模型与资产建模


在 EnOS 中,建模是将资产进一步抽象为数字化对象的关键步骤。模型通过定义资产的特征和行为,将物理世界与数字平台连接起来,支持数据管理与业务应用。根据业务需求,资产可以抽象为设备资产或逻辑资产,本文将详细介绍其设计与实现方式。

设计模型


模型通过 属性测点命令 反映物理资产的特征和功能:


模型要素

定义

现实映射

示例

属性

资产的静态信息,在运行中很少变化。

物理资产的基本信息或固定参数,通常由制造商或安装时确定。

型号、安装位置、额定功率

测点

资产运行时产生的动态时间序列数据,用于监控和分析。

物理资产的运行状态或环境数据,通常由传感器采集。

风速、温度、电流

命令

资产可响应的控制指令或操作,可能是一个简单的动作,或一系列复杂的逻辑。

物理资产的可执行功能或行为,通常与执行器相关。

启动电机、关闭设备

抽象资产


按照是否对应一个物理设备,资产分为设备资产和逻辑资产。以下表格对比了两者的区别:

维度

设备资产

逻辑资产

对应的现实对象

物理设备

业务实体或聚合对象

数据来源

直接来自设备传感器

聚合或计算得出

模型来源

设备模型,取决于硬件特性

业务模型,取决于业务需求


以风机为例,从外观看,风机是一个整体,而风机内部包含了许多设备。在物联网平台上,可根据业务需求选择将风机抽象为设备资产,还是抽象为逻辑资产。下表有助于你选择合适的抽象方式:

考虑因素

定义为设备资产

定义为逻辑资产

管理粒度

整体管理,不关注内部组件

精细化管理,关注内部组件

数据需求

只需整体数据(如发电量、风速)

需要组件单独数据(如发电机温度)

控制需求

整体控制(如启停风机)

组件独立控制(如调整叶片角度)

维护需求

整体维护,不关注组件故障

组件独立维护,关注组件故障

系统复杂度

简单,适合小型风电场

复杂,适合大型风电场

设备资产和设备模型


将风机定义为一个独立的设备,意味着风机作为一个设备实例,绑定一个模型,风机内部的组件(如发电机、叶片、传感器等)的数据将作为该设备的属性、测点或命令。


../../_images/device_model.png


在这种场景下,你只需要准备 1 个风机模型,该模型示例如下:

属性

测点

命令

  • 风机编号

  • 地理位置

  • 安装日期

  • 发电机型号

  • 叶片数量

  • 传感器类型

  • 发电机温度

  • 发电机转速

  • 发电机功率

  • 叶片振动频率

  • 叶片角度

  • 风速

  • 环境温度

  • 风向

  • 启动/停止发电机

  • 复位发电机

  • 调整叶片角度

  • 锁定叶片

  • 校准传感器

  • 重启传感器

逻辑资产与业务模型


将风机定义为设备的组合,意味着风机是一个逻辑资产,绑定一个业务模型。而其内部的发电机、叶片、传感器等则作为独立设备,分别绑定设备模型。每个模型都定义了各自的属性、测点和命令。同时,风机模型和这些设备模型的数据之间存在映射关系。


../../_images/business_model.png


在这种场景下,风机对应 1 个业务模型,内部组件(假设有发电机、叶片、传感器 3 类组件)分别对应 1 个设备模型,因此你需要设计 4 个模型,以及这 4 个模型之间的映射关系。


1. 设计业务模型


业务模型定义风机的全局特性。以下是 1 个风机业务模型的示例:

属性

测点

命令

  • 风机编号

  • 地理位置

  • 安装日期

  • 全场发电量

  • 全场风速

  • 全场振动频率

  • 启动全场设备

  • 停止全场设备

  • 复位全场设备


2. 设计设备模型


每个子设备都有自己的模型,定义了各自的属性、测点和命令。这些子设备的模型可以通过 添加组件 的方式聚合到风机中,也可以通过 创建资产树 的方式,构建拓扑结构的同时保留设备的独立性。

以下是 3 个设备模型的示例:


设备模型

属性

测点

命令

发电机

  • 发电机型号

  • 额定功率

  • 发电机温度

  • 发电机转速

  • 发电机功率auto

  • 启动发电机

  • 停止发电机

  • 复位发电机

叶片

  • 叶片数量

  • 叶片材质

  • 叶片振动频率

  • 叶片角度

  • 调整叶片角度

  • 锁定叶片

传感器

  • 传感器类型

  • 安装位置

  • 风速

  • 环境温度

  • 风向

  • 校准传感器

  • 重启传感器


3. 配置映射规则


无论你将 3 类设备设为组件,还是资产树的子节点,你都可以在风机模型中为属性和测点 配置特性映射规则。以下是风机模型与 3 个设备模型之间的映射关系示例:

风机模型的特性

设备模型的特性

特性映射规则

属性:风机编号

无,逻辑资产自有属性

属性:地理位置

无,逻辑资产自有属性

属性:安装日期

无,逻辑资产自有属性

属性:发电机型号

发电机属性:发电机型号

风机.发电机型号 = 发电机.型号

属性:叶片数量

叶片属性:叶片数量

风机.叶片数量 = 叶片.数量

属性:传感器类型

传感器属性:传感器类型

风机.传感器类型 = 传感器.类型

测点:全场发电量

发电机测点:发电机功率

风机.全场发电量 = SUM(发电机1.功率, 发电机2.功率, …, 发电机N.功率)

测点:全场风速

传感器测点:风速

风机.全场风速 = AVG(传感器1.风速, 传感器2.风速, …, 传感器N.风速)

测点:全场振动频率

叶片测点:叶片振动频率

风机.全场振动频率 = MAX(叶片1.振动频率, 叶片2.振动频率, …, 叶片N.振动频率)