[发明专利]对基于云的应用程序数据执行数据模型转换的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于云的工业数据分析和应用的领域。

背景技术

通常收集来自工业自动化中的现场级设备和系统的数据被并传递到云端进行分析。云是具有云计算基础设施的网络设备(以下简称云)。云计算基础设施可以是允许支持云的设备访问和利用共享计算服务的任何基础设施。云包括一个或多个通信网络。在某些情况下，云可以由云提供商提供为平台即服务(PaaS)，并且服务可以作为基于云的服务驻留在云中并执行。云服务通常可以包括但不限于数据存储、数据分析、控制应用程序(例如，可以基于近实时系统数据或其他因素的分析生成并传送控制指令给工业设备的应用程序)、可视化应用程序诸如基于云的HMI、报告应用程序或其他此类基于云的应用程序。云包括数据持久化和管理、应用开发和运行时期环境以及一组对数据进行分析来为生产增强、预测维护、能源和过程优化、产品生命周期管理等提供见解的应用程序。

需注意，没有独立地解释常见表达诸如HTTP等。它们是软件世界的常识。

图1示出了根据现有技术的实施例。来自工业自动化10中的现场级设备和系统的数据被收集并传递到云5用于分析。基于云的应用程序是由云托管或可以访问云的应用程序。

工业领域的特征在于许多标准和垂直专用数据标准。存在由组织诸如IEEE、ANSI/ISA、ISO、IEC、OPC等驱动的开放标准。另外，存在由供应商具体解决方案开发出的许多利基标准。域专用标准的一些示例为具有Bacnet-数据-源1的BACNet(BACnet＝楼宇自动化和控制网络通信协议)或具有OPC-数据-源2的OPC(开放平台通信(OPC)＝系列工业通信标准和规范)。另外—未详细示出和解释的—域专用标准为OMAC PakML(用于包装机械)、ISO 15926(用于石油和天然气工业)、IEC 61850(用于变电站自动化)等。数据经由数据收集代理3收集，然后传输到专属接口6，且之后传输到公共云数据模型4。

基于云的数据分析方法的基本优点之一是由不同标准收集的数据可以在云中实现的公共云数据模型4中进行归一化或标准化。这使得在云中运行的分析应用程序7与基础数据标准无关。过去针对公共云数据模型4开发的应用程序7可为从不同标准收集的数据提供分析。但是，这主要是针对新开发的应用程序。

不幸的是，通常存在需要将遗留应用程序移植到云端5，以便快速启动基于云的用例。

在图1中，示出应用程序7，该应用程序提供优化机器参数的算法以诱导成品的质量，该机器参数通过OPC、OPC-UA(开放平台通信-统一架构)接口从机器控制器(这里例如代理3)而获得。为了将该应用程序7移植到云5作为基于云的应用程序7，必须重新开发，以便使用云数据标准，而非来自代理3的OPC数据标准。这造成重新开发需要花费大量气力。

为了快速启动基于云的用例，通常需要将遗留应用程序9移植到云5。

这里考虑了一些遗留应用程序9，该应用程序还提供例如优化机器参数的算法，而机器参数以例如发布订阅的数据源结构13给出。这些参数经由OPC接口8获得，以通过基于云的应用程序7来诱导成品的质量。在将此应用程序移植到云5之前，必须重新开发，以便使用云数据标准例如公共云数据模型4，而非以发布订阅的数据源结构13提供的OPC数据标准。这使得重新开发需要大量气力。此外，如果以上应用程序可以以相同OPC数据标准从其他机器(具有不同数据标准)访问数据，则可以使用该应用程序来完成更广泛的用例。

在另一个用例中，存在在本地运行的现场遗留应用程序11，从其中收集数据。这些现场遗留应用程序11还可以要求系统地访问基于云的应用程序以便进行本地数据分析和报告功能。使现场遗留应用程序11访问基于云的应用程序的优点在于，以这种方式，现场遗留应用程序11可以以统一的方式经由云5访问来自异构自动化系统的数据。但这同样会使得重新开发需要花费大量气力。

通常，对于云提供商，必须通过给定云5的新数据模型/标准来重新开发遗留应用程序11。数据模型转换器或协议变换器(例如BACNet(楼宇自动化和控制网络通信协议)到OPC或OPC到Modbus等)存在于现场级中，用于连接同质自动化系统，但是不存在用于基于云的应用程序的数据模型转换。

现有技术已知的技术(如ETL-(提取、转换和加载)和DMT(数据模型转换))无法解决在云环境中基于应用程序的数据查询的模型转换问题，因为它们仅涉及模式映射技术和面向数据域的协议映射。

因此，需要用于基于云的应用程序的数据标准/模型转换。

发明内容