一种基于多源异构设备接入的智能协同控制方法及系统与流程

本技术属于工业物联网与智能控制，尤其涉及一种基于多源异构设备接入的智能协同控制方法及系统。

背景技术：

1、随着工业物联网、智慧城市及智能控制技术的发展，越来越多的传感设备、控制器和执行设备被接入统一控制平台，并通过多个设备之间的联动完成异常处置或者过程调节。由于不同设备采用的通信协议、数据格式及控制接口存在差异，现有技术可以利用物联网网关或者协议适配模块进行协议解析和数据转换，再按照预设事件触发规则或者固定控制流程向相应设备下发控制指令，从而实现多源异构设备的统一接入和基本联动。

2、然而，当设备运行状态、可用能力或者设备间响应关系发生变化时，固定控制流程难以确定可执行的替代控制路径，也难以处理不同控制动作之间的状态依赖和相互影响。因此，现有技术仍存在跨设备协同控制适应性和闭环控制能力不足的问题。

技术实现思路

1、本技术提供一种基于多源异构设备接入的智能协同控制方法及系统，用于改善上述的问题。

2、为达到上述目的，本技术的采用如下技术方案：

3、第一方面，本技术提供了一种基于多源异构设备接入的智能协同控制方法，方法包括：

4、获取多个异构设备的接入信息和运行数据，对接入信息进行协议解析，并将解析得到的设备操作语义和设备状态语义映射至预设设备语义空间，获得各异构设备的能力表征信息；

5、根据各异构设备的能力表征信息和运行数据，确定不同设备控制动作与设备状态变化之间的控制响应关联，并基于控制响应关联构建设备协同关系图；

6、获取协同控制任务，根据协同控制任务对应的目标状态和各异构设备的当前状态，在设备协同关系图中搜索能够达到目标状态的候选控制路径；

7、对候选控制路径进行可执行性校验和动作冲突分析，确定目标控制序列，将目标控制序列中的控制动作转换为对应异构设备支持的控制指令，并按照目标控制序列下发控制指令；

8、获取控制指令对应的执行结果数据，根据控制响应关联对执行结果数据表征的实际状态演化过程进行验证，在实际状态演化过程不满足目标控制序列对应的预期状态演化过程时，修正设备协同关系图，并基于修正后的设备协同关系图重新规划未执行的控制动作。

9、在第一方面一种可能的方式中，对接入信息进行协议解析，并将解析得到的设备操作语义和设备状态语义映射至预设设备语义空间，包括：

10、对异构设备发送的交互数据进行协议特征识别，调用与识别结果匹配的协议解析规则；

11、根据协议解析规则从交互数据中识别设备操作及其对应的状态反馈；

12、将设备操作和状态反馈分别与预设设备语义空间中的标准控制动作和标准设备状态建立映射关系。

13、在第一方面一种可能的方式中，确定不同设备控制动作与设备状态变化之间的控制响应关联，包括：

14、按照控制动作的执行时刻对多个异构设备的运行数据进行时间对齐，获得控制动作执行前后的设备状态演化序列；

15、从设备状态演化序列中确定与控制动作具有稳定响应关系的状态变化过程；

16、根据状态变化过程相对于控制动作的演化方向和响应时序，建立控制动作与状态变化过程之间的控制响应关联。

17、在第一方面一种可能的方式中，基于控制响应关联构建设备协同关系图，包括：

18、将各异构设备能够执行的控制动作及控制动作引起的状态转换写入初始关系图；

19、在一个控制动作引起的状态转换能够改变另一控制动作的执行条件时，在相应控制动作之间建立协同连接；

20、根据协同连接在历史运行过程中的响应一致性确定协同连接的关联可信度，获得设备协同关系图。

21、在第一方面一种可能的方式中，在设备协同关系图中搜索能够达到目标状态的候选控制路径，包括：

22、根据各异构设备的当前状态，在设备协同关系图中确定初始状态位置；

23、从初始状态位置沿状态演化方向进行正向搜索，并从目标状态沿状态演化方向进行逆向搜索；

24、根据正向搜索结果和逆向搜索结果之间的交汇关系，确定由当前状态向目标状态演化的候选控制路径。

25、在第一方面一种可能的方式中，对候选控制路径进行可执行性校验，包括：

26、根据各候选控制路径中控制动作的执行条件，确定相应控制动作在异构设备的当前状态下是否可执行；

27、从候选控制路径中删除包含不可执行控制动作的路径；

28、按照剩余候选控制路径中各控制动作对应的状态转换顺序，生成候选控制序列。

29、在第一方面一种可能的方式中，对候选控制路径进行动作冲突分析，确定目标控制序列，包括：

30、比较候选控制序列中不同控制动作对应的状态作用结果；

31、在一个控制动作的状态作用结果使另一控制动作的执行条件失效，或者使设备状态偏离目标状态时，确定相应控制动作之间存在动作冲突；

32、根据不同控制动作之间的状态依赖关系调整存在动作冲突的控制动作的执行次序，并对不存在动作冲突的控制动作进行协同编排，获得目标控制序列。

33、在第一方面一种可能的方式中，按照目标控制序列下发控制指令，包括：

34、根据异构设备的当前状态，确定目标控制序列中满足执行条件的当前控制动作；

35、将当前控制动作转换为目标异构设备支持的控制指令并进行下发；

36、在当前控制动作对应的状态变化满足控制响应关联后，确定目标控制序列中的后续控制动作；

37、在当前控制动作对应的状态变化未满足控制响应关联时，暂停下发后续控制动作。

38、在第一方面一种可能的方式中，根据控制响应关联对执行结果数据表征的实际状态演化过程进行验证，包括：

39、根据控制指令的下发时刻，对执行控制指令后获得的执行结果数据进行时序对齐，生成实际状态演化序列；

40、根据控制响应关联生成与控制指令对应的预期状态演化序列；

41、比较实际状态演化序列与预期状态演化序列之间的状态转换一致性和响应时序一致性，获得控制指令的执行验证结果。

42、在第一方面一种可能的方式中，修正设备协同关系图，并基于修正后的设备协同关系图重新规划未执行的控制动作，包括：

43、确定实际状态演化序列与预期状态演化序列首次发生偏离的目标状态转换；

44、根据目标状态转换在设备协同关系图中的位置，确定异常设备能力或异常协同连接，并修正对应的可用状态或者关联可信度；

45、以实际状态演化序列已经达到的设备状态作为新的初始状态，在修正后的设备协同关系图中重新搜索到达目标状态的控制路径；

46、根据重新搜索得到的控制路径生成替代控制序列。

47、在第一方面一种可能的方式中，方法由协同控制平台和边缘控制节点协同执行，方法还包括：

48、将经协同控制平台验证的设备协同关系图同步至边缘控制节点；

49、在边缘控制节点与协同控制平台之间的通信中断时，由边缘控制节点根据本地采集的运行数据更新各异构设备的当前状态；

50、当协同控制任务对应的控制路径处于边缘控制节点的控制范围内时，由边缘控制节点基于本地设备协同关系图生成并执行目标控制序列；

51、在通信恢复后，将通信中断期间产生的状态演化过程发送至协同控制平台。

52、在第一方面一种可能的方式中，方法还包括：

53、根据多个控制指令对应的执行验证结果，确定相同控制动作对应的实际状态演化过程与预期状态演化过程之间的响应偏差；

54、在响应偏差满足关系更新条件时，根据实际状态演化过程修正相应的控制响应关联，并生成更新后的设备协同关系图；

55、利用历史协同控制任务对更新后的设备协同关系图进行控制路径回放；

56、在回放得到的状态演化过程满足对应目标状态时，将更新后的设备协同关系图用于后续协同控制任务。

57、本技术提供的基于多源异构设备接入的智能协同控制方法，通过对异构设备的接入信息进行协议解析和语义映射，将不同协议下的设备操作和设备状态转换为统一的能力表征信息，使协同控制过程能够基于设备实际控制能力进行跨设备处理；进一步根据设备能力表征信息和运行数据确定设备控制动作与设备状态变化之间的控制响应关联，并构建设备协同关系图，由此可以结合协同控制任务的目标状态和设备当前状态搜索可执行的控制路径，减少固定控制流程与设备实际运行状态不匹配的情况。在此基础上，通过对候选控制路径进行可执行性校验和动作冲突分析，可以降低设备不可用或者控制动作相互影响导致控制过程无法完成的可能性；通过实际状态演化过程验证控制结果，并在验证未通过时修正设备协同关系图及重新规划未执行的控制动作，可以使后续控制过程与设备已经达到的实际状态相衔接，从而提高多源异构设备协同控制的适应性、可靠性和闭环控制能力。

58、第二方面，本技术提供一种基于多源异构设备接入的智能协同控制系统，包括：

59、设备接入模块，用于获取多个异构设备的接入信息和运行数据，对接入信息进行协议解析，并将解析得到的设备操作语义和设备状态语义映射至预设设备语义空间，获得各异构设备的能力表征信息；

60、关系构建模块，用于根据各异构设备的能力表征信息和运行数据，确定不同设备控制动作与设备状态变化之间的控制响应关联，并基于控制响应关联构建设备协同关系图；

61、路径规划模块，用于获取协同控制任务，根据协同控制任务对应的目标状态和各异构设备的当前状态，在设备协同关系图中搜索能够达到目标状态的候选控制路径；

62、协同控制模块，用于对候选控制路径进行可执行性校验和动作冲突分析，确定目标控制序列，将目标控制序列中的控制动作转换为对应异构设备支持的控制指令，并按照目标控制序列下发控制指令；

63、反馈调整模块，用于获取控制指令对应的执行结果数据，根据控制响应关联对执行结果数据表征的实际状态演化过程进行验证，并在实际状态演化过程不满足目标控制序列对应的预期状态演化过程时，修正设备协同关系图，并基于修正后的设备协同关系图重新规划未执行的控制动作。

64、第三方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，包括计算机指令；当计算机指令在电子设备上运行时，使得电子设备执行如上述第一方面其任一种可能的方式中的方法。

65、第四方面，本技术提供一种计算机程序产品，当计算机程序产品在电子设备上运行时，使得电子设备执行如第一方面其任一种可能的方式的方法。

66、其中，第二方面至第四方面的技术效果参照第一方面及其任一方式的技术效果，在此不再重复。