[发明专利]基于OPCUA协议的制造装备多模态数据智能解析方法

说明书

本发明公开一种基于OPC UA协议的制造装备多模态数据智能解析方法，通过分析制造装备产线产线多模态特征，构建适应性和拓展性良好的OPC UA信息模型。将数据模型汇总，形成产线的数据字典，对产线各设备的信息模型起到规范作用。然后对产线中对应的设备进行数字模型实例化并配置到OPC UA服务器中，将制造装备产线数据与数字模型对应的节点进行实时绑定，完成物理模型到数据模型的映射。最后，确立产线数据传输整体结构，用OPC UA客户端访问加载了OPC UA模型的服务器，获取各层级具有规范语义的多模态数据，实现了制造装备产线多模态数据的信息的智能解析与传输。

技术领域

本发明涉及工业互联网领域，特别涉及一种基于OPC UA协议的制造装备多模态数据智能解析方法。

背景技术

随着全球科学技术发展和“工业4.0”的提出，传统的工业制造难以满足新时代的制造业的需求，伴随着大数据、物联网、云计算等信息技术的兴起，新一轮科技革命正在到来。而现有物联网传感设备、系统的采样频率增加以及采样时间持续较长，工业生产制造过程中获得了海量的数据，进而将工业制造领域推向大数据时代。在制造车间，经常需要接入来自不同厂商、通讯协议不一的设备，各设备的语义不一，且大量的标准协议与私有协议使得设备与系统的可移植性、跨平台性和可扩展性较差，形成了“信息孤岛”。OPC UA技术通过规定统一的信息模型，屏蔽了上述的差异性，为多源异构数据的传输与智能解析提供了方案(张宪民,薛栋栋,郑家和,等.智能制造中基于OPC UA的多源异构数据传输与解析技术[J].机电工程技术,2021,50(1):7.)。

基于JSON文档结构的工业大数据多维分析与可视化方法(CN110618983A)以JSON文档格式作为数据的载体，难以准确地描述出具有复杂语义的异构数据。针对该问题，采用OPC UA技术的地址空间及其各类型节点，可对异构信息进行准确的描述。

发明内容

本发明选择制造装备设备为基础平台，并基于OPC UA技术，提出了一种基于OPCUA协议的制造装备多模态数据智能解析方法，为OPC UA技术和在制造装备产线中的应用进行了探索与实践，对推动多设备互联互通及智能制造的发展具有一定的意义。

本发明至少通过如下技术方案之一实现。

基于OPC UA协议的制造装备多模态数据智能解析方法，包括以下步骤：

S1、在每台设备的上位机中内置OPC UA服务器，确定制造装备产线在生产过程中产生的各类型多模态数据，将数据进行分类并构建OPC UA信息模型；

S2、将构建好的多个OPC UA信息模型汇总，形成数据字典；

S3、对产线中对应的设备进行数字模型实例化并配置到OPC UA服务器中，将制造装备数据与OPC UA数字模型中对应的节点进行实时绑定，完成物理模型到数据模型的映射；

S4、用OPC UA客户端访问加载OPC UA信息模型的服务器，获取各个设备的信息，从而监控整个产线的运行情况。

进一步地，所述多模态数据包括产线中机械臂各轴的位置信息、运动速度、电机温度，以及包括用于检测的图像和用于焊接的电流、电压、光谱信号、音频信号。

进一步地，机械设备的多源异构数据可分为静态数据集与动态数据集；静态数据集保存设备的固有信息，包括制造厂商、产品标号、设备尺寸；动态数据集保存设备在生产过程中不断变化的信息，包含设备运行模式、功率、执行机构运行状态。

进一步地，对多模态数据进行进一步规整，抽取设备中各运动数据的共性将其作为类，再将类实例化为实体对象；随后将实体对象放入设备根节点下对应的数据集中，根据其语义信息，使用对应的OPC UA引用类型节点进行连接；最终构建出设备的OPC UA信息模型。