本發(fā)明涉及自動(dòng)化系統(tǒng)的控制裝置以及從控制裝置語(yǔ)義檢索數(shù)據(jù)或事件的方法。

背景技術(shù)：

自動(dòng)化系統(tǒng)，例如在生產(chǎn)設(shè)施的裝配線中使用的自動(dòng)化系統(tǒng)，變得越來(lái)越復(fù)雜，并且可能包括多個(gè)物理和/或其他組件。自動(dòng)化系統(tǒng)組件可以包括傳感器和/或致動(dòng)器。由于安裝在自動(dòng)化系統(tǒng)中的傳感器和/或致動(dòng)器的數(shù)量不斷增加，描述基礎(chǔ)技術(shù)過(guò)程的數(shù)據(jù)量不斷增長(zhǎng)。數(shù)據(jù)，特別是由傳感器組件或傳感器設(shè)備生成的數(shù)據(jù)，提供了巨大的潛力以得到對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)中執(zhí)行的過(guò)程的有效性的附加洞察力，該附加洞察力可以用于自動(dòng)化系統(tǒng)的增強(qiáng)和優(yōu)化。然而，如果不知道數(shù)據(jù)供應(yīng)的上下文和/或原因，那么使用常規(guī)數(shù)據(jù)分析方法對(duì)可用數(shù)據(jù)的理解是及其困難的。上下文可以是例如在自動(dòng)化系統(tǒng)中生成傳感器數(shù)據(jù)的相應(yīng)傳感器組件的位置，當(dāng)數(shù)據(jù)生成時(shí)在自動(dòng)化系統(tǒng)中處理的產(chǎn)品或批次的標(biāo)識(shí)符，或者在傳感器數(shù)據(jù)生成之前不久執(zhí)行的維護(hù)任務(wù)。

因此，本發(fā)明的目的是提供一種在與自動(dòng)化系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)或事件的上下文中提供這些數(shù)據(jù)或事件的裝置和方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

上述目的通過(guò)包括權(quán)利要求1的特征的自動(dòng)化系統(tǒng)的控制裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種自動(dòng)化系統(tǒng)的控制裝置，

所述控制裝置包括：

數(shù)據(jù)庫(kù)，其適于在歷史數(shù)據(jù)源中存儲(chǔ)時(shí)間系列數(shù)據(jù)，并且適于在事件數(shù)據(jù)源中存儲(chǔ)基于事件檢測(cè)規(guī)則從所述時(shí)間系列數(shù)據(jù)導(dǎo)出的事件，

其中由該控制裝置接收的語(yǔ)義數(shù)據(jù)或事件查詢被映射到所述數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)源，以檢索所查詢的數(shù)據(jù)或事件，查詢到的數(shù)據(jù)或事件使用存儲(chǔ)在所述數(shù)據(jù)庫(kù)中的所述自動(dòng)化系統(tǒng)的本體論上下文模型而被情境化，并且由所述控制裝置以語(yǔ)義格式輸出。

在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的控制裝置的可能實(shí)施例中，所述控制裝置是所述自動(dòng)化系統(tǒng)的可編程邏輯控制器plc。

在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的控制裝置的再另外的可能實(shí)施例中，所述可編程邏輯控制器包括作為數(shù)據(jù)庫(kù)的用于至少一個(gè)歷史數(shù)據(jù)源和至少一個(gè)事件數(shù)據(jù)源的集成存儲(chǔ)器。

在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的控制裝置的再另外的可能實(shí)施例中，所述集成存儲(chǔ)器適于存儲(chǔ)所述自動(dòng)化系統(tǒng)的所述本體論上下文模型和/或所述事件檢測(cè)規(guī)則。

在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的控制裝置的再另外的可能實(shí)施例中，使用所述自動(dòng)化系統(tǒng)的所述本體論上下文模型來(lái)重寫接收到的通用語(yǔ)義查詢，以提供具有具體上下文的擴(kuò)展語(yǔ)義查詢，其中所述擴(kuò)展語(yǔ)義查詢被轉(zhuǎn)譯為所述數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)源的查詢語(yǔ)言。

在可替代實(shí)施例中，接收到的語(yǔ)義查詢被直接轉(zhuǎn)譯為所述數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)源的查詢語(yǔ)言。

在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的控制裝置的再另外的可能實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)庫(kù)的所述歷史數(shù)據(jù)源適于存儲(chǔ)連接到所述控制裝置的至少一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)組件的時(shí)間系列數(shù)據(jù)，所述至少一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)組件特別是所述自動(dòng)化系統(tǒng)的傳感器設(shè)備。

在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的控制裝置的再另外的可能實(shí)施例中，所存儲(chǔ)的時(shí)間系列數(shù)據(jù)包括多個(gè)數(shù)據(jù)值，所述多個(gè)數(shù)據(jù)值中的每個(gè)數(shù)據(jù)值被提供有對(duì)應(yīng)的時(shí)間戳和生成所述時(shí)間系列數(shù)據(jù)的相應(yīng)自動(dòng)化系統(tǒng)組件的組件標(biāo)識(shí)符。

在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的控制裝置的再另外的可能實(shí)施例中，所述控制裝置適于從連接的自動(dòng)化系統(tǒng)組件連續(xù)地收集時(shí)間系列數(shù)據(jù)，并且適于在所述自動(dòng)化系統(tǒng)的每個(gè)實(shí)時(shí)控制周期內(nèi)從收集到的時(shí)間系列數(shù)據(jù)導(dǎo)出事件，以及適于將所述時(shí)間系列數(shù)據(jù)和導(dǎo)出的事件寫入所述數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)源中。

在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的控制裝置的再另外的可能實(shí)施例中，基于所述事件檢測(cè)規(guī)則從收集到的時(shí)間系列數(shù)據(jù)導(dǎo)出的每個(gè)事件由特定的消息標(biāo)識(shí)符表示，并且寫入形成事件數(shù)據(jù)源的事件表中。

在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的控制裝置的再另外的可能實(shí)施例中，基于作為所述本體論上下文模型的上下文實(shí)例的表示的本體論上下文模型，來(lái)注釋提供時(shí)間系列數(shù)據(jù)和/或事件類型的傳感器。

在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的控制裝置的再另外的可能實(shí)施例中，所述語(yǔ)義數(shù)據(jù)或事件查詢包括映射到所述數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)源的特定數(shù)據(jù)源位置的語(yǔ)義標(biāo)識(shí)符。

在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的控制裝置的再另外的可能實(shí)施例中，所述語(yǔ)義數(shù)據(jù)或事件查詢由所述控制裝置從連接到所述控制裝置的服務(wù)器接收，并且查詢到的情境化數(shù)據(jù)或事件由所述控制裝置以語(yǔ)義三重格式返回到所述服務(wù)器。

在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的控制裝置的再另外的可能實(shí)施例中，接收到的語(yǔ)義數(shù)據(jù)或事件查詢包括sparql查詢，并且所返回的情境化數(shù)據(jù)或事件包括語(yǔ)義資源描述框架rdf三重格式。

在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的控制裝置的再另外的可能實(shí)施例中，在所述自動(dòng)化系統(tǒng)的在其中執(zhí)行接收到的數(shù)據(jù)或事件查詢的實(shí)時(shí)控制周期期間，所述數(shù)據(jù)庫(kù)的所述歷史數(shù)據(jù)源和所述事件數(shù)據(jù)源被阻止，并且收集到的時(shí)間系列數(shù)據(jù)和/或?qū)С龅氖录慌R時(shí)存儲(chǔ)在所述控制裝置的緩沖存儲(chǔ)器中。

在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的控制裝置的再另外的可能實(shí)施例中，所述自動(dòng)化系統(tǒng)的所述本體論上下文模型表示包括所述自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備的所述自動(dòng)化系統(tǒng)的組件、所述組件的屬性和所述組件之間的關(guān)系。

根據(jù)第二方面，本發(fā)明還提供了一種自動(dòng)化系統(tǒng)，其包括權(quán)利要求16的特征。

根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了一種自動(dòng)化系統(tǒng)，包括：根據(jù)本發(fā)明的第一方面的至少一個(gè)控制裝置，以及連接到所述控制裝置的向所述控制裝置供應(yīng)時(shí)間系列數(shù)據(jù)的至少一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)組件。

在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的自動(dòng)化系統(tǒng)的可能實(shí)施例中，所述控制裝置連接到外部服務(wù)器，所述外部服務(wù)器將語(yǔ)義數(shù)據(jù)或事件查詢發(fā)送到所述控制裝置，所述控制裝置被配置為執(zhí)行接收到的數(shù)據(jù)或事件查詢，并且以語(yǔ)義格式返回所述外部服務(wù)器的查詢到的數(shù)據(jù)或事件。

在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的自動(dòng)化系統(tǒng)的再另外的可能實(shí)施例中，所述自動(dòng)化系統(tǒng)組件包括所述自動(dòng)化系統(tǒng)的傳感器設(shè)備。

在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的自動(dòng)化系統(tǒng)的再另外的可能實(shí)施例中，所述外部服務(wù)器能訪問(wèn)所述自動(dòng)化系統(tǒng)的本體論上下文模型。

在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的自動(dòng)化系統(tǒng)的再另外的可能實(shí)施例中，所述控制裝置包括所述自動(dòng)化系統(tǒng)的可編程邏輯控制器plc。

在可能的實(shí)施例中，所述可編程邏輯控制器plc包括用于至少一個(gè)歷史數(shù)據(jù)源和至少一個(gè)事件源的集成存儲(chǔ)器。

在所述自動(dòng)化系統(tǒng)的可能實(shí)施例中，所述控制裝置的所述集成存儲(chǔ)器還適于存儲(chǔ)所述自動(dòng)化系統(tǒng)的本體論上下文模型和/或事件檢測(cè)規(guī)則。

在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的自動(dòng)化系統(tǒng)的再另外的可能實(shí)施例中，所述自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)的所述控制裝置的所述數(shù)據(jù)庫(kù)的歷史數(shù)據(jù)源適于存儲(chǔ)連接到所述自動(dòng)化系統(tǒng)的所述控制裝置的至少一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)組件的時(shí)間系列數(shù)據(jù)，所述至少一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)組件特別是所述自動(dòng)化系統(tǒng)的傳感器設(shè)備。

在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的自動(dòng)化系統(tǒng)的再另外的可能實(shí)施例中，所述控制裝置(特別是所述可編程邏輯控制器plc)適于從所述自動(dòng)化系統(tǒng)的連接的自動(dòng)化系統(tǒng)組件連續(xù)地收集時(shí)間系列數(shù)據(jù)，并且適于在所述自動(dòng)化系統(tǒng)的每個(gè)實(shí)時(shí)控制周期內(nèi)從收集到的時(shí)間系列數(shù)據(jù)導(dǎo)出事件，以及適于將所述時(shí)間系列數(shù)據(jù)和導(dǎo)出的事件寫入集成在所述控制裝置中的所述數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)源中。

在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的自動(dòng)化系統(tǒng)的可能實(shí)施例中，所述語(yǔ)義數(shù)據(jù)或事件查詢由所述控制裝置從連接到所述控制裝置的所述自動(dòng)化系統(tǒng)的服務(wù)器接收，并且查詢到的情境化數(shù)據(jù)或事件由該控制裝置以語(yǔ)義三重格式(特別是語(yǔ)義資源描述框架rdf三重格式)返回到所述自動(dòng)化系統(tǒng)的所述服務(wù)器。

在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的自動(dòng)化系統(tǒng)的可能實(shí)施例中，存儲(chǔ)在所述控制裝置的所述數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)源不是情境化數(shù)據(jù)源。

根據(jù)第三方面，本發(fā)明還提供了一種用于從自動(dòng)化系統(tǒng)的控制裝置語(yǔ)義檢索數(shù)據(jù)或事件的方法，所述方法包括權(quán)利要求21的特征。

根據(jù)第三方面，本發(fā)明提供了一種用于從自動(dòng)化系統(tǒng)的控制裝置語(yǔ)義檢索數(shù)據(jù)或事件的方法，包括以下步驟：

由所述控制裝置接收語(yǔ)義數(shù)據(jù)或事件查詢；

將接收到的語(yǔ)義數(shù)據(jù)或事件查詢映射到存儲(chǔ)在所述控制裝置的數(shù)據(jù)庫(kù)中的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)源，以檢索所查詢的數(shù)據(jù)或事件；

使用所述自動(dòng)化系統(tǒng)的本體論上下文模型來(lái)執(zhí)行對(duì)查詢到的數(shù)據(jù)或事件的情境化；以及

由所述控制裝置以語(yǔ)義格式輸出情境化數(shù)據(jù)或事件。

附圖說(shuō)明

在下文中，參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的不同方面的可能實(shí)施例。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一方面的自動(dòng)化系統(tǒng)的控制裝置的示例性實(shí)施例的框圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的另外方面的用于從自動(dòng)化系統(tǒng)的控制裝置語(yǔ)義檢索數(shù)據(jù)或事件的方法的示例性實(shí)施例的流程圖；

圖3示意性地示出了如在本發(fā)明的方法和控制裝置的可能實(shí)施例中所執(zhí)行的自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制周期內(nèi)的控制裝置上的數(shù)據(jù)生成和存儲(chǔ)；

圖4示出了用于說(shuō)明如由根據(jù)本發(fā)明的方法和控制裝置所執(zhí)行的查詢處理的可能示例性實(shí)施例的示意圖；

圖5示出了可以由根據(jù)本發(fā)明的方法和控制裝置使用的上下文模型的簡(jiǎn)單示例；

圖6示出了用于說(shuō)明如由根據(jù)本發(fā)明的方法和控制裝置所執(zhí)行的數(shù)據(jù)的情境化的示例性示例的圖；

圖7、8、9圖示了如由根據(jù)本發(fā)明的方法和控制裝置所執(zhí)行的查詢映射的示例；

圖10示出了以語(yǔ)義三重格式輸出的情境化數(shù)據(jù)或事件的示例。

具體實(shí)施方式

如從圖1中可以看出，根據(jù)本發(fā)明的第一方面的自動(dòng)化系統(tǒng)as的控制裝置1在所示實(shí)施例中包括連接到數(shù)據(jù)庫(kù)3的微處理器2。在所示的示例性實(shí)施例中，數(shù)據(jù)庫(kù)3由集成在控制裝置1中的存儲(chǔ)器形成。在替代實(shí)施例中，數(shù)據(jù)庫(kù)3還可以通過(guò)接口連接到控制裝置1。在可能實(shí)施例中，圖1中所示的控制裝置1可以由自動(dòng)化系統(tǒng)as的可編程邏輯控制器plc形成。在可能實(shí)施例中，控制裝置1包括標(biāo)準(zhǔn)接口4，其用于與自動(dòng)化系統(tǒng)的外部服務(wù)器5通信以接收數(shù)據(jù)或事件查詢sq，并且以語(yǔ)義格式將查詢數(shù)據(jù)或事件返回到所述外部服務(wù)器5?？刂蒲b置1還可以包括一個(gè)或幾個(gè)i/o接口6，其用于將自動(dòng)化系統(tǒng)as的至少一個(gè)傳感器設(shè)備7連接到所述控制裝置1。在所示實(shí)施例中，如圖1中所示的控制器1的集成存儲(chǔ)器3包括至少一個(gè)歷史數(shù)據(jù)源3a和至少一個(gè)事件數(shù)據(jù)源3b。在所示實(shí)施例中，存儲(chǔ)器3還包括用于事件檢測(cè)規(guī)則edr的存儲(chǔ)部3c，和用于存儲(chǔ)相應(yīng)自動(dòng)化系統(tǒng)的本體論上下文模型cm的存儲(chǔ)部3d?？刂蒲b置1的數(shù)據(jù)庫(kù)3適于在歷史數(shù)據(jù)源3a中存儲(chǔ)時(shí)間系列數(shù)據(jù)tsd，并且還適于在事件數(shù)據(jù)源3b中存儲(chǔ)基于事件檢測(cè)規(guī)則edr從時(shí)間系列數(shù)據(jù)tsd導(dǎo)出的事件e。由所述控制裝置1通過(guò)接口4從服務(wù)器5接收的語(yǔ)義數(shù)據(jù)或事件查詢sq被映射到數(shù)據(jù)庫(kù)3的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)源，以檢索使用自動(dòng)化系統(tǒng)as的本體論上下文模型cm而情境化的查詢到的數(shù)據(jù)或事件，所述本體論上下文模型cm存儲(chǔ)在上下文模型存儲(chǔ)部3d中。由控制裝置1通過(guò)接口4以語(yǔ)義格式輸出情境化數(shù)據(jù)。

存儲(chǔ)器3的歷史數(shù)據(jù)源3a適于存儲(chǔ)按時(shí)間系列提供樸素傳感器數(shù)據(jù)的歷史視圖的數(shù)據(jù)。在可能實(shí)施例中，每個(gè)數(shù)據(jù)樣本或經(jīng)采樣的傳感器數(shù)據(jù)點(diǎn)與對(duì)應(yīng)時(shí)間戳ts以及傳感器標(biāo)識(shí)符被存儲(chǔ)在歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部3a中，對(duì)應(yīng)時(shí)間戳ts指示其生成時(shí)間，傳感器標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí)生成該傳感器數(shù)據(jù)的傳感器。

使用存儲(chǔ)在事件檢測(cè)規(guī)則存儲(chǔ)部3c中的事件檢測(cè)規(guī)則edr，從時(shí)間系列數(shù)據(jù)tsd導(dǎo)出事件e，并且將事件e在事件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部3b中存儲(chǔ)為樸素傳感器數(shù)據(jù)的解釋。例如，事件e可以包括多個(gè)傳感器數(shù)據(jù)點(diǎn)或數(shù)據(jù)樣本的聚合。由于與時(shí)間系列數(shù)據(jù)tsd或原始傳感器數(shù)據(jù)相比，事件數(shù)據(jù)具有不同的特性，所以事件數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器3的單獨(dú)事件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部3b中。每個(gè)事件e可以通過(guò)特定消息標(biāo)識(shí)符來(lái)表示。事件e的可能示例是預(yù)定閾值被從傳感器設(shè)備7接收的時(shí)間系列數(shù)據(jù)tsd的數(shù)據(jù)樣本值超過(guò)。

存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部3d中的本體論上下文模型cm提供了上下文的語(yǔ)義描述，其中數(shù)據(jù)(特別是傳感器數(shù)據(jù))由控制裝置1從連接的自動(dòng)化系統(tǒng)組件(例如傳感器組件)接收。上下文模型cm可以用于注釋提供數(shù)據(jù)樣本的每個(gè)傳感器設(shè)備以及具有上下文知識(shí)的每個(gè)事件類型，以便將其表示為本體論的實(shí)例。由控制裝置1從服務(wù)器5接收的語(yǔ)義數(shù)據(jù)或事件查詢sq被映射到存儲(chǔ)器3內(nèi)的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)源，以檢索所查詢的數(shù)據(jù)或事件。然后使用存儲(chǔ)在上下文模型存儲(chǔ)部3d中的本體論上下文模型cm來(lái)對(duì)查詢到的數(shù)據(jù)或事件進(jìn)行情境化。在優(yōu)選實(shí)施例中，上下文模型cm使用標(biāo)準(zhǔn)化的、形式域無(wú)關(guān)語(yǔ)言(例如，owl或rdf)以標(biāo)準(zhǔn)化形式來(lái)表達(dá)。在圖1中所示的系統(tǒng)中，上下文被添加到已經(jīng)在plc級(jí)接收的數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)的質(zhì)量和數(shù)量較高并且所有必要的上下文信息可用。情境化直接在控制裝置1中并且由控制裝置1本身完成，而不是如在常規(guī)自動(dòng)化系統(tǒng)中那樣由外部系統(tǒng)完成。在優(yōu)選實(shí)施例中，本體論上下文模型cm以標(biāo)準(zhǔn)化的、形式域無(wú)關(guān)語(yǔ)言來(lái)表達(dá)，使得有可能動(dòng)態(tài)地改變上下文模型cm。此外，有可能組合來(lái)自不同數(shù)據(jù)源(例如自動(dòng)化設(shè)備)的數(shù)據(jù)并且在語(yǔ)義上將這些數(shù)據(jù)集成。在另外可能實(shí)施例中，來(lái)自不同域或者覆蓋諸如產(chǎn)品、資產(chǎn)、過(guò)程和/或自動(dòng)化系統(tǒng)組件的不同方面的不同上下文模型cm(即，本體論)，可以彼此組合并且鏈接，以限定整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)上下文。所采用的本體論語(yǔ)言的模塊化結(jié)構(gòu)使得有可能向自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)地添加或移除上下文維度。例如，根據(jù)數(shù)據(jù)的應(yīng)用或接收，或多或少的上下文信息可以通過(guò)控制裝置1被添加到原始時(shí)間系列數(shù)據(jù)tsd。上下文信息可以被靜態(tài)以及動(dòng)態(tài)地分配給接收到的數(shù)據(jù)。例如，可以通過(guò)在進(jìn)入的數(shù)據(jù)流或進(jìn)入的時(shí)間系列數(shù)據(jù)tsd中檢測(cè)到的事件e或者響應(yīng)于在自動(dòng)化系統(tǒng)as的系統(tǒng)環(huán)境中觀察到的情形或條件，來(lái)執(zhí)行情境化。所采用的本體論上下文模型cm不限于分層組織的上下文模型，而是還可以包括網(wǎng)絡(luò)，即不僅僅是樹。

如圖1中所示的控制裝置1適于從連接的自動(dòng)化系統(tǒng)組件(例如，傳感器設(shè)備7)連續(xù)地收集時(shí)間系列數(shù)據(jù)tsd，并且在自動(dòng)化系統(tǒng)as的每個(gè)實(shí)時(shí)控制周期中從收集到的時(shí)間系列數(shù)據(jù)導(dǎo)出事件e，并且將時(shí)間系列數(shù)據(jù)tsd和導(dǎo)出的事件e寫入其數(shù)據(jù)庫(kù)3的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)源ds中。在自動(dòng)化系統(tǒng)as的其中由控制裝置1執(zhí)行接收到的數(shù)據(jù)或事件查詢sq的實(shí)時(shí)控制周期期間，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)3的歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部3a中的歷史數(shù)據(jù)源hds和存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)3的事件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部3b中的事件數(shù)據(jù)源eds被阻止，并且收集到的時(shí)間系列數(shù)據(jù)tsd和/或?qū)С龅氖录被臨時(shí)存儲(chǔ)在控制裝置1的緩沖存儲(chǔ)器中。因此，在執(zhí)行查詢期間，不允許歷史數(shù)據(jù)源hds和事件數(shù)據(jù)源eds中的數(shù)據(jù)改變，以提供歷史數(shù)據(jù)源和事件數(shù)據(jù)源的一致的數(shù)據(jù)狀態(tài)。在可能實(shí)施例中，這通過(guò)專用同步程序來(lái)執(zhí)行。在歷史數(shù)據(jù)源和事件數(shù)據(jù)源被阻止的時(shí)間期間所要求的所有改變都緩沖在緩沖存儲(chǔ)器中。一旦再次通過(guò)同步程序授予寫入許可，緩沖存儲(chǔ)器的內(nèi)容被寫入歷史數(shù)據(jù)源和事件數(shù)據(jù)源。

自動(dòng)化系統(tǒng)組件(特別是傳感器設(shè)備和致動(dòng)器)可以通過(guò)i/o接口6提供時(shí)間系列數(shù)據(jù)(特別是在自動(dòng)化系統(tǒng)as內(nèi)執(zhí)行的物理過(guò)程的測(cè)量結(jié)果)。這些組件包括硬件和/或軟件組件。因此，傳感器設(shè)備7還可以由提供時(shí)間系列數(shù)據(jù)tsd的軟傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。接收到的時(shí)間系列數(shù)據(jù)tsd可以這樣由控制裝置1保存在存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)內(nèi)，并且可以由服務(wù)器5通過(guò)發(fā)送數(shù)據(jù)或事件查詢sq到控制裝置1來(lái)檢索。在圖1中所示的實(shí)施例中，控制裝置1包括微處理器2。在替代實(shí)施例中，控制器1可以包括幾個(gè)微處理器，這幾個(gè)微處理器用于從i/o接口6收集數(shù)據(jù)。微控制器2適于處理接收到的語(yǔ)義查詢sq并且以語(yǔ)義格式返回情境化數(shù)據(jù)。例如，存儲(chǔ)器3可以由ram存儲(chǔ)器、hdd或sd設(shè)備形成。上下文模型cm可以包括關(guān)于控制過(guò)程、控制程序、連接的軟件或硬件自動(dòng)化組件(例如，傳感器設(shè)備或致動(dòng)器)的信息。上下文模型cm可以使用本體論來(lái)語(yǔ)義表示?？刂蒲b置1包括到外部服務(wù)器5的通信鏈路。服務(wù)器5可以通過(guò)主動(dòng)地查詢數(shù)據(jù)或通過(guò)注冊(cè)某種數(shù)據(jù)來(lái)接收情境化數(shù)據(jù)。因此，可以在推送模式或拉模式中向服務(wù)器5提供情境化數(shù)據(jù)。在可能實(shí)施例中，使用標(biāo)準(zhǔn)形式語(yǔ)言和接口來(lái)完成外部服務(wù)器5和控制裝置1之間的通信。在可能實(shí)施例中，基于上下文模型，查詢sq可以用sparql語(yǔ)言來(lái)指定。結(jié)果可以以資源描述框架rdf格式來(lái)形式化。在可能實(shí)施例中，由控制裝置1從外部服務(wù)器5接收的語(yǔ)義數(shù)據(jù)或事件查詢sq被處理，并且查詢到的情境化數(shù)據(jù)或事件由控制裝置1以語(yǔ)義三重格式stf返回到外部服務(wù)器5。由服務(wù)器5傳輸?shù)慕邮盏降恼Z(yǔ)義數(shù)據(jù)或事件查詢sq可以包括sparql查詢，并且所返回的情境化數(shù)據(jù)或事件可以包括語(yǔ)義資源描述框架rdf三重格式。

圖2示出了說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的另外方面的用于從自動(dòng)化系統(tǒng)as的控制裝置1語(yǔ)義檢索數(shù)據(jù)或事件的方法的示例性實(shí)施例的示意性流程圖。

在第一步驟s1中，圖1中所示的控制裝置1例如從圖1中所示的外部服務(wù)器5接收語(yǔ)義數(shù)據(jù)或事件查詢sq。語(yǔ)義查詢sq例如可以是sparql查詢。

在進(jìn)一步的步驟s2中，接收到的語(yǔ)義數(shù)據(jù)或事件查詢sq被映射到存儲(chǔ)在控制裝置1的數(shù)據(jù)庫(kù)3中的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)源ds，以檢索所查詢的數(shù)據(jù)或事件。

在可能實(shí)施例中，使用自動(dòng)化系統(tǒng)as的本體論上下文模型cm重寫接收到的語(yǔ)義查詢sq，以提供具有具體上下文的擴(kuò)展語(yǔ)義查詢esq。然后，經(jīng)擴(kuò)展的語(yǔ)義查詢sq被轉(zhuǎn)譯為數(shù)據(jù)庫(kù)3的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)源ds的查詢語(yǔ)言。

在替代實(shí)施例中，接收到的語(yǔ)義查詢sq被直接轉(zhuǎn)譯為數(shù)據(jù)庫(kù)3的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)源ds的查詢語(yǔ)言。

在進(jìn)一步的步驟s3中，使用自動(dòng)化系統(tǒng)的本體論上下文模型cm來(lái)執(zhí)行對(duì)查詢到的數(shù)據(jù)或事件的情境化。

最后，在步驟s4中，由控制裝置1以語(yǔ)義格式輸出情境化數(shù)據(jù)或事件。

圖3示出了用于說(shuō)明在自動(dòng)化系統(tǒng)as的實(shí)時(shí)控制周期內(nèi)的控制裝置1上的數(shù)據(jù)生成和存儲(chǔ)的示意圖。如圖3中所示，控制裝置1在步驟s31中在自動(dòng)化系統(tǒng)as的每個(gè)控制周期或自動(dòng)化過(guò)程接收連接的自動(dòng)化系統(tǒng)組件上新的樸素傳感器數(shù)據(jù)。在步驟32中，在集成在控制裝置1中的存儲(chǔ)器3的歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部3a的歷史數(shù)據(jù)源hds中連續(xù)地存檔進(jìn)入的時(shí)間系列數(shù)據(jù)tsd。在進(jìn)一步的步驟s33中，基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器3的事件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部3b中的事件檢測(cè)規(guī)則edr，來(lái)從接收到的時(shí)間系列數(shù)據(jù)tsd導(dǎo)出事件e。進(jìn)一步的，在步驟s34中，判定是否已發(fā)生新的事件e。如果沒(méi)有發(fā)生新的事件，那么例程返回到步驟s31，如圖3中所示。如果檢測(cè)到新的事件，那么在步驟s35中將檢測(cè)到的事件e寫入事件表et中，形成存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器3的事件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部3b中的事件數(shù)據(jù)源eds。其根據(jù)預(yù)定的規(guī)則被采集和存儲(chǔ)在事件表et中。圖3的流程圖中所示的步驟在控制裝置1的控制周期中執(zhí)行，因?yàn)榉駝t的話數(shù)據(jù)可能丟失或者數(shù)據(jù)可能被覆寫。對(duì)于歷史數(shù)據(jù)，圖3中所示的例程沒(méi)有引入開銷。事件生成可能引入額外的計(jì)算工作量，該額外的計(jì)算工作量可以通過(guò)控制事件檢測(cè)規(guī)則edr的復(fù)雜性來(lái)限制。圖3圖示了由控制裝置1形成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部。

圖4圖示了以情境化形式從控制裝置1檢索數(shù)據(jù)的示意性流程圖。

在第一步驟s41中，控制裝置1從外部實(shí)體(例如外部服務(wù)器5)接收語(yǔ)義數(shù)據(jù)或事件查詢sq。接收到的語(yǔ)義查詢sq例如可以是用于特定數(shù)據(jù)或特定事件的語(yǔ)義sparql查詢。基于本體論上下文模型cm來(lái)表達(dá)語(yǔ)義查詢sq。

在進(jìn)一步的步驟s42中，使用自動(dòng)化系統(tǒng)as的上下文模型cm重寫接收到的語(yǔ)義查詢sq以生成擴(kuò)展語(yǔ)義查詢esq。在步驟s42中執(zhí)行的查詢重寫可以將接收到的語(yǔ)義查詢sq重寫為一階查詢，使得以本體論承擔(dān)所有檢索到的數(shù)據(jù)值。接收到的查詢的通用上下文針對(duì)上下文模型cm進(jìn)行評(píng)估并且被擴(kuò)展，使得其還包括作為更具體上下文的基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)。例如，如果接收到的查詢sq要求所有視覺(jué)傳感器數(shù)據(jù)值，那么視覺(jué)傳感器的上下文需要擴(kuò)展到3d傳感器、光電二極管等。在可能實(shí)施例中，控制單元1的處理器可以通過(guò)迭代搜遍上下文模型cm的上下文層級(jí)(例如，傳感器或事件的層級(jí))直到不能找到更具體上下文，來(lái)執(zhí)行重寫。

在進(jìn)一步的步驟s43中，執(zhí)行查詢映射。根據(jù)所請(qǐng)求模型上下文的類型，擴(kuò)展語(yǔ)義查詢esq被映射到特定數(shù)據(jù)源ds的數(shù)據(jù)模型。對(duì)于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)，這還被稱為展開。由此，例程提供上下文模型詞匯到底層數(shù)據(jù)模型(例如，時(shí)間系列或關(guān)系數(shù)據(jù)模型)詞匯的映射。

語(yǔ)義數(shù)據(jù)或事件查詢sq可以包括映射到數(shù)據(jù)庫(kù)3內(nèi)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)源ds的特定數(shù)據(jù)源位置的語(yǔ)義標(biāo)識(shí)符。語(yǔ)義數(shù)據(jù)或事件查詢sq可以被轉(zhuǎn)譯為對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)源ds的查詢語(yǔ)言。

諸如uri的上下文實(shí)例的語(yǔ)義標(biāo)識(shí)符包括對(duì)應(yīng)標(biāo)識(shí)符以訪問(wèn)特定數(shù)據(jù)源位置。例如，查找傳感器數(shù)據(jù)上下文的實(shí)例的查詢被映射到歷史數(shù)據(jù)源hds中的傳感器id(列)，如圖7、8、9的示例中所示。

圖7圖示了自動(dòng)化系統(tǒng)as的特定傳感器設(shè)備7的上下文模型cm的提取。圖7圖示了詞匯映射知識(shí)。如可以看到的，具有名稱“定位傳感器a”的傳感器設(shè)備是一種類型的傳感器(類傳感器)，并且其傳感器數(shù)據(jù)位于歷史數(shù)據(jù)源hds中的數(shù)據(jù)列13。

圖8圖示了由控制裝置1從外部服務(wù)器5接收的要求特定傳感器數(shù)據(jù)的示例性sparql查詢sq。語(yǔ)義查詢sq選擇在一段時(shí)間內(nèi)特定傳感器設(shè)備的所有值。如可以在圖8中看到的，sparql查詢要求在濾波器指示的一段時(shí)間內(nèi)(即，2014年7月1日與2014年7月8日之間)來(lái)自由其名稱“定位傳感器a”標(biāo)識(shí)的傳感器設(shè)備的數(shù)據(jù)。

自動(dòng)化系統(tǒng)as的存儲(chǔ)的上下文模型cm用于解析傳感器的sparql查詢中指定的uri，并且將其映射到表示其在歷史數(shù)據(jù)源hds處的位置的傳感器id，如圖9中所示。圖7、8、9圖示了在圖4中所示的例程的步驟s43中執(zhí)行的查詢映射的示例。

每個(gè)上下文屬性(例如事件名稱)對(duì)應(yīng)于可由數(shù)據(jù)源接口返回的樸素?cái)?shù)據(jù)值。在可能實(shí)施例中，時(shí)間戳約束被解析，按時(shí)間順序排列并作為參數(shù)傳遞到數(shù)據(jù)源接口。在進(jìn)一步的步驟s44中，可以判定接收到的查詢是數(shù)據(jù)查詢還是事件查詢。如果判定接收到的查詢是事件查詢，那么在步驟s45中使用樸素?cái)?shù)據(jù)值pdv從事件表et讀取事件數(shù)據(jù)。相反，如果在步驟s44中判定接收到的查詢是數(shù)據(jù)查詢，那么在步驟s46中從存儲(chǔ)器3的歷史數(shù)據(jù)源存儲(chǔ)部3a獲得樸素?cái)?shù)據(jù)值pdv，而從歷史數(shù)據(jù)源hds讀取時(shí)間系列數(shù)據(jù)tsd。

在進(jìn)一步的步驟s47中，通過(guò)考慮擴(kuò)展上下文來(lái)重新建立檢索到的樸素?cái)?shù)據(jù)值pdv的上下文信息。在步驟s47中，使用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器3的上下文模型存儲(chǔ)部3d中的自動(dòng)化系統(tǒng)的本體論上下文模型cm，來(lái)執(zhí)行對(duì)在步驟s45、s46中檢索到的查詢數(shù)據(jù)或事件的情境化。因此，響應(yīng)于圖4中所示的接收到的語(yǔ)義查詢?cè)跀?shù)據(jù)檢索期間而不是如在常規(guī)方法中那樣執(zhí)行情境化或注釋，在所述常規(guī)方法中在生成時(shí)間系列數(shù)據(jù)tsd之后立即執(zhí)行情境化。在可能實(shí)施例中，返回的輸出情境化數(shù)據(jù)或事件包括語(yǔ)義三重格式stf，特別是語(yǔ)義資源描述框架rdf三重格式。在步驟s48中以語(yǔ)義三重格式stf將創(chuàng)建的本體論上下文模型的實(shí)例返回到詢問(wèn)實(shí)體(例如，服務(wù)器5)。語(yǔ)義三重格式stf適合于集成到外部三重存儲(chǔ)中。圖10圖示了響應(yīng)于圖8中所示的語(yǔ)義查詢sq而返回的情境化數(shù)據(jù)或事件。

圖5圖示了可以由根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)使用的示例性上下文模型cm。示例性上下文模型cm表示自動(dòng)化系統(tǒng)as的拓?fù)渲械奈锢斫M件。在所示的示例中，上下文模型cm包括工業(yè)工廠的設(shè)備組件的層級(jí)結(jié)構(gòu)加上屬性和關(guān)系。自動(dòng)化系統(tǒng)as的本體論上下文模型cm表示自動(dòng)化系統(tǒng)的組件，包括自動(dòng)化系統(tǒng)as的設(shè)備、組件的屬性以及組件之間的關(guān)系。關(guān)系可以包括分類層級(jí)(子類)、位置相關(guān)性(例如一個(gè)資產(chǎn)是另一個(gè)資產(chǎn)的部分)或順序依賴關(guān)系(例如，后續(xù)任務(wù)中涉及的多個(gè)資產(chǎn))。用于本體論上下文模型cm的規(guī)范的知識(shí)源可以是例如產(chǎn)品生命周期管理plm、制造執(zhí)行系統(tǒng)mes以及遵循iec62264-1的標(biāo)準(zhǔn)裝備模型的tia門戶。

圖5圖示了汽車制造過(guò)程中的生產(chǎn)線拓?fù)涞纳舷挛哪Ｐ蚦m的自動(dòng)化系統(tǒng)的示例，其包括簡(jiǎn)單的門裝配單元，所述門裝配單元被約束為包括至少一個(gè)夾持機(jī)器人。上下文模型cm可以使用標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言(例如，web本體論語(yǔ)言(owl)或資源描述框架(rdf))來(lái)實(shí)現(xiàn)。結(jié)果，控制級(jí)數(shù)據(jù)可以容易地集成在其他應(yīng)用(例如，erp、mom)中，所述其他應(yīng)用被提供來(lái)監(jiān)視或分析自動(dòng)化系統(tǒng)的狀態(tài)。

圖6示意性地圖示了由原始傳感器數(shù)據(jù)形成的時(shí)間系列數(shù)據(jù)tsd的情境化以提供情境化數(shù)據(jù)。傳感器數(shù)據(jù)可以采集自傳感器設(shè)備或其他外部子系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)包括諸如原始傳感器數(shù)據(jù)的時(shí)間系列數(shù)據(jù)tsd。在另外的可能實(shí)施例中，采集到的數(shù)據(jù)還可以包括控制事件、警報(bào)和其他結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)(例如消息，特別是文本消息)。接收到的數(shù)據(jù)可以根據(jù)相關(guān)上下文模型cm進(jìn)行注釋，所述相關(guān)上下文模型cm以標(biāo)準(zhǔn)本體論語(yǔ)言(例如，rdf或owl)作為本體論而可獲得。這可以通過(guò)以下來(lái)完成：顯式地生成作為相應(yīng)本體論(例如，三重)的實(shí)例的語(yǔ)義數(shù)據(jù)，或者將傳感器設(shè)備的標(biāo)識(shí)符鏈接到相應(yīng)本體論中的對(duì)應(yīng)概念，所述對(duì)應(yīng)概念然后可以由查詢處理器來(lái)解析。語(yǔ)義情境化傳感器數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在歷史數(shù)據(jù)源hds(通過(guò)id映射的注釋)中，或者可替代地存儲(chǔ)在三重存儲(chǔ)(數(shù)據(jù)的直接注釋)中。進(jìn)入的數(shù)據(jù)(例如傳感器數(shù)據(jù))可以用于更新事件引擎的活動(dòng)窗口，所述事件引擎在在活動(dòng)窗口中連續(xù)地分析接收到的數(shù)據(jù)以便生成新事件。事件e的生成可以通過(guò)規(guī)范(特別是由事件檢測(cè)規(guī)則edr或事件檢測(cè)模式限定的規(guī)范)來(lái)執(zhí)行。一旦已經(jīng)檢測(cè)到事件e，就從存儲(chǔ)部采集(如在上下文模型中限定的)對(duì)于事件所要求的聯(lián)系信息。新檢測(cè)到的事件也存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部中。在可能實(shí)施例中，數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)部借助于語(yǔ)義查詢處理器而可獲得。該處理器執(zhí)行針對(duì)語(yǔ)義上下文模型cm(例如sparql查詢)制定的查詢，并且檢索相關(guān)數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)被直接存儲(chǔ)為語(yǔ)義數(shù)據(jù)(例如，作為三重存儲(chǔ)中的rdf)，那么查詢可以被原生地執(zhí)行，而如果數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在樸素歷史數(shù)據(jù)源中，那么接收到的查詢必須基于上下文模型進(jìn)行轉(zhuǎn)譯。

如圖6中所示，通過(guò)控制裝置本身來(lái)執(zhí)行情境化?？刂蒲b置1可以被配置為判定哪個(gè)上下文可以被提供給某個(gè)外部實(shí)體，或者哪個(gè)上下文信息不應(yīng)該被提供給外部系統(tǒng)實(shí)體。使用標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言將顯式形式語(yǔ)義添加到檢索到的數(shù)據(jù)，使得第三方系統(tǒng)能夠理解和解釋檢索到的數(shù)據(jù)，而無(wú)需專用的手動(dòng)配置。顯式形式語(yǔ)義使得能夠重新使用商品分析庫(kù)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)解釋，以例如檢測(cè)復(fù)雜的事件幀。此外，顯式形式語(yǔ)義允許動(dòng)態(tài)地集成來(lái)自不同數(shù)據(jù)源或自動(dòng)化系統(tǒng)組件的數(shù)據(jù)，從而使得能夠?qū)崿F(xiàn)即插即用概念并且減少配置工作量。此外，使用根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置的標(biāo)準(zhǔn)化上下文語(yǔ)言和接口使得能夠?qū)崿F(xiàn)與其他系統(tǒng)的互操作性。具有聲明式模型的情境化基礎(chǔ)設(shè)施使得能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)期間的模型改變，而無(wú)需編譯或停止自動(dòng)化系統(tǒng)的自動(dòng)化組件。自動(dòng)化級(jí)的語(yǔ)義情境化進(jìn)一步使得能夠添加在較高級(jí)別上不可用的附加上下文信息。此外，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)支持外部上下文源(例如，服務(wù)報(bào)告、simatic日志文件等)的集成。

可以獨(dú)立于在其中安裝控制裝置1的自動(dòng)化系統(tǒng)as來(lái)提供由控制裝置1執(zhí)行的情境化。情境化可以由plc供應(yīng)商或自動(dòng)化系統(tǒng)as的系統(tǒng)提供商來(lái)實(shí)現(xiàn)。如上所說(shuō)明的，冗余或低效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是不必要的。根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置允許即時(shí)數(shù)據(jù)集成。根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置進(jìn)一步支持基于邏輯上下文模型的推理。例如，對(duì)一般概念的查詢也會(huì)為更具體的數(shù)據(jù)返回合適的答案。例如，查詢“給出所有傳感器數(shù)據(jù)”將返回?cái)?shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)還包含對(duì)于更具體查詢“給出來(lái)自溫度傳感器的所有數(shù)據(jù)”的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)的檢索的區(qū)別在于復(fù)雜的推理方式(例如，owl2ql推理可以例如通過(guò)延長(zhǎng)周期時(shí)間，來(lái)被集成到實(shí)時(shí)控制中而不損害實(shí)時(shí)行為)。在自動(dòng)化系統(tǒng)as的控制周期內(nèi)執(zhí)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，而無(wú)需額外的開銷，而在控制周期之外的查詢時(shí)間期間執(zhí)行推理。根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置提供可以在任何自動(dòng)化系統(tǒng)as中使用的按需數(shù)據(jù)情境化。在優(yōu)選實(shí)施例中，自動(dòng)化系統(tǒng)as是實(shí)時(shí)自動(dòng)化系統(tǒng)，例如裝配線或任何其他生產(chǎn)產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)施。本發(fā)明提供了控制裝置1內(nèi)的時(shí)間系列數(shù)據(jù)tsd和/或事件數(shù)據(jù)的按需(即，查詢驅(qū)動(dòng))情境化，以提供語(yǔ)義格式的情境化數(shù)據(jù)或事件。