单元)的连接。类似可见设备乙的互联模块的相应数据转发网络规则。互联模块通过不同的网络规则建立与区域网络控制器的连接，从而实现互联。这一套适配于工业互联网现场互联网平台及“能力平台”的网络规则称为能力平台模板。

在步骤S3中，区域服务容器收集各孪生容器的状态信息，如果发现服务端中有网络规则或镜像版本变化，则更新孪生容器的软件版本和网络规则。

根据本发明的方法还可以包括步骤S4，区域服务容器经由孪生容器根据相应孪生容器的网络规则对互联模块进行控制。

以下结合图3所示的包括本发明的用于能力平台应用制作的装置的***，说明本发明的方法。

在本实施例中，在服务端上创建多个容器。身份信息容器存储与唯一身份标识对应的信息，例如权限信息、与孪生容器ID的对应信息。机理模型容器存储机理模型，主要包括对应互联模块的连接、行为记录、接入、协同管理信息。服务转发容器可以负责孪生容器的网络转发，从映射管理容器实时读取映射关系。版本控制容器可以对孪生容器的软件版本进行管理，其中可以存储各类互联模块的不同版本的软件对应信息。映射管理容器可以在孪生容器软件版本更新时，维护新版本孪生容器和旧版本容器的映射对应关系，保障新旧版本孪生容器对外连接映射关系不变。

在本实施例中，服务端是本发明提到的各个容器的运行环境，具有调度、验证功能，各个容器可以通过内部交互进行通信。中心校验单元存储已发放互联模块的信息，例如设备权限，已知用户行为等信息。身份信息容器可以与中心校验单元进行同步(若在线则实时同步，离线则定时同步)，获取已发放互联模块的信息，并通过唯一的身份标识，将已注册用户行为发送到中心校验单元。孪生容器与身份信息容器通过内部交互进行通信，从而验证互联模块是否有效，对应的人、物品、设备是否有进入当前区域的权限，同步与该互联模块相关的日程信息，记录互联模块的位置、行为、按机理模型判断如何记录互联模块的运行数据。

互联模块进入生产区域时，区域服务容器、具体地区域服务容器的控制模块可以根据唯一身份标识进行电子孪生识别，确认设备/人类别，匹配对应模型。若识别为新的互联模块，则建立新的孪生容器，匹配机理模型。机理模型可以包括互联模块的基本信息，在互联模块对应于设备的情况下，可以包括设备类型，终端容器设备接入模块所需的接入信息，如密钥、接口协议等。如果互联模块对应于设备，则可以在区域服务容器、具体地在设备管理模块进行注册，通过孪生容器ID进行关联。若识别为已有的互联模块，即，如果已经存在为互联模块创建的孪生容器，则在本地身份验证库中查看孪生容器ID和身份标识的对应信息，启动已冻结的孪生容器，并可以根据互联模块的位置信息从服务转发容器中确定互联模块的网络规则。如果识别到互联模块对应于人，则创建新的孪生容器，匹配人的权限。

机理模型可以分为以下几类：如果设备是物流机器人，则记录速度、温度、角度、负载等信息。如果是固定设备，则记录设备的生产状态信息，如生产部件名称，标签，图片(若有)，生产人等信息。对于生产设备，机理模型还包括对应设备的预测模型，如温度预测模型，根据从生产设备的传感器识别的温度、湿度、转速等物理检测数据，预测可能发生的过热等设备故障。如果是人，则记录身份信息、位置信息、活动路线、行为信息。进入生产区域的人，服务端如果发现其进入未授权区域，则例如向安保部门发出提醒，向互联模块发出报警信息，设备大声发出警报。

机理模型由管理员进行维护，与中心服务单元进行同步，具有对应上传、修改权限的人员可以进行机理模型的上传、下载、管理及维护。服务端例如通过5G网络对进入所在区域的互联模块进行定位，记录该互联模块的行为。服务端负责身份信息容器与孪生容器的内部通信，孪生容器不直接与中心校验单元进行通信。区别于传统容器技术(无状态，直接运行于平台上)，为了满足生产环境对数据实时同步、低时延的需求，本发明在容器与平台间提供了数据共享层，用于容器数据的共享与存储。孪生容器可以经由互联模块控制设备的驱动器，从而控制设备。

服务端还可以包括服务部署容器。互联模块可以具有物理控制单元和运动控制单元，物理控制单元与孪生容器例如通过5G技术进行通信，上传设备状态、导航信息，接收任务分配和控制指令。驱动器例如为移动装置的驱动部件，可以接收运动控制单元的驱动信息。

服务端、例如现场服务单元可以通过通用互联模块负责整个***与流程设备的链接，通用互联模块根据不同流程设备的要求，向服务端请求对应的协议处理模块，与相应流程设备通信。现场服务单元和厂区服务单元可通过光纤、网线、wifi等方式连接。管理设备通过厂区服务单元与现场服务单元进行通信。厂区服务单元与中心服务单元进行骨干网通信，数据同步等功能。这种***不仅实现中心-设备的通信，同时支持流程设备间的通信，保障了实时性。

参照图4，在本实施例中，区域服务容器发现服务端中有网络规则或镜像版本变化时，依照以下流程更新设备软件版本及网络规则。

管理员提前提供服务依赖关系信息，并可以保存在服务端中。区域服务容器可以根据互联模块的位置信息和服务依赖关系信息确定孪生容器的网络规则。周期性收集部署的孪生容器的状态信息，可以包括版本信息、网络映射信息、和/或网络规则。发现网络规则或镜像版本存在更新时，进行相应比较，例如确定是否需要更新软件版本，依赖服务是否可用。例如通过版本控制容器的监测模块发现镜像库中部署版本被更新时，进行镜像版本比较，确定镜像版本是否更新。如果需要更新，那么版本控制容器接触对孪生容器的锁定，例如通过服务转发容器创建一套相同的更新孪生容器、容器间新的网络映射规则以及孪生容器的网络规则。最后，使用完毕后删除旧的孪生容器以及容器间旧的网络映射规则。

本公开实施例还提供一种用于能力平台应用制作的装置，其上能够承载容器，该装置包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述装置执行前述用于能力平台应用制作的方法。

图5示出了根据本发明的计算机可读存储介质的一个实施例，其中，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述用于能力平台应用制作的方法。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (13)

1.一种用于能力平台应用制作的方法，所述方法包括：

S1、区域服务容器获取互联模块的身份标识和位置信息；

S2、区域服务容器根据所述身份标识为互联模块创建对应的孪生容器，该孪生容器负责相应互联模块的接入、数据处理和控制，其中，区域服务容器在创建孪生容器时，匹配创建该孪生容器的网络规则，相应互联模块通过该网络规则建立与服务端的连接，所述区域服务容器和孪生容器位于服务端中；

S3、区域服务容器收集各孪生容器的状态信息，如果发现服务端中有网络规则或镜像版本变化，则更新孪生容器的软件版本和网络规则。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述服务端是模拟现场服务单元或者现场服务单元。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

S4、区域服务容器经由孪生容器根据相应孪生容器的网络规则对互联模块进行控制。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，区域服务容器根据互联模块的位置信息和来自服务端的服务依赖关系信息确定孪生容器的网络规则。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述状态信息包括软件镜像版本信息、网络映射信息、和/或网络规则。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将创建的网络规则存储在服务端的服务转发容器中。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将互联模块的软件版本信息存储在服务端的版本控制容器中，利用版本控制容器对孪生容器的软件版本进行管理。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，区域服务容器为各孪生容器匹配机理模型，并将机理模型存储在服务端的机理模型容器中。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在服务端的身份信息容器中存储与身份标识明确对应的信息。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，如果已经存在为互联模块创建的孪生容器，则在身份信息容器中查看与该互联模块的身份标识明确对应的信息，并启动对应的孪生容器。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在更新孪生容器的软件版本和网络规则时，服务端的映射管理容器维护新版本孪生容器和旧版本容器的映射对应关系。

12.一种用于能力平台应用制作的装置，其上能够承载容器，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述装置执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法。

13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，所述处理器执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法。