基于物联网的缺失设备数据仿真方法、系统及存储介质

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，尤其是一种基于物联网的缺失设备数据仿真方法、系统及存储介质。

背景技术

随着物联网技术的发展，越来越多的工业设备也连接到物联网中。对于有些工业系统，会使用到高压、易燃、易爆等具有一定危险性的设备，如果直接将这些设备接入系统，在设备调试阶段如果出现意外，后果将不堪设想。而如果不连接这些设备，系统将无法获取到这些设备的数据，系统无法有效地实施整体调度，相应也会缺少针对这些设备的控制措施。因此，现有技术亟需一种针对这种设备的仿真方法，以保证系统数据的完整性。

发明内容

本发明提供一种基于物联网的缺失设备数据仿真方法、系统及存储介质，可以在设备缺失状态下，模拟缺失设备的运行数据，保证系统数据的完整性。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的第一方面，本发明的实施例提供一种基于物联网的缺失设备数据仿真方法，包括如下步骤：

服务器向目标设备发送数据访问请求，所述数据访问请求包含对应于目标设备的设备代码以及待访问数据的数据代码；

在确定目标设备缺失后，从所述设备代码所映射的函数组中选择所述数据代码所映射的运行状态函数；

依据所述运行状态函数和所述数据访问请求的发送时间，生成所述待访问数据的具体数值。

在一些实施例中，所述从所述设备代码所映射的函数组中选择所述数据代码所映射的运行状态函数，具体包括：判断数据库中是否存储有目标设备的历史函数组，若存储有目标设备的历史函数组，从所述历史函数组中选择所述数据代码所映射的运行状态函数；若未存储有目标设备的历史函数组，进一步判断系统中正在运行设备的设备代码中的预设字段是否与所述设备代码中预设字段相同，若存在与所述设备代码中预设字段相同的正在运行设备，在该正在运行设备的函数组中选择所述数据代码所映射的运行状态函数；若不存在与所述设备代码中预设字段相同的正在运行设备，从自定义函数组中选择所述数据代码所映射的运行状态函数。

在一些实施例中，所述生成所述待访问数据的具体数值的步骤之后，还包括如下步骤：依据所述数据访问请求的发送时间确定出干扰数据，将生成的待访问数据的具体数值与确定出的干扰数据的具体数值相加，得到最终的待访问数据的具体数值。

在一些实施例中，所述依据所述数据访问请求的发送时间确定出干扰数据的步骤，具体包括：在预设的环境干扰波动函数中确定该数据访问请求的发送时间所对应的环境干扰数据，在预设的损耗偏差函数中确定该数据访问请求的发送时间所对应的损耗偏差系数，所述环境干扰数据与所述损耗偏差系数的乘积为所述干扰数据的具体数值。

在一些实施例中，所述得到最终的待访问数据的具体数值的步骤之后，还包括如下步骤：判断该待访问数据的具体数值是否超过该待访问数据的预设预警值，若超过该待访问数据的预设预警值，将该待访问数据的具体数值和该待访问数据的具体数值的生成时间记录到对应的预设预警数组中，依据该预警数组中的多个待访问数据的具体数值，确定针对该待访问数据的预警机制。

在一些实施例中，所述依据该预警数组中的多个待访问数据的具体数值，确定针对该待访问数据的预警机制的步骤，具体包括：从所述预警数组中确定出相邻待访问数据的具体数值的生成时间之差小于预设时间的连续待访问数据的具体数值所对应的时间段，所述预警机制为禁止目标设备在所述时间段启动。

在一些实施例中，在所述数据访问请求的发送时间之后的预设时间段内，若未接收到目标设备的反馈数据，则确定目标设备缺失；或者，若接收到系统反馈的目标设备缺失信息，则确定目标设备缺失。

根据本发明的第二方面，本发明的实施例提供一种基于物联网的缺失设备数据仿真系统，包括服务器以及多个设备，所述服务器被配置用于执行上述第一方面任一实施例的基于物联网的缺失设备数据仿真方法所对应的程序。

根据本发明的第三方面，本发明的实施例提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，执行上述第一方面任一实施例的基于物联网的缺失设备数据仿真方法。

本发明至少具有如下有益效果：本发明可在目标设备缺失时，从设备代码所映射的函数组中选择对应的运行状态函数，并依据运行状态函数和数据访问请求的发送时间，生成待访问数据的具体数值，从而仿真出目标设备的运行状态数据，保证系统数据的完整性。

附图说明

图1为本发明一种实施例的基于物联网的缺失设备数据仿真方法的流程示意图；

图2为本发明一种实施例的运行状态函数和设备的映射关系的结构示意图；

图3为本发明一种实施例的运行状态函数的波形示意图。

具体实施方式

本公开提供以下参照附图的描述来帮助全面理解如权利要求及其等同物所限定的本公开的各种实施例。描述包括各种具体细节以帮助理解，但这些细节应被视为只是示范性的。因此，本领域普通技术人员将会认识到，在不脱离本公开的范围和精神的情况下，能够对本文描述的各种实施例进行各种改变和修改。此外，为了清楚和简明，可省略对公知的功能和构造的描述。

在以下描述和权利要求中使用的术语和字词不受限于字面含义，而只是被发明人用来使得能够对于本公开有清楚且一致的理解。因此，本领域技术人员应当清楚，提供以下对本公开的各种实施例的描述只是为了说明，而不是为了限制如所附权利要求及其等同物所限定的本公开。

本公开的各种实施例中使用的术语“具有”、“可具有”、“包括”或“可包括”指示公开的相应功能、操作、元素等等的存在，但不限制额外的一个或多个功能、操作、元素等等。此外，应当理解，本公开的各种实施例中使用的术语“包括”或“具有”是要指示说明书中描述的特征、数字、操作、元素、部件或者其组合的存在，但并不排除一个或多个其他特征、数字、操作、元素、部件或其组合的存在或添加。

应理解，当一元素(例如，第一元素)与另一元素(例如，第二元素)“连接”时，该元素可直接与另一元素连接，或者在该元素和另一元素之间可以有居间的元素(例如，第三元素)。

本发明的实施例提供一种基于物联网的缺失设备数据仿真方法，如图1所示，其包括如下步骤：

S100：服务器向目标设备发送数据访问请求，所述数据访问请求包含对应于目标设备的设备代码以及待访问数据的数据代码。

本发明是基于物联网搭建的系统，系统包括服务器和多个设备，这里所说的设备是工业设备，一个系统中可以具有多个种类的设备，相同种类的设备可以具有不同型号，相同型号的设备可以具有多台。设备在运行过程中，其各种运行参数的数据表征了其运行状况，服务器需要通过了解设备的运行状态以对系统进行合理调度。具体的，运行参数可以是电压、电流、温度、工作时间和功率等等。

当服务器希望获取到某个设备的运行状态数据时，其向目标设备发送数据访问请求，以请求获取到目标设备的某个运行参数的数据。在数据访问请求的报文中，目标设备对应的是某个设备代码，一台设备对应一个设备代码。对于相同种类且相同型号的设备，设备代码中的部分字段是相同的。其中，设备代码可以是系统按照设备种类、型号等属性预先制定的。同理，在数据访问请求的报文中，待访问数据对应的是数据代码，针对不同的运行参数，对应设置不同的数据代码。

S200：在确定目标设备缺失后，从所述设备代码所映射的函数组中选择所述数据代码所映射的运行状态函数。

如果目标设备在系统中不存在，其将无法响应服务器发出数据访问请求。服务器将判断目标设备是否缺失，如果确定目标设备缺失，则将仿真出目标设备的运行状态数据，如果目标设备存在，则将由目标设备反馈相应的运行状态数据。

如图2所示，系统包含多个设备，每个设备都具有一个函数组，每个函数组中均包含若干运行状态函数。其中，每个设备的函数组与设备代码存在映射关系，每个设备代码映射一个或多个函数组，每个运行状态函数与数据代码存在映射关系，服务器首先根据设备代码选择其所映射的函数组，再从函数组中的多个运行状态函数中选择数据代码所映射的运行状态函数。

S300：依据所述运行状态函数和所述数据访问请求的发送时间，生成所述待访问数据的具体数值。

本实施例中，运行状态函数是一个以时间为主要变量的函数，在运行状态函数确定出来后，数据访问请求的发送时间也是确定的，即可根据运行状态函数和数据访问请求的发送时间来确定某个待访问数据的具体数值。该具体数值即为缺失设备的仿真值，服务器可根据该数值做后续的业务开发以及验证业务逻辑。如图3所示的示例，某个运行状态函数的波形为近似正弦波，若数据访问请求的发送时间为T1，则根据该运行状态函数，计算得到该待访问数据的具体数值为S1。

在一些实施例中，本实施例对步骤S200中的从所述设备代码所映射的函数组中选择所述数据代码所映射的运行状态函数步骤，做具体说明。该步骤具体包括：判断数据库中是否存储有目标设备的历史函数组，若存储有目标设备的历史函数组，从所述历史函数组中选择所述数据代码所映射的运行状态函数。

目标设备的历史函数组为目标设备历史运行状态函数的集合，记录的是目标设备的历史运行状态，在一个相对稳定的系统中，同一目标设备的历史运行状态显然与后续的运行状态更加接近，服务器可首先查找数据库中是否存在该目标设备的历史函数组，如果存储有目标设备的历史函数组，则从历史函数组中选择数据代码所映射的运行状态函数，将该运行状态函数作为仿真函数，后续的步骤S300将以该运行状态函数来计算待访问数据的具体数值。需要说明的是，设备的运行都具有周期性，可将数据访问请求的发送时间换算成其周期内的某个时间，继而来计算访问数据的具体数值。

若数据库中未存储有目标设备的历史函数组，进一步判断系统中正在运行设备的设备代码中的预设字段是否与所述设备代码中预设字段相同，若存在与所述设备代码中预设字段相同的正在运行设备，在该正在运行设备的函数组中选择所述数据代码所映射的运行状态函数。这里所说的预设字段表征设备的类型和型号，如果系统的某个设备的设备代码中的预设字段与另一设备的设备代码中的预设字段相同，则表征两台设备为相同类型和型号的设备。例如，单动式立式注塑机JT20AD，如果另外一台设备也是单动式立式注塑机JT20AD，尽管二者不是同一台设备，但相同类型和型号的设备由于运行工况类似，在相同运行环境下，其运行状态数据会高度相似。若系统中存在有相同类型和型号，且正在运行的设备，从该正在运行的设备的函数组中选择所述数据代码所映射的运行状态函数，后续的步骤S300将以该运行状态函数来计算待访问数据的具体数值。这使得仿真出的运行状态数据与目标设备的实际运行状态数据更加接近，仿真结果更加准确。

若系统中不存在与所述设备代码中预设字段相同的正在运行设备，从自定义函数组中选择所述数据代码所映射的运行状态函数。其中，自定义函数组中的运行状态函数可以是本领域技术人员根据经验值预先设定的，自定义函数组中的运行状态函数还可通过数据拟合来生成。具体的，服务器可通过爬虫技术从互联网中获取到与目标设备相同类型和型号的其他设备的数据代码所映射的运行状态数据，根据这些运行状态数据，拟合出相应的运行状态函数，后续的步骤S300将以该拟合出的运行状态函数来计算待访问数据的具体数值。

考虑到上述实施例中所确定的待访问数据的具体数值均是根据相应的运行状态函数来计算得到的，这个数值属于较为理想的数值，而在实际应用的过程中，实际数值与理论数值难免会存在一定偏差，需要考虑到相应的数据干扰。

本实施例中，步骤S300中生成的待访问数据的具体数值不作为最终数值。而在步骤S300之后，还包括如下步骤：依据所述数据访问请求的发送时间确定出干扰数据，将生成的待访问数据的具体数值与确定出的干扰数据的具体数值相加，得到最终的待访问数据的具体数值。

本实施例依据数据访问请求的发送时间确定出干扰数据，这与生成待访问数据的具体数值所依据的时间相同，可保证数据的统一性。干扰数据可以是本领域技术人员预先设定的波动值或者是误差值，以模拟出对生成的待访问数据的具体数值的干扰，因而将生成的待访问数据的具体数值与确定出的干扰数据的具体数值相加，得到最终的待访问数据的具体数值，该最终的待访问数据的具体数值与目标设备真实运行时的运行状态数据更加接近，以提升仿真数据的准确性。

具体的，对设备产生的干扰主要包括外部干扰和设备自身的干扰。本实施例将提供一种确定出干扰数据的具体方法，具体包括：在预设的环境干扰波动函数中确定该数据访问请求的发送时间所对应的环境干扰数据，在预设的损耗偏差函数中确定该数据访问请求的发送时间所对应的损耗偏差系数，所述环境干扰数据与所述损耗偏差系数的乘积为所述干扰数据的具体数值。

环境干扰波动函数的数值是随着时间变化的，其可以是有规律的波动，也可以是无规律的波动。随着待访问数据的不同，环境干扰波动函数也不同。具体可以由本领域技术人员根据待访问数据的波动情况预先建立环境干扰波动函数。在设备自身的干扰中，因设备使用损耗而造成的干扰占据主要地位。损耗偏差函数中是以时间为变量的损耗偏差系数的变化函数，随着时间的增加，损耗偏差系数会逐渐增大，本实施例根据数据访问请求的发送时间确定出相应的环境干扰数据和损耗偏差系数，将环境干扰数据与损耗偏差系数的乘积作为干扰数据的具体数值，因而最终的待访问数据为生成的待访问数据与该干扰数据的和。

上述实施例中，最终得到的是仿真的待访问数据，如何利用这种数据则是更为关键的。对于此，本实施例在得到最终的待访问数据的具体数值的步骤之后，还包括如下步骤：判断该待访问数据的具体数值是否超过该待访问数据的预设预警值，若超过该待访问数据的预设预警值，将该待访问数据的具体数值和该待访问数据的具体数值的生成时间记录到对应的预设预警数组中，依据该预警数组中的多个待访问数据的具体数值，确定针对该待访问数据的预警机制。

设备的每个运行参数都有表征设备正常工作的正常范围值，未处于这个正常范围值的，往往表明设备的运行存在异常或风险。为此，可对每个待访问数据预先设定一个预警值，如果最终的待访问数据的具体数值超过该待访问数据的预设预警值，则表明设备的该项数据异常，服务器可将该异常的待访问数据以及其生成时间都记录到数据库中。其中，针对每个待访问的数据分别建立一个预警数组，这个待访问数据的异常值则记录到该预警数组中。当一个预警数组中存储有多个异常的数据后，可根据这些异常的数据来建立相应的预警机制，以防止设备异常工作而引发的危险。

进一步的，依据该预警数组中的多个待访问数据的具体数值，确定针对该待访问数据的预警机制的步骤，具体包括：从所述预警数组中确定出相邻待访问数据的具体数值的生成时间之差小于预设时间的连续待访问数据的具体数值所对应的时间段，所述预警机制为禁止目标设备在所述时间段启动。

通常，待访问数据不会是突变，其会从某个值逐渐增大或逐渐减小，当其超过预警值后，会保持一段时间。在其保持超过预警值的这段时间，设备都是异常运行的。服务器可定期判断某个待访问数据是否超过预警值，例如每1分钟判断一次，如果预警数组中相邻的相邻待访问数据的具体数值的生成时间之差小于预设时间，则说明数据是连续异常的，可依据记录的时间，确定出这一时间段，并设置预警机制为禁止目标设备在这个时间段启动，以有效避免安全事故发生。为了便于理解，将以温度值为例来进行说明，具体示例见下表：

其中，温度的预警值为80摄氏度，服务器判断该温度值是否超过预警值的频率为5分钟/次，预设时间为6分钟。则A1、A2、A3和A4这四个相邻且连续的数据的间隔时间都小于6分钟，设备在这期间是连续异常的，因而14:00-14:15是异常时段，系统可禁止设备在这一时段开启工作，以避免安全事故发生。

在一些实施例中，在所述数据访问请求的发送时间之后的预设时间段内，若未接收到目标设备的反馈数据，则确定目标设备缺失；或者，若接收到系统反馈的目标设备缺失信息，则确定目标设备缺失。

当服务器发出数据访问请求后，如果超过一定时间，仍然没有接收到目标设备反馈的数据，则表明目标设备缺失。或者，系统主动反馈目标设备缺失，这样，服务器可无需等待，即可快确定目标设备是否缺失。

本发明的实施例还提供一种基于物联网的缺失设备数据仿真系统，包括服务器以及多个设备，服务器被配置用于执行上述任一实施例的基于物联网的缺失设备数据仿真方法所对应的程序。有关基于物联网的缺失设备数据仿真方法的说明可参考上述实施例，在此不做赘述。

本发明的实施例还提供一种计算机存储介质，该计算机存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，执行上述第一方面任一实施例的基于物联网的缺失设备数据仿真方法。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。