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

背景技術：

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

因此，本發(fā)明的目的是提供一種在與自動化系統(tǒng)有關的數(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。

技術實現(xiàn)要素：

上述目的通過包括權利要求1的特征的自動化系統(tǒng)的控制裝置來實現(xiàn)。

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

所述控制裝置包括：

數(shù)據(jù)庫，其適于在歷史數(shù)據(jù)源中存儲時間系列數(shù)據(jù)，并且適于在事件數(shù)據(jù)源中存儲基于事件檢測規(guī)則從所述時間系列數(shù)據(jù)導出的事件，

其中由該控制裝置接收的語義數(shù)據(jù)或事件查詢被映射到所述數(shù)據(jù)庫的對應數(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)或事件使用存儲在所述數(shù)據(jù)庫中的所述自動化系統(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施例中，所述控制裝置是所述自動化系統(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施例中，所述可編程邏輯控制器包括作為數(shù)據(jù)庫的用于至少一個歷史數(shù)據(jù)源和至少一個事件數(shù)據(jù)源的集成存儲器。

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施例中，所述集成存儲器適于存儲所述自動化系統(tǒng)的所述本體論上下文模型和/或所述事件檢測規(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施例中，使用所述自動化系統(tǒng)的所述本體論上下文模型來重寫接收到的通用語義查詢，以提供具有具體上下文的擴展語義查詢，其中所述擴展語義查詢被轉譯為所述數(shù)據(jù)庫的對應數(shù)據(jù)源的查詢語言。

在可替代實施例中，接收到的語義查詢被直接轉譯為所述數(shù)據(jù)庫的對應數(shù)據(jù)源的查詢語言。

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施例中，所述數(shù)據(jù)庫的所述歷史數(shù)據(jù)源適于存儲連接到所述控制裝置的至少一個自動化系統(tǒng)組件的時間系列數(shù)據(jù)，所述至少一個自動化系統(tǒng)組件特別是所述自動化系統(tǒng)的傳感器設備。

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施例中，所存儲的時間系列數(shù)據(jù)包括多個數(shù)據(jù)值，所述多個數(shù)據(jù)值中的每個數(shù)據(jù)值被提供有對應的時間戳和生成所述時間系列數(shù)據(jù)的相應自動化系統(tǒng)組件的組件標識符。

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施例中，所述控制裝置適于從連接的自動化系統(tǒng)組件連續(xù)地收集時間系列數(shù)據(jù)，并且適于在所述自動化系統(tǒng)的每個實時控制周期內從收集到的時間系列數(shù)據(jù)導出事件，以及適于將所述時間系列數(shù)據(jù)和導出的事件寫入所述數(shù)據(jù)庫的對應數(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施例中，基于所述事件檢測規(guī)則從收集到的時間系列數(shù)據(jù)導出的每個事件由特定的消息標識符表示，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施例中，基于作為所述本體論上下文模型的上下文實例的表示的本體論上下文模型，來注釋提供時間系列數(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施例中，所述語義數(shù)據(jù)或事件查詢包括映射到所述數(shù)據(jù)庫的對應數(shù)據(jù)源的特定數(shù)據(jù)源位置的語義標識符。

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施例中，所述語義數(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義三重格式返回到所述服務器。

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施例中，接收到的語義數(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施例中，在所述自動化系統(tǒng)的在其中執(zhí)行接收到的數(shù)據(jù)或事件查詢的實時控制周期期間，所述數(shù)據(jù)庫的所述歷史數(shù)據(jù)源和所述事件數(shù)據(jù)源被阻止，并且收集到的時間系列數(shù)據(jù)和/或導出的事件被臨時存儲在所述控制裝置的緩沖存儲器中。

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施例中，所述自動化系統(tǒng)的所述本體論上下文模型表示包括所述自動化系統(tǒng)的設備的所述自動化系統(tǒng)的組件、所述組件的屬性和所述組件之間的關系。

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

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

在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的自動化系統(tǒng)的可能實施例中，所述控制裝置連接到外部服務器，所述外部服務器將語義數(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，并且以語義格式返回所述外部服務器的查詢到的數(shù)據(jù)或事件。

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

在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的自動化系統(tǒng)的再另外的可能實施例中，所述外部服務器能訪問所述自動化系統(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化系統(tǒng)的再另外的可能實施例中，所述控制裝置包括所述自動化系統(tǒng)的可編程邏輯控制器plc。

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

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

在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的自動化系統(tǒng)的再另外的可能實施例中，所述自動化系統(tǒng)內的所述控制裝置的所述數(shù)據(jù)庫的歷史數(shù)據(jù)源適于存儲連接到所述自動化系統(tǒng)的所述控制裝置的至少一個自動化系統(tǒng)組件的時間系列數(shù)據(jù)，所述至少一個自動化系統(tǒng)組件特別是所述自動化系統(tǒng)的傳感器設備。

在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的自動化系統(tǒng)的再另外的可能實施例中，所述控制裝置(特別是所述可編程邏輯控制器plc)適于從所述自動化系統(tǒng)的連接的自動化系統(tǒng)組件連續(xù)地收集時間系列數(shù)據(jù)，并且適于在所述自動化系統(tǒng)的每個實時控制周期內從收集到的時間系列數(shù)據(jù)導出事件，以及適于將所述時間系列數(shù)據(jù)和導出的事件寫入集成在所述控制裝置中的所述數(shù)據(jù)庫的對應數(shù)據(jù)源中。

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

在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的自動化系統(tǒng)的可能實施例中，存儲在所述控制裝置的所述數(shù)據(jù)庫中的數(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化系統(tǒng)的控制裝置語義檢索數(shù)據(jù)或事件的方法，所述方法包括權利要求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化系統(tǒng)的控制裝置語義檢索數(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義數(shù)據(jù)或事件查詢；

將接收到的語義數(shù)據(jù)或事件查詢映射到存儲在所述控制裝置的數(shù)據(jù)庫中的對應數(shù)據(jù)源，以檢索所查詢的數(shù)據(jù)或事件；

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

由所述控制裝置以語義格式輸出情境化數(shù)據(jù)或事件。

附圖說明

在下文中，參考附圖更詳細地描述本發(fā)明的不同方面的可能實施例。

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

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

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施例中所執(zhí)行的自動化系統(tǒng)的實時控制周期內的控制裝置上的數(shù)據(jù)生成和存儲；

圖4示出了用于說明如由根據(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單示例；

圖6示出了用于說明如由根據(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示出了以語義三重格式輸出的情境化數(shù)據(jù)或事件的示例。

具體實施方式

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

存儲器3的歷史數(shù)據(jù)源3a適于存儲按時間系列提供樸素傳感器數(shù)據(jù)的歷史視圖的數(shù)據(jù)。在可能實施例中，每個數(shù)據(jù)樣本或經(jīng)采樣的傳感器數(shù)據(jù)點與對應時間戳ts以及傳感器標識符被存儲在歷史數(shù)據(jù)存儲部3a中，對應時間戳ts指示其生成時間，傳感器標識符標識生成該傳感器數(shù)據(jù)的傳感器。

使用存儲在事件檢測規(guī)則存儲部3c中的事件檢測規(guī)則edr，從時間系列數(shù)據(jù)tsd導出事件e，并且將事件e在事件數(shù)據(jù)存儲部3b中存儲為樸素傳感器數(shù)據(jù)的解釋。例如，事件e可以包括多個傳感器數(shù)據(jù)點或數(shù)據(jù)樣本的聚合。由于與時間系列數(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)被存儲在存儲器3的單獨事件數(shù)據(jù)存儲部3b中。每個事件e可以通過特定消息標識符來表示。事件e的可能示例是預定閾值被從傳感器設備7接收的時間系列數(shù)據(jù)tsd的數(shù)據(jù)樣本值超過。

存儲在存儲部3d中的本體論上下文模型cm提供了上下文的語義描述，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)樣本的每個傳感器設備以及具有上下文知識的每個事件類型，以便將其表示為本體論的實例。由控制裝置1從服務器5接收的語義數(shù)據(jù)或事件查詢sq被映射到存儲器3內的對應數(shù)據(jù)源，以檢索所查詢的數(shù)據(jù)或事件。然后使用存儲在上下文模型存儲部3d中的本體論上下文模型cm來對查詢到的數(shù)據(jù)或事件進行情境化。在優(yōu)選實施例中，上下文模型cm使用標準化的、形式域無關語言(例如，owl或rdf)以標準化形式來表達。在圖1中所示的系統(tǒng)中，上下文被添加到已經(jīng)在plc級接收的數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)的質量和數(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)自動化系統(tǒng)中那樣由外部系統(tǒng)完成。在優(yōu)選實施例中，本體論上下文模型cm以標準化的、形式域無關語言來表達，使得有可能動態(tài)地改變上下文模型cm。此外，有可能組合來自不同數(shù)據(jù)源(例如自動化設備)的數(shù)據(jù)并且在語義上將這些數(shù)據(jù)集成。在另外可能實施例中，來自不同域或者覆蓋諸如產(chǎn)品、資產(chǎn)、過程和/或自動化系統(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，以限定整個自動化系統(tǒng)上下文。所采用的本體論語言的模塊化結構使得有可能向自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)動態(tài)地添加或移除上下文維度。例如，根據(jù)數(shù)據(jù)的應用或接收，或多或少的上下文信息可以通過控制裝置1被添加到原始時間系列數(shù)據(jù)tsd。上下文信息可以被靜態(tài)以及動態(tài)地分配給接收到的數(shù)據(jù)。例如，可以通過在進入的數(shù)據(jù)流或進入的時間系列數(shù)據(jù)tsd中檢測到的事件e或者響應于在自動化系統(tǒng)as的系統(tǒng)環(huán)境中觀察到的情形或條件，來執(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，即不僅僅是樹。

如圖1中所示的控制裝置1適于從連接的自動化系統(tǒng)組件(例如，傳感器設備7)連續(xù)地收集時間系列數(shù)據(jù)tsd，并且在自動化系統(tǒng)as的每個實時控制周期中從收集到的時間系列數(shù)據(jù)導出事件e，并且將時間系列數(shù)據(jù)tsd和導出的事件e寫入其數(shù)據(jù)庫3的對應數(shù)據(jù)源ds中。在自動化系統(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的實時控制周期期間，存儲在數(shù)據(jù)庫3的歷史數(shù)據(jù)存儲部3a中的歷史數(shù)據(jù)源hds和存儲在數(shù)據(jù)庫3的事件數(shù)據(jù)存儲部3b中的事件數(shù)據(jù)源eds被阻止，并且收集到的時間系列數(shù)據(jù)tsd和/或導出的事件e被臨時存儲在控制裝置1的緩沖存儲器中。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)。在可能實施例中，這通過專用同步程序來執(zhí)行。在歷史數(shù)據(jù)源和事件數(shù)據(jù)源被阻止的時間期間所要求的所有改變都緩沖在緩沖存儲器中。一旦再次通過同步程序授予寫入許可，緩沖存儲器的內容被寫入歷史數(shù)據(jù)源和事件數(shù)據(jù)源。

自動化系統(tǒng)組件(特別是傳感器設備和致動器)可以通過i/o接口6提供時間系列數(shù)據(jù)(特別是在自動化系統(tǒng)as內執(zhí)行的物理過程的測量結果)。這些組件包括硬件和/或軟件組件。因此，傳感器設備7還可以由提供時間系列數(shù)據(jù)tsd的軟傳感器來實現(xiàn)。接收到的時間系列數(shù)據(jù)tsd可以這樣由控制裝置1保存在存儲機構內，并且可以由服務器5通過發(fā)送數(shù)據(jù)或事件查詢sq到控制裝置1來檢索。在圖1中所示的實施例中，控制裝置1包括微處理器2。在替代實施例中，控制器1可以包括幾個微處理器，這幾個微處理器用于從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義查詢sq并且以語義格式返回情境化數(shù)據(jù)。例如，存儲器3可以由ram存儲器、hdd或sd設備形成。上下文模型cm可以包括關于控制過程、控制程序、連接的軟件或硬件自動化組件(例如，傳感器設備或致動器)的信息。上下文模型cm可以使用本體論來語義表示?？刂蒲b置1包括到外部服務器5的通信鏈路。服務器5可以通過主動地查詢數(shù)據(jù)或通過注冊某種數(shù)據(jù)來接收情境化數(shù)據(jù)。因此，可以在推送模式或拉模式中向服務器5提供情境化數(shù)據(jù)。在可能實施例中，使用標準形式語言和接口來完成外部服務器5和控制裝置1之間的通信。在可能實施例中，基于上下文模型，查詢sq可以用sparql語言來指定。結果可以以資源描述框架rdf格式來形式化。在可能實施例中，由控制裝置1從外部服務器5接收的語義數(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以語義三重格式stf返回到外部服務器5。由服務器5傳輸?shù)慕邮盏降恼Z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)或事件可以包括語義資源描述框架rdf三重格式。

圖2示出了說明根據(jù)本發(fā)明的另外方面的用于從自動化系統(tǒng)as的控制裝置1語義檢索數(shù)據(jù)或事件的方法的示例性實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中所示的外部服務器5接收語義數(shù)據(jù)或事件查詢sq。語義查詢sq例如可以是sparql查詢。

在進一步的步驟s2中，接收到的語義數(shù)據(jù)或事件查詢sq被映射到存儲在控制裝置1的數(shù)據(jù)庫3中的對應數(shù)據(jù)源ds，以檢索所查詢的數(shù)據(jù)或事件。

在可能實施例中，使用自動化系統(tǒng)as的本體論上下文模型cm重寫接收到的語義查詢sq，以提供具有具體上下文的擴展語義查詢esq。然后，經(jīng)擴展的語義查詢sq被轉譯為數(shù)據(jù)庫3的對應數(shù)據(jù)源ds的查詢語言。

在替代實施例中，接收到的語義查詢sq被直接轉譯為數(shù)據(jù)庫3的對應數(shù)據(jù)源ds的查詢語言。

在進一步的步驟s3中，使用自動化系統(tǒng)的本體論上下文模型cm來執(zhí)行對查詢到的數(shù)據(jù)或事件的情境化。

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

圖3示出了用于說明在自動化系統(tǒng)as的實時控制周期內的控制裝置1上的數(shù)據(jù)生成和存儲的示意圖。如圖3中所示，控制裝置1在步驟s31中在自動化系統(tǒng)as的每個控制周期或自動化過程接收連接的自動化系統(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中的存儲器3的歷史數(shù)據(jù)存儲部3a的歷史數(shù)據(jù)源hds中連續(xù)地存檔進入的時間系列數(shù)據(jù)tsd。在進一步的步驟s33中，基于存儲在存儲器3的事件數(shù)據(jù)存儲部3b中的事件檢測規(guī)則edr，來從接收到的時間系列數(shù)據(jù)tsd導出事件e。進一步的，在步驟s34中，判定是否已發(fā)生新的事件e。如果沒有發(fā)生新的事件，那么例程返回到步驟s31，如圖3中所示。如果檢測到新的事件，那么在步驟s35中將檢測到的事件e寫入事件表et中，形成存儲在存儲器3的事件數(shù)據(jù)存儲部3b中的事件數(shù)據(jù)源eds。其根據(jù)預定的規(guī)則被采集和存儲在事件表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，因為否則的話數(shù)據(jù)可能丟失或者數(shù)據(jù)可能被覆寫。對于歷史數(shù)據(jù)，圖3中所示的例程沒有引入開銷。事件生成可能引入額外的計算工作量，該額外的計算工作量可以通過控制事件檢測規(guī)則edr的復雜性來限制。圖3圖示了由控制裝置1形成數(shù)據(jù)存儲部。

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從外部實體(例如外部服務器5)接收語義數(shù)據(jù)或事件查詢sq。接收到的語義查詢sq例如可以是用于特定數(shù)據(jù)或特定事件的語義sparql查詢?；诒倔w論上下文模型cm來表達語義查詢sq。

在進一步的步驟s42中，使用自動化系統(tǒng)as的上下文模型cm重寫接收到的語義查詢sq以生成擴展語義查詢esq。在步驟s42中執(zhí)行的查詢重寫可以將接收到的語義查詢sq重寫為一階查詢，使得以本體論承擔所有檢索到的數(shù)據(jù)值。接收到的查詢的通用上下文針對上下文模型cm進行評估并且被擴展，使得其還包括作為更具體上下文的基礎的數(shù)據(jù)。例如，如果接收到的查詢sq要求所有視覺傳感器數(shù)據(jù)值，那么視覺傳感器的上下文需要擴展到3d傳感器、光電二極管等。在可能實施例中，控制單元1的處理器可以通過迭代搜遍上下文模型cm的上下文層級(例如，傳感器或事件的層級)直到不能找到更具體上下文，來執(zhí)行重寫。

在進一步的步驟s43中，執(zhí)行查詢映射。根據(jù)所請求模型上下文的類型，擴展語義查詢esq被映射到特定數(shù)據(jù)源ds的數(shù)據(jù)模型。對于關系數(shù)據(jù)庫訪問，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，時間系列或關系數(shù)據(jù)模型)詞匯的映射。

語義數(shù)據(jù)或事件查詢sq可以包括映射到數(shù)據(jù)庫3內對應數(shù)據(jù)源ds的特定數(shù)據(jù)源位置的語義標識符。語義數(shù)據(jù)或事件查詢sq可以被轉譯為對應數(shù)據(jù)源ds的查詢語言。

諸如uri的上下文實例的語義標識符包括對應標識符以訪問特定數(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圖示了自動化系統(tǒng)as的特定傳感器設備7的上下文模型cm的提取。圖7圖示了詞匯映射知識。如可以看到的，具有名稱“定位傳感器a”的傳感器設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。語義查詢sq選擇在一段時間內特定傳感器設備的所有值。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間內(即，2014年7月1日與2014年7月8日之間)來自由其名稱“定位傳感器a”標識的傳感器設備的數(shù)據(jù)。

自動化系統(tǒng)as的存儲的上下文模型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。

每個上下文屬性(例如事件名稱)對應于可由數(shù)據(jù)源接口返回的樸素數(shù)據(jù)值。在可能實施例中，時間戳約束被解析，按時間順序排列并作為參數(shù)傳遞到數(shù)據(jù)源接口。在進一步的步驟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中使用樸素數(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中從存儲器3的歷史數(shù)據(jù)源存儲部3a獲得樸素數(shù)據(jù)值pdv，而從歷史數(shù)據(jù)源hds讀取時間系列數(shù)據(jù)tsd。

在進一步的步驟s47中，通過考慮擴展上下文來重新建立檢索到的樸素數(shù)據(jù)值pdv的上下文信息。在步驟s47中，使用存儲在存儲器3的上下文模型存儲部3d中的自動化系統(tǒng)的本體論上下文模型cm，來執(zhí)行對在步驟s45、s46中檢索到的查詢數(shù)據(jù)或事件的情境化。因此，響應于圖4中所示的接收到的語義查詢在數(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)方法中在生成時間系列數(shù)據(jù)tsd之后立即執(zhí)行情境化。在可能實施例中，返回的輸出情境化數(shù)據(jù)或事件包括語義三重格式stf，特別是語義資源描述框架rdf三重格式。在步驟s48中以語義三重格式stf將創(chuàng)建的本體論上下文模型的實例返回到詢問實體(例如，服務器5)。語義三重格式stf適合于集成到外部三重存儲中。圖10圖示了響應于圖8中所示的語義查詢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表示自動化系統(tǒng)as的拓撲中的物理組件。在所示的示例中，上下文模型cm包括工業(yè)工廠的設備組件的層級結構加上屬性和關系。自動化系統(tǒng)as的本體論上下文模型cm表示自動化系統(tǒng)的組件，包括自動化系統(tǒng)as的設備、組件的屬性以及組件之間的關系。關系可以包括分類層級(子類)、位置相關性(例如一個資產(chǎn)是另一個資產(chǎn)的部分)或順序依賴關系(例如，后續(xù)任務中涉及的多個資產(chǎn))。用于本體論上下文模型cm的規(guī)范的知識源可以是例如產(chǎn)品生命周期管理plm、制造執(zhí)行系統(tǒng)mes以及遵循iec62264-1的標準裝備模型的tia門戶。

圖5圖示了汽車制造過程中的生產(chǎn)線拓撲的上下文模型cm的自動化系統(tǒng)的示例，其包括簡單的門裝配單元，所述門裝配單元被約束為包括至少一個夾持機器人。上下文模型cm可以使用標準語言(例如，web本體論語言(owl)或資源描述框架(rdf))來實現(xiàn)。結果，控制級數(shù)據(jù)可以容易地集成在其他應用(例如，erp、mom)中，所述其他應用被提供來監(jiān)視或分析自動化系統(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)的時間系列數(shù)據(jù)tsd。在另外的可能實施例中，采集到的數(shù)據(jù)還可以包括控制事件、警報和其他結構化或非結構化數(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)相關上下文模型cm進行注釋，所述相關上下文模型cm以標準本體論語言(例如，rdf或owl)作為本體論而可獲得。這可以通過以下來完成：顯式地生成作為相應本體論(例如，三重)的實例的語義數(shù)據(jù)，或者將傳感器設備的標識符鏈接到相應本體論中的對應概念，所述對應概念然后可以由查詢處理器來解析。語義情境化傳感器數(shù)據(jù)可以存儲在歷史數(shù)據(jù)源hds(通過id映射的注釋)中，或者可替代地存儲在三重存儲(數(shù)據(jù)的直接注釋)中。進入的數(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窗口，所述事件引擎在在活動窗口中連續(xù)地分析接收到的數(shù)據(jù)以便生成新事件。事件e的生成可以通過規(guī)范(特別是由事件檢測規(guī)則edr或事件檢測模式限定的規(guī)范)來執(zhí)行。一旦已經(jīng)檢測到事件e，就從存儲部采集(如在上下文模型中限定的)對于事件所要求的聯(lián)系信息。新檢測到的事件也存儲在存儲部中。在可能實施例中，數(shù)據(jù)和存儲部借助于語義查詢處理器而可獲得。該處理器執(zhí)行針對語義上下文模型cm(例如sparql查詢)制定的查詢，并且檢索相關數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)被直接存儲為語義數(shù)據(jù)(例如，作為三重存儲中的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行轉譯。

如圖6中所示，通過控制裝置本身來執(zhí)行情境化?？刂蒲b置1可以被配置為判定哪個上下文可以被提供給某個外部實體，或者哪個上下文信息不應該被提供給外部系統(tǒng)實體。使用標準語言將顯式形式語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)，而無需專用的手動配置。顯式形式語義使得能夠重新使用商品分析庫來進行數(shù)據(jù)解釋，以例如檢測復雜的事件幀。此外，顯式形式語義允許動態(tài)地集成來自不同數(shù)據(jù)源或自動化系統(tǒng)組件的數(shù)據(jù)，從而使得能夠實現(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準化上下文語言和接口使得能夠實現(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設施使得能夠實現(xiàn)自動化系統(tǒng)運行時期間的模型改變，而無需編譯或停止自動化系統(tǒng)的自動化組件。自動化級的語義情境化進一步使得能夠添加在較高級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，服務報告、simatic日志文件等)的集成。

可以獨立于在其中安裝控制裝置1的自動化系統(tǒng)as來提供由控制裝置1執(zhí)行的情境化。情境化可以由plc供應商或自動化系統(tǒng)as的系統(tǒng)提供商來實現(xiàn)。如上所說明的，冗余或低效的數(shù)據(jù)存儲是不必要的。根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置允許即時數(shù)據(jù)集成。根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置進一步支持基于邏輯上下文模型的推理。例如，對一般概念的查詢也會為更具體的數(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)”將返回數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)還包含對于更具體查詢“給出來自溫度傳感器的所有數(shù)據(jù)”的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)的存儲和數(shù)據(jù)的檢索的區(qū)別在于復雜的推理方式(例如，owl2ql推理可以例如通過延長周期時間，來被集成到實時控制中而不損害實時行為)。在自動化系統(tǒng)as的控制周期內執(zhí)行數(shù)據(jù)存儲，而無需額外的開銷，而在控制周期之外的查詢時間期間執(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化系統(tǒng)as中使用的按需數(shù)據(jù)情境化。在優(yōu)選實施例中，自動化系統(tǒng)as是實時自動化系統(tǒng)，例如裝配線或任何其他生產(chǎn)產(chǎn)品的生產(chǎn)設施。本發(fā)明提供了控制裝置1內的時間系列數(shù)據(jù)tsd和/或事件數(shù)據(jù)的按需(即，查詢驅動)情境化，以提供語義格式的情境化數(shù)據(jù)或事件。