一种公共信息模型构建方法及装置与流程

本发明涉及综合能源
技术领域：
，尤其涉及一种用于综合能源数字化平台的公共信息模型构建方法及装置。
背景技术：
：综合能源物理世界是由不同能源种类(气、电、冷、热等)、不同能源领域(荷、源、网、储)设备构成的复杂系统，该系统的数字化描述需要一种通用的信息模型，使得不同能源种类、不同能源领域的对象及其相关特性能够采用统一的描述框架进行描述，从而奠定能源世界数字化的基础。能源领域在公共信息模型方面的研究由来已久。2010年下半年，iec智能电网标准化路线图1.0版出版，正式奠定了iec61970/61968公共信息模型(后文简称电力cim)作为智能电网核心标准的地位。电力cim构建信息模型的基本语义对象时采用的是面向对象编程的对象描述方法，采用这种方式跟电力cim诞生于作为ems和scada系统一个内部的数据库模型有关。这种方式有以下特点：(1)其模型框架的范围非常完备，可以适用于描述真实世界中各种不同对象的不同维度信息，包括但不限于物理信息、业务信息。由于业务信息与物理信息属于不同维度的信息，其概念定义和数据表述遵循不同的范式和规则，强行统一到一个模型框架中时，就会导致信息使用者的困惑。比如模型的概念“类”，在描述物理世界信息时，可以具体化为能源物理设备的分类，而在描述业务信息时，会具体化为完全不同含义的分类。这在数据库层面没有问题，但在实例化过程中会非常麻烦。(2)其基本语义对象(即底层概念)非常通用，可以适用于真实世界中各种不同对象的描述，不限于能源物理世界的描述。但也由于其通用性，其底层概念并未直接反映能源物理世界的特点，这给模型的应用带来了较大的操作空间。即便是完全针对能源物理世界的描述，模型的使用者基于自身的需求和理解，完全可以演化出不同的实体概念，确定不同的描述范畴。这不利于面向不同领域建立统一的信息模型。从实际应用角度出发，能源物理世界需要更加有针对性的信息模型框架，需要明确的能够归纳和抽象能源物理世界的基本语义对象(底层概念)，信息模型应该围绕这些底层概念来设计其语义表达方式。在自动控制领域，2014年5月在美国成立了一个非营利性组织，该组织运作了一个命名为haystack的项目，该项目的目的是开发与智能设备相关的数据的语义建模解决方案，这套语义建模解决方案主要面向建筑设备系统，自动化和控制设备，传感器和传感设备等楼宇自动化系统中涉及的对象。haystack的标签模型方法是一种值得借鉴的语义表达方法，但其面向的领域是建筑自动化领域，与能源物理世界的描述视角不同，涉及的物理对象的范畴也不同，因此haystack本身无法满足能源物理世界的信息模型要求。因此，本发明提供一种用于综合能源数字化平台的公共信息模型构建方法及装置，解决能源物理世界的规范化描述问题。技术实现要素：本发明提供一种用于综合能源数字化平台的公共信息模型构建方法及装置，能够解决能源物理世界的规范化描述问题。第一方面，本发明提供了一种用于综合能源数字化平台的公共信息模型构建方法，所述方法包括：获取待构建的公共信息模型的参数；其中，所述参数是通过能源、能源设备、能源流动网络和能源系统获取；根据所述参数分别构建能源信息模型、能源设备信息模型、能源流动网络信息模型；根据应用场景信息，将所述能源信息模型、能源设备信息模型和/或能源流动网络信息模型构建所述公共信息模型。优选地，所述构建能源信息模型包括：确定能源类别，对所述能源类别进行第一预设编码；将每类能源分类的预设编码作为所述综合能源数字化平台的第一元数据，并存储所述第一元数据；基于所述第一元数据构建所述能源信息模型，其中，所述第一元数据包含能源设备的能源入口标识和能源出口的能源介质类型。优选地，根据应用场景信息，将所述能源信息模型、能源设备信息模型和/或能源流动网络信息模型构建所述公共信息模型，包括：根据应用场景信息，加载预设训练模型方案；利用所述预设训练模型方案，确定构建所述公共信息模型的信息；基于所述公共信息模型的信息，将所述能源信息模型、能源设备信息模型和/或能源流动网络信息模型构建所述公共信息模型。优选地，所述构建能源设备信息模型包括：对能源设备进行设备分类，并进行第二预设编码，所述第二预设编码包括能源设备分类的类型编码和任一类能源设备的能源入口和能源出口的类型编码；针对每类能源设备，通过第三预设编码进行属性编码；将每类能源设备的第二预设编码和第三预设编码作为所述综合能源数字化平台的第二元数据，并存储所述第二元数据；基于所述第二元数据构建所述能源信息模型。优选地，所述构建能源流动网络信息模型包括：针对相同类型的能源物质，建立不同能源设备的能源入口和/或能源出口的连接关系；基于所述连接关系构建能源流动网络信息模型。优选地，所述能源入口和/或能源出口采用不同的标记进行标注。优选地，所述方法还包括：将所述公共信息模型进行分类，以得到所述公共信息模型的类别；对所述公共信息模型的类别、能源系统的入口和出口，进行第四预设编码；设置第五预设编码，并得用所述第五预设编码对所述能源系统进行编码；将所述第四预设编码和第五预设编码作为所述综合能源数字化平台的第三元数据；基于所述第三元数据构建所述公共信息模型的能源系统信息模型。第二方面，本发明提供了一种用于综合能源数字化平台的公共信息模型构建装置，所述装置包括：获取模块，用于获取待构建的公共信息模型的参数，其中，所述参数是通过能源、能源设备、能源流动网络和能源系统获取；第一构建模块，用于根据所述参数分别构建能源信息模型、能源设备信息模型、能源流动网络信息模型；第二构建模块，用于根据应用场景信息，将所述能源信息模型、能源设备信息模型和/或能源流动网络信息模型构建所述公共信息模型。优选地，所述第一构建模块构建能源信息模型包括：确定能源类别，对所述能源类别进行第一预设编码；将每类能源分类的预设编码作为所述综合能源数字化平台的第一元数据，并存储所述第一元数据；基于所述第一元数据构建所述能源信息模型，其中，所述第一元数据包含能源设备的能源入口标识和能源出口的能源介质类型。优选地，所述装置还包括：类型编码模块，用于将所述公共信息模型进行分类，以得到所述公共信息模型的类别，对所述公共信息模型的类别、能源系统的入口和出口，进行第四预设编码；属性编码模块，用于设置第五预设编码，并得用所述第五预设编码对所述能源系统进行编码；第三构建模块，用于将所述第四预设编码和第五预设编码作为所述综合能源数字化平台的第三元数据；基于所述第三元数据构建所述公共信息模型的能源系统信息模型。本发明提供的一种用于综合能源数字化平台的公共信息模型构建方法及装置，能够将能源相关的信息模型综合在一起构成一种通用的公共信息模型，这种描述模型能够采用同样的描述框架对不同尺度、不同构成的综合能源系统进行描述，为综合能源物理世界的数字化描述提供了统一的描述框架。附图说明为了更清楚地说明本说明书实施例或现有的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明一实施例提供的一种用于综合能源数字化平台的公共信息模型构建方法的流程示意图；图2为本发明一实施例提供的一种能源流动网络的示意图；图3为本发明一实施例提供的一种用于综合能源数字化平台的公共信息模型构建装置的结构示意图。具体实施方式为使本说明书的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图对本说明书的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本说明书保护的范围。图1为本发明一实施例提供的一种用于综合能源数字化平台的公共信息模型构建方法的流程示意图。如图1所示，本发明实施例提供的一种用于综合能源数字化平台的公共信息模型构建方法可以包括如下步骤：步骤110，获取待构建的公共信息模型的参数，其中，所述参数是通过能源、能源设备、能源流动网络和能源系统获取。针对此步骤，还以说明为是将综合能源物理世界拆解为能源、能源设备、能源流动网络和能源系统四个模型要素。步骤120，根据所述参数分别构建能源信息模型、能源设备信息模型、能源流动网络信息模型。在本步骤中，分别对建立三种信息模型的过程进行叙述：1、针对构建能源信息模型，可以具体包括如下步骤：s21、确定能源类别，对能源类别进行第一预设编码；其中，对于确定能源类别的方法可以通过对能源物质进行能源分类，能源物质可以包括交流电、直流电、燃气、燃油、蒸汽、热水、冷水、烟气、生物质和空气等能源物质中至少一种，进而通过上述的能源分类的每一个类别进行第一预设编码。s22、将每类能源分类的预设编码作为所述综合能源数字化平台的第一元数据，并存储所述第一元数据；s23、基于所述第一元数据构建所述能源信息模型，其中，所述第一元数据包含能源设备的能源入口标识和能源出口的能源介质类型。进一步地，首先，对能源物质进行能源分类，并进行第一预设编码；其次，以每类能源分类的预设编码作为所述综合能源数字化平台的第一元数据，并存储所述元数据；最后，基于所述第一元数据构建所述能源信息模型，其中，在所述能源信息模型中，所述第一元数据描述所述综合能源物理世界中能源设备的能源入口和能源出口的能源介质类型。示例性地，综合能源物理世界最基本和最核心的要素是满足工业、民用能量需求的各种能量物质，这些能量物质不仅包括各种一次能源、二次能源，还有由一次、二次能源生产的蒸汽、冷热水等能量物质，以及在能源转换过程中衍生的烟气等能量物质，还包括在生产生活用能过程中，消耗的其他能量物质，如压缩空气等。对于二次能源中的电，本发明将其分类确定为交流电和直流电两个类别，同时将由一次、二次能源生产的服务于生产生活的冷水和热水确定为一种能源类型：冷热水，其他能源类型包括但不限于燃气、燃油、蒸汽、烟气、生物质、空气等。然后按照上述步骤构建能源信息模型。在一些实施例中，对能源物质进行分类编码可以参考如下表(建立能源分类的一套标准编码，编码采用大写英文字母)，示例如下：能源物质名称第一预设编码交流电ace燃气gas蒸汽ste冷热水wat烟气fgs燃油oil生物质bio2、针对构建能源设备信息模型，可以具体包括如下步骤：首先，对能源设备进行设备分类，并进行第二预设编码，所述第二预设编码包括能源设备分类的类型编码和任一类能源设备的能源入口标识和能源出口的类型编码；然后，针对每类能源设备，通过第三预设编码进行属性编码；其次，将每类能源设备的第二预设编码和第三预设编码作为所述综合能源数字化平台的第二元数据，并存储所述第二元数据；最后，基于所述第二元数据构建所述能源设备信息模型。示例性地，所有能量物质的生产、输送、分配、消耗都是在特定的物理装置中发生的，本发明将这些物理装置统称为能源设备。每一个能源设备都必然与某一种或某几种能源关联。能源设备构成公共信息模型的第二个核心要素。能源设备信息模型构建过程如下：对生产、输送、分配、消耗上述能量物质的物理装置(能源设备)进行分类，建立能源设备分类的一套标准编码；能源设备的分类遵循两个分类原则：a、不可拆解原则，即分类时并不按照实际的物理装置的组成部件去遍历所有实体装置，每一类设备都是若干组成部件构成的整体，公共信息模型中只将其看作一类设备；b、设备的描述边界只包括完成设备自身工作任务的功能边界，不涉及设备与外部通讯以及单纯服务于自动控制的实现本身所涉及的信息。能源设备的标准编码采取大写英文字母构建，示例如下：(2)对每一类能源设备，建立其能源入口和能源出口的标准描述，这种标准描述包含能源入口的能源介质类型和数量，以及能源出口的能源介质类型和数量，能源介质类型的描述采用能源分类元数据。举例来讲，能源设备“电制冷机”的能源入口和出口的标准描述示例如下：电制冷机的能源入口：1个ace，2个wte(一个是冷冻水，一个是冷却水)电制冷机的能源出口：2个wte(一个是冷冻水，一个是冷却水)(3)将能源设备分类的标准编码作为综合能源数字化平台的元数据，将该编码用于描述能源设备的类型。(4)对每一类能源设备，建立其属性描述的标准编码。对每一类能源设备，将其属性分为量测属性和固有属性，采用标准编码metric和attr代表两种属性。每一类设备，按照上述的能源设备分类原则，建立其量测属性和固有属性的详细分类，并将这些属性分类编码化，示例如下：热泵(hp)类的量测属性分类包括但不限于以下内容：上述每一个编码所代表的一个量测属性分类，其本身还包含一系列属性，这些属性包括但不限于数值类型、量测点的控制属性、数值单位、数值的乘数、量测值的合理范围等，这些属性描述了该量测分类在实际应用时的一般特性。固有属性与量测属性类似，也是每一个编码代表一个固有属性分类，并且每个固有属性本身也包含一系列属性，这些属性包括但不限于数值类型、数值单位等，这些属性同样描述了该固有属性分类在实际应用时的一般特性。(5)将每一类能源设备的标准编码作为综合能源数字化平台的元数据，在综合能源数字化平台的数据库中存储和维护这些元数据；(6)在能源设备的物联环节，采用上述属性描述元数据来进行能源设备的属性描述。在数字化平台建立能源设备的数字镜像并持续采集能源设备的动态数据时，采用上述属性元数据来描述关于能源设备的静态数据和动态数据。每一个关于能源设备的数据，都能够采用上述元数据进行解释。举例来讲，在某个真实项目当中物联接入一台电制冷机时，采用电制冷机(ecr)类的属性元数据来描述这个接入对象的静态数据和动态数据。首先采用ecr的attr的元数据来描述这台电制冷机的诸如产品型号、品牌、额定制冷量等静态信息，其次采用ecr的metric的元数据来描述这台电制冷机的诸如制冷功率、蒸发器出水温度等动态信息，每一个描述这台电制冷机的数据都将对应一个元数据编码。3、针对构建能源流动网络信息模型，可以具体包括如下步骤：针对相同类型的能源物质，建立不同能源设备的能源入口和/或能源出口的连接关系；基于所述连接关系构建能源流动网络信息模型。所述能源入口和/或能源出口采用不同的标记进行标注。本领域技术人员能够理解的是，能量物质在生产、输送、分配和消耗等环节的能源设备当中流转，形成一个能源流动的网络，这个流动网络刻画了综合能源世界的连接结构，是公共信息模型第三个核心要素。示例性地，对于能源流动网络如图2所示。如图2所示，通过不同颜色的圆点表示能源入口或者能源出口。示例性地，假设能源设备为燃气轮机，可以用黄色圆点代表其gas能源入口，黑色圆点代表其ace能源出口，红色圆点代表其高温烟气fgs能源出口，该能源出口与余热吸收式冷机的烟气fgs入口连接在一起，而余热吸收式冷机的冷水wat出口与冷冻水管的wat入口连接在一起，冷冻水管的冷冻水wat出口又与冷冻水阀的冷冻水wat入口连接在一起，这些连接表达了一个能源流动网络的结构，而这个结构中的能源设备(如上图中包括四个不同类型的设备)确定了该能源流动网络的边界。步骤130，根据应用场景信息，将所述能源信息模型、能源设备信息模型和/或能源流动网络信息模型构建所述公共信息模型。具体而言，根据应用场景信息，加载预设训练模型方案；利用所述预设训练模型方案，确定构建所述公共信息模型的信息；基于所述公共信息模型的信息，将所述能源信息模型、能源设备信息模型和/或能源流动网络信息模型构建所述公共信息模型。示例性地，能源系统是由若干能源设备通过能源流动网络组合而成的整体。能源系统表现出比能源设备更加丰富的特性，能源系统的信息模型包括两个层次：完整信息模型和等效信息模型。本步骤中为建立完整信息模型。能源系统的完整信息模型，描述该系统包含的能源设备、这些设备的信息以及能源设备构成的能源流动网络的信息。根据本发明另一实施例，本发明还可以包括如下步骤：将所述公共信息模型进行分类，以得到所述公共信息模型的类别；对所述公共信息模型的类别、能源系统的入口和出口，进行第四预设编码；设置第五预设编码，并得用所述第五预设编码对所述能源系统进行编码；将所述第四预设编码和第五预设编码作为所述综合能源数字化平台的第三元数据；基于所述第三元数据构建所述公共信息模型的能源系统信息模型。其中，公共信息模型的能源系统信息模型为能源系统的等效信息模型。能源系统的等效信息模型可以是一个简化能源系统描述的模型，其描述方法与设备信息模型一致，即把能源系统当成一个能源设备来进行描述，既包含能源系统的属性描述，又包含能源系统的能源入口和能源出口的描述，这些出入口跟其他能源设备的出入口，同样采用前述信息模型方法来完成一个更复杂的能源流动网络的描述；为等效信息模型建立标准的能源系统的分类编码可以为如下示例：能源系统的分类及其编码包含但不限于以下内容：能源系统名称第五预设编码泛能站ues光伏站pvs供热站hps用能系统ems配网系统dms变电站sas储能站ess综合系统comp配电所pds开闭所ss换热站hes(5)对每一类能源系统，建立其属性描述的标准编码；(6)将能源系统的分类编码和每类能源系统的属性编码作为综合能源数字化平台的元数据；(7)在能源系统的物联环节，采用上述元数据来进行能源系统的分类和属性描述。基于上述过程，举例而言，在某个工业园区内，有一个集中的供热站给园区内所有企业供热，这个园区分为南北两个区域，每个区域有一个换热站负责将供热站生产的高温热水转换为较低温度的热水，输送到其服务区域的企业厂房。在物联过程中，采用hps编码描述供热站，采用hps的固有属性元数据描述其总装机功率、总供热量(设计值)等信息，采用hps的量测元数据描述其实时总供应热水流量、热水温度等动态信息，同时采用hes编码及其属性元数据描述两个换热站及其静态和动态信息。图3为本发明一实施例提供的一种用于综合能源数字化平台的公共信息模型构建装置的结构示意图。如图3所示，本发明实施例中的一种用于综合能源数字化平台的公共信息模型构建装置300可以包括获取模块310、第一构建模块320和第二构建模块330。获取模块310可以用于获取待构建的公共信息模型的参数，其中，所述参数是通过能源、能源设备、能源流动网络和能源系统获取。第一构建模块320可以用于用于根据所述参数分别构建能源信息模型、能源设备信息模型、能源流动网络信息模型。第二构建模块330可以用于根据应用场景信息，将所述能源信息模型、能源设备信息模型和/或能源流动网络信息模型构建所述公共信息模型。所述第一构建模块320构建能源信息模型可以包括：确定能源类别，对所述能源类别进行第一预设编码；将每类能源分类的预设编码作为所述综合能源数字化平台的第一元数据，并存储所述第一元数据；基于所述第一元数据构建所述能源信息模型，其中，所述第一元数据包含能源设备的能源入口标识和能源出口的能源介质类型。。装置300还可以包括：类型编码模块(图中未示出)，于将所述公共信息模型进行分类，以得到所述公共信息模型的类别，对所述公共信息模型的类别、能源系统的入口和出口，进行第四预设编码；属性编码模块(图中未示出)，用于设置第五预设编码，并得用所述第五预设编码对所述能源系统进行编码；第三构建模块(图中未示出)，用于将所述第四预设编码和第五预设编码作为所述综合能源数字化平台的第三元数据；基于所述第三元数据构建所述公共信息模型的能源系统信息模型。本发明提供的一种用于综合能源数字化平台的公共信息模型构建方法及装置，能够将能源相关的信息模型综合在一起构成一种通用的公共信息模型，这种描述模型能够采用同样的描述框架对不同尺度、不同构成的综合能源系统进行描述，为综合能源物理世界的数字化描述提供了统一的描述框架。为了描述的方便，描述以上系统时以功能分为各种单元或模块分别描述。当然，在实施本说明书时可以把各单元或模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。本领域内的技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本说明书可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本说明书是参照根据本说明书实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的系统。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令系统的制造品，该指令系统实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述仅为本说明书的实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。当前第1页12