面向对象的设备建模方法及其应用

荆诚， 刘丽静， 陈醒， 周朴凡

(1.中煤科工集团常州研究院有限公司， 江苏 常州 213015；2.天地(常州)自动化股份有限公司， 江苏 常州 213015)

0 引言

煤矿监控类系统[1-2]作为智慧矿山信息化中重要组成部分，用于监控煤矿日常生产中各个环节运行状态[3-4]，为矿山长期安全生产提供了重要保障[5-6]。煤矿监控类系统种类繁多[7-8]，每种系统都有各自配套的硬件设备[9-10]，硬件设备数据传输时所使用的通信协议不同[11-12]，多种通信协议对应多种数据结构，导致多系统融合运行[13]时，配置和管理各系统的硬件设备变得十分困难[14-15]。鉴此，本文提出了一种面向对象的设备建模方法。该方法使用标准化数据结构，并根据需求添加各种类型的设备属性来构建设备模型；根据设备模型创建设备实例，通过配置和管理设备实例可实现多系统硬件设备信息的配置和管理。

1 数据标准化

面向对象的设备建模是一种无代码设备模型创建模式，该模式的运行需要依赖标准化的数据结构。在多系统融合场景中，数据标准化流程如图1所示。在数据感知接入层，各子系统硬件设备通过多种通信方式将数据上传至数据驱动层；数据驱动层将非标准化的原始数据转换为标准化数据；数据应用层使用标准化数据完成设备建模等功能。

图1 数据标准化流程Fig.1 Data standardization flow

2 设备模型建立

设备模型中可配置的属性包括公共属性、自定义属性和固定子对象属性，如图2所示。设备模型建立过程：① 创建公共属性。确定设备模型的中文名、英文名和所属类别(普通设备类、辅运类和自定义设备类)，其中设备模型的英文名用于数据库中表的创建及数据查询。普通设备类模型和辅运类模型具有不同的公共属性，自定义设备类模型只有名称1个公共属性。② 创建自定义属性。自定义属性支持多种数据类型，每种数据类型可配置初始值、展示方式、数据范围等，创建自定义属性时也需要确定属性的中文名和英文名，自定义属性的英文名用于数据库字段的创建。③ 配置固定子对象属性。固定子对象属性为选配属性，支持选择其他设备模型作为附属设备，该属性通常用来定义成套设备。

图2 设备模型属性Fig.2 Device model attributes

3 设备实例配置和管理

基于设备模型创建对应的设备实例，采用层级树形结构展示设备实例的父子关系，当设备模型定义了固定子对象，创建父设备时，其附属子设备将一并创建，并以父子设备的关系展示在设备列表(图3)中，通过展开父设备，即可查看子设备相关信息。

图3 设备列表Fig.3 Device list

当需要查看设备实例的详细信息时，通过动态页面展示信息，如图4所示。显示区域分为公共属性区域和自定义属性区域：公共属性区域根据设备所属类别使用不同的子页面进行展示；自定义属性区域根据设备模型中定义的自定义属性类型动态生成输入框、下拉选择框、单选框等页面元素，之后根据自定义属性的配置项初始化页面元素，如初始值、数据范围、是否只读和下拉选择框选项内容等。

4 设备建模在图形组态中的应用

针对煤矿监控类系统普遍存在的数据可视化大屏展示需求，多系统融合运行环境需提供图形组态功能，通过绘制图形并绑定测点数据，即可通过图表、表格、图形等可视化方式展示数据。图形组态过程中，可以预先定义图元，之后通过图元创建相似的图形实例，将设备模型与图元绑定，设备实例与图形实例绑定(图5)。常规的图形配置需要将图形所需数据来源一一配置，而将图元与设备模型绑定后，图形实例的数据源配置只需要选择对应的设备实例，图形实例中的属性将与设备实例中的属性一一对应，通过1次选择即可完成多个测点数据源的配置，大大简化了图形数据的配置流程。

图4 设备实例动态页面Fig.4 Device instance dynamic page

图5 设备实例关联图形实例Fig.5 Device instance relates to graphical instance

5 结语

基于煤矿监控多系统融合运行环境中的标准化数据，面向对象的设备建模方法根据设备属性创建设备模型，使用动态页面展示设备详情，可对具有不同属性的设备进行统一管理，为用户提供直观的设备配置和查看方式。将面向对象的设备建模方法应用于图形组态中，使设备模型与图元绑定、设备实例与图形实例绑定，可快速配置数据可视化图形。