面向對象的設備建模方法及其應用

荊誠， 劉麗靜， 陳醒， 周樸凡

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

0 引言

煤礦監控類系統[1-2]作為智慧礦山信息化中重要組成部分，用于監控煤礦日常生產中各個環節運行狀態[3-4]，為礦山長期安全生產提供了重要保障[5-6]。煤礦監控類系統種類繁多[7-8]，每種系統都有各自配套的硬件設備[9-10]，硬件設備數據傳輸時所使用的通信協議不同[11-12]，多種通信協議對應多種數據結構，導致多系統融合運行[13]時，配置和管理各系統的硬件設備變得十分困難[14-15]。鑒此，本文提出了一種面向對象的設備建模方法。該方法使用標準化數據結構，并根據需求添加各種類型的設備屬性來構建設備模型；根據設備模型創建設備實例，通過配置和管理設備實例可實現多系統硬件設備信息的配置和管理。

1 數據標準化

面向對象的設備建模是一種無代碼設備模型創建模式，該模式的運行需要依賴標準化的數據結構。在多系統融合場景中，數據標準化流程如圖1所示。在數據感知接入層，各子系統硬件設備通過多種通信方式將數據上傳至數據驅動層；數據驅動層將非標準化的原始數據轉換為標準化數據；數據應用層使用標準化數據完成設備建模等功能。

圖1 數據標準化流程Fig.1 Data standardization flow

2 設備模型建立

設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象屬性，如圖2所示。設備模型建立過程：① 創建公共屬性。確定設備模型的中文名、英文名和所屬類別(普通設備類、輔運類和自定義設備類)，其中設備模型的英文名用于數據庫中表的創建及數據查詢。普通設備類模型和輔運類模型具有不同的公共屬性，自定義設備類模型只有名稱1個公共屬性。② 創建自定義屬性。自定義屬性支持多種數據類型，每種數據類型可配置初始值、展示方式、數據范圍等，創建自定義屬性時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據庫字段的創建。③ 配置固定子對象屬性。固定子對象屬性為選配屬性，支持選擇其他設備模型作為附屬設備，該屬性通常用來定義成套設備。

圖2 設備模型屬性Fig.2 Device model attributes

3 設備實例配置和管理

基于設備模型創建對應的設備實例，采用層級樹形結構展示設備實例的父子關系，當設備模型定義了固定子對象，創建父設備時，其附屬子設備將一并創建，并以父子設備的關系展示在設備列表(圖3)中，通過展開父設備，即可查看子設備相關信息。

圖3 設備列表Fig.3 Device list

當需要查看設備實例的詳細信息時，通過動態頁面展示信息，如圖4所示。顯示區域分為公共屬性區域和自定義屬性區域：公共屬性區域根據設備所屬類別使用不同的子頁面進行展示；自定義屬性區域根據設備模型中定義的自定義屬性類型動態生成輸入框、下拉選擇框、單選框等頁面元素，之后根據自定義屬性的配置項初始化頁面元素，如初始值、數據范圍、是否只讀和下拉選擇框選項內容等。

4 設備建模在圖形組態中的應用

針對煤礦監控類系統普遍存在的數據可視化大屏展示需求，多系統融合運行環境需提供圖形組態功能，通過繪制圖形并綁定測點數據，即可通過圖表、表格、圖形等可視化方式展示數據。圖形組態過程中，可以預先定義圖元，之后通過圖元創建相似的圖形實例，將設備模型與圖元綁定，設備實例與圖形實例綁定(圖5)。常規的圖形配置需要將圖形所需數據來源一一配置，而將圖元與設備模型綁定后，圖形實例的數據源配置只需要選擇對應的設備實例，圖形實例中的屬性將與設備實例中的屬性一一對應，通過1次選擇即可完成多個測點數據源的配置，大大簡化了圖形數據的配置流程。

圖4 設備實例動態頁面Fig.4 Device instance dynamic page

圖5 設備實例關聯圖形實例Fig.5 Device instance relates to graphical instance

5 結語

基于煤礦監控多系統融合運行環境中的標準化數據，面向對象的設備建模方法根據設備屬性創建設備模型，使用動態頁面展示設備詳情，可對具有不同屬性的設備進行統一管理，為用戶提供直觀的設備配置和查看方式。將面向對象的設備建模方法應用于圖形組態中，使設備模型與圖元綁定、設備實例與圖形實例綁定，可快速配置數據可視化圖形。