一种面向多行业应用的通用人机界面插件适配方法与流程

本发明涉及电力工业自动化，具体来说，涉及一种面向多行业应用的通用人机界面插件适配方法。

背景技术：

1、随着电力及工业自动化系统规模的不断扩大，系统自动化平台逐步向平台化、通用化方向发展。在工程实践中，为降低重复开发成本、提升系统维护效率，通用系统自动化平台被尝试应用于电网、火电、水电、新能源及工业调度等不同行业场景。

2、在人机界面层面，为满足不同业务场景的功能扩展需求，系统通常采用插件机制对图形界面功能进行扩展，将画面展示及相关业务逻辑封装为插件进行加载与运行。然而，由于不同行业在业务对象模型、运行管理方式及人机交互需求等方面存在差异，各行业逐步形成了各自的插件实现规范。这些差异主要体现在接口定义方式、接口调用流程以及参数组织形式等方面。

3、在上述背景下，当通用系统自动化平台的人机界面需要支持多行业插件时，如何在保持平台统一性的前提下兼容不同插件规范，成为系统设计中的关键问题。

4、例如，申请号为201910233149.7的中国专利公开了一种电网调控系统对第三方应用支持的实现方法，配置第三方应用插件加载信息及插件规范格式；获取第三方应用插件包，并存入插件库中；在人机界面框架结构中配置与插件库交互的访问接口，插件库通过所述访问接口访问人机界面框架结构中的数据对象和视图对象；配置人机界面启动时的第三方应用插件号，根据当前第三方应用插件号以及应用插件配置信息动态加载所需的第三方应用插件包；第三方应用插件包加载到人机界面中后，根据接收到的操作信号，调用与所述第三方应用插件对应的接口，根据通用服务协议格式，向服务端发送请求数据，并接收服务端反馈的数据处理结果，完成相应的应用操作，其在第三方应用内部进行了客户端和服务端分离，灵活性高。

5、但是上述专利通过在人机界面框架中引入插件机制，实现第三方应用的加载与调用，并通过统一的服务协议完成与服务端的数据交互，实现对第三方应用的支持，该方法主要解决插件的加载及应用调用问题，在一定程度上提升了系统的扩展能力。但该方法主要面向电网调控系统场景，其插件规范及接口调用方式基于统一的协议进行设计，属于在单一行业背景下对插件机制的实现方式。当系统需要支持来自不同行业、具有不同接口规范的插件时，该方法缺乏对多种插件规范进行统一适配的能力，无法在不修改插件或平台的情况下实现多行业插件的统一接入。且该方法主要关注插件加载与调用过程，对于插件在运行过程中的统一调度与管理缺乏机制支撑。

6、同时申请号为202510680409.0的中国专利公开了一种上位机可拓展功能平台及运行方法，包括：核心插件单元；公共插件单元；插件管理器单元，主界面集成单元，用于与插件管理器单元联动加载插件功能入口，用户布局配置通过数据库模块持久化存储并在重启后由核心插件单元的主窗口管理模块恢复，其通过模块化分层设计，有效解决了传统上位机功能冗余与定制化不足的痛点。核心插件单元提供稳定的基础服务框架，确保硬件通信与多线程调度的可靠性；公共插件单元以标准化接口封装通信协议、数据存储等共性功能，使开发者能专注于业务逻辑开发，用户可根据工业场景需求灵活组合数据采集、报警监控等插件，显著降低多版本维护成本，通过智能化的资源协同机制提升系统运行效率。

7、但是该发明通过构建插件管理器及模块化分层结构，实现插件的统一加载与管理，并通过标准化接口封装部分公共功能，使系统具备一定的扩展能力；该方法侧重于插件框架及功能模块的组织与管理，其插件体系仍依赖于预定义的接口规范；在面对不同行业插件规范差异时，通常需要在插件开发阶段按照平台规范进行适配或重新实现，难以直接支持已有插件的接入；且该方法主要实现插件的加载与管理功能，对于不同插件规范之间的接口差异缺乏统一的抽象与转换机制，未形成统一的适配模型；当插件类型及行业种类增加时，适配逻辑将分散在插件实现或平台各处，难以形成统一的处理机制。

8、进而在电力及工业自动化领域，随着系统平台化设计思路的发展，通用系统自动化平台逐步在工程实践中被尝试应用于电网、火电、水电、新能源及工业调度等不同行业场景。不同应用行业在业务对象模型、运行管理方式及人机交互需求等方面存在差异，导致各行业在图形人机界面插件的接口定义、调用方式及参数组织形式等方面形成了各自的实现规范。

9、在现有技术条件下，当通用系统自动化平台的人机界面需要支持多行业插件时，通常需要针对不同行业分别开发或适配插件，或者对平台本身进行针对性改造，以满足不同插件规范的接入需求，这种方式不仅增加了系统开发与维护成本，而且使平台与具体行业实现产生耦合，降低了系统的通用性与可扩展性，同时由于缺乏统一的插件运行约束机制，不同插件在加载、调用及运行管理过程中难以实现统一控制，进一步增加了系统运行管理的复杂度。

10、因此，如何在不改变通用系统自动化平台人机界面整体架构的前提下，实现对多行业插件规范的统一适配，并对插件的接入、调用及运行过程进行统一调度与管理，从而支持多行业插件在同一平台中的稳定运行，成为亟需解决的技术问题。

11、针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、针对相关技术中的问题，本发明提出一种面向多行业应用的通用人机界面插件适配方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

2、为此，本发明采用的具体技术方案如下：

3、一种面向多行业应用的通用人机界面插件适配方法，包括：

4、基于数据访问和画面操作封装结果构建人机界面插件适配框架，利用人机界面插件适配框架对插件描述信息进行解析与能力描述处理，得到插件能力描述信息，并写入至插件能力注册表；

5、在构建人机界面插件适配框架内构建统一接口模型库，并结合插件能力注册表建立统一接口模型库与插件接口之间的接口映射规则，基于接口映射规则对调用请求进行处理，生成插件处理结果信息；

6、行业接口适配组件对插件处理结果信息进行封装后，发送至人机界面插件适配框架执行界面操作，并在操作过程中依据插件运行状态实现插件实例运行行为的按需控制。

7、优选地，基于数据访问和画面操作封装结果构建人机界面插件适配框架，利用人机界面插件适配框架对插件描述信息进行解析与能力描述处理，得到插件能力描述信息，并写入至插件能力注册表包括：

8、将包含窗体、工具栏、右键菜单的界面元素抽象为统一接口，同时将数据访问逻辑封装为统一数据访问接口，将包含画面图元、工具栏创建、用户交互及画面切换的画面操作封装为参数结构描述统一的接口调用形式；

9、搭建集中式请求接口统一接收人机界面发起的所有调用与事件请求，基于统一接口、统一数据访问接口、接口调用形式及集中式请求接口得到统一业务调用框架；

10、创建用于存储插件能力描述信息的插件能力注册表，并加载同一接口模型库读取统一接口定义，构建统一调用入口，同时建立接口映射规则表，用于维护统一调用入口与插件接口之间的映射关系，以完成插件适配框架的初始化配置；

11、基于插件适配框架与统一业务调用框架形成界面操作、统一请求转换、接口映射适配、插件调度执行的调用链路，完成人机界面插件适配框架的构建；

12、利用人机界面插件适配框架扫描预设插件目录获取插件能力描述信息，并基于插件能力描述信息与重复插件校验处理机制，输出存储全量插件能力与接口信息的插件能力注册表。

13、优选地，利用人机界面插件适配框架扫描预设插件目录获取插件能力描述信息，并基于插件能力描述信息与重复插件校验处理机制，输出存储全量插件能力与接口信息的插件能力注册表包括：

14、利用人机界面插件适配框架扫描预设插件目录，获取包含插件名称、插件所属行业类型、插件接口列表及插件运行依赖信息的插件描述信息；

15、利用人机界面插件适配框架读取插件描述信息，以从插件描述信息内提取接口名称、接口参数结构及返回数据结构作为插件接口定义信息；

16、基于插件接口定义信息生成插件能力描述对象，将插件能力描述对象写入插件能力注册表，并在写入过程中利用索引项执行重复插件校验处理；

17、根据插件校验处理结果完成插件注册流程，并在插件被启用、禁用或卸载时，对索引项进行更新或删除，以得到存储全量插件能力与接口信息的插件能力注册表。

18、优选地，利用人机界面插件适配框架读取插件描述信息，以从插件描述信息内提取接口名称、接口参数结构及返回数据结构作为插件接口定义信息包括：

19、人机界面插件适配框架接收插件描述信息，对插件描述信息进行归一化、顺序重组与粒度统一处理，并根据处理结果输出标准化插件描述序列；

20、统计标准化插件描述序列中各插件描述字段的结构标识特征与内容变化频率，基于结构标识特征定位插件描述信息的边界特征点，并根据边界特征点区分接口名称、接口参数结构及返回数据结构三类参数的分界范围；

21、以内容变化频率由活跃转为平稳的边界点为切割点，将标准化插件描述序列切割为接口名称区块、输入参数区块与返回数据区块，以得到接口结构的粗粒度划分结果；

22、基于粗粒度划分结果分析接口名称区块、输入参数区块与返回数据区块内各子序列的信息熵值，根据信息熵值量化子序列的内容变化频率分布；

23、当内容变化频率分布大于或等于预设阈值时，在对应各子序列内执行二次切割处理，以拆分出独立的接口名称、输入参数与返回数据，添加至接口名称区块、输入参数区块与返回数据区块，作为插件接口定义信息。

24、优选地，对插件描述信息进行归一化、顺序重组与粒度统一处理，并根据处理结果输出标准化插件描述序列包括：

25、通过预构建的字段语义指纹库对插件描述信息的各类字段标识进行语义对齐，并在语义对齐后将同功能字段映射至统一的标准字段语义编码，完成归一化处理；

26、分析插件描述信息的复杂度熵值，基于复杂度熵值按照目标逻辑层级，对归一化后的插件描述信息进行拓扑式顺序重组，以将分散定义的参数属性按归属关系聚合至对应父级结构，完成顺序重组处理；

27、采用双滑动窗口粒度判别机制，分别设置标准粒度窗口与参考粒度窗口沿重组后的插件描述信息同步滑动，实时计算两个窗口内字段的信息熵差值；

28、在两个窗口间的信息熵差值大于或等于预设阈值时，判定当前区域字段粒度与标准粒度不匹配，并对插件描述信息进行属性聚合或层级拆分处理，以将所有插件描述信息的描述粒度统一至预设的标准字段粒度等级，输出标准化插件描述序列。

29、优选地，在构建人机界面插件适配框架内构建统一接口模型库，并结合插件能力注册表建立统一接口模型库与插件接口之间的接口映射规则，基于接口映射规则对调用请求进行处理，生成插件处理结果信息包括：

30、对画面业务操作与界面交互事件进行全量归集与分类，以得到待统一抽象的接口类型清单，按照接口描述结构对接口类型清单进行结构化组织，构建形成统一接口模型的标准数据结构，接口描述结构包括统一约定接口名称、输入参数结构、返回结果结构；

31、根据标准数据结构与统一接口模型库生成双端数据源，并利用接口类型与双端数据源建立接口映射关系与参数映射规则，得到接口映射规则写入接口映射规则表内进行存储；

32、基于统一业务调用入口接收调用请求，并在对调用请求执行校验处理后发送至人机界面插件适配框架，以确定行业接口适配组件，将行业接口适配组件与接口映射规则表结合获取插件接口调用请求分发至插件实例；

33、在插件实例接收插件接口调用请求后，解析插件接口调用请求的输入参数，并按照自身业务逻辑生成对应的插件处理结果信息返回至行业接口适配组件，得到插件处理结果信息，完成单次插件能力调用处理。

34、优选地，根据标准数据结构与统一接口模型库生成双端数据源，并利用接口类型与双端数据源建立接口映射关系与参数映射规则，得到接口映射规则写入接口映射规则表内进行存储包括：

35、将标准数据结构集中写入至统一接口模型库，并在统一接口模型库内为各统一接口分配唯一接口标识、配置对应检索方式，得到具备检索能力的统一接口模型库；

36、从统一接口模型库中提取统一接口定义信息，并从插件能力注册表中提取插件接口定义信息，将统一接口定义信息与插件接口定义信息作为双端数据源；

37、基于接口名称、接口类型或预设映射规则，对双端数据源进行匹配处理，并根据匹配结果建立统一接口与插件接口之间的接口映射关系；

38、基于匹配完成的统一接口分别对输入参数结构、返回结果结构进行对应关系分析，建立统一接口参数字段与插件接口参数字段的一一映射，得到参数映射规则；

39、根据接口映射关系与参数级映射规则，生成统一接口模型库与插件接口之间的接口映射规则，并将接口映射规则写入接口映射规则表内进行存储。

40、优选地，基于统一业务调用入口接收调用请求，并在对调用请求执行校验处理后发送至人机界面插件适配框架，以确定行业接口适配组件，将行业接口适配组件与接口映射规则表结合获取插件接口调用请求分发至插件实例包括：

41、在人机界面触发界面操作时，通过统一业务调用入口将请求信息封装为统一接口调用请求，并将统一接口调用请求按预设字段顺序组合为待校验数据；

42、采用摘要算法计算待校验数据的摘要值生成校验码，并将校验码写入统一接口调用请求的附加校验信息中，得到待发送调用请求发送至人机界面插件适配框架；

43、在人机界面插件适配框架接收待发送调用请求后，根据待发送调用请求在统一接口模型库内进行检索匹配，确定统一接口定义，并基于统一接口定义，确定行业接口适配组件；

44、行业接口适配组件根据待发送调用请求的接口名称，在接口映射规则表中进行检索匹配参数映射关系，并根据参数映射关系对统一接口调用请求的输入参数进行字段匹配、参数重组及数据类型转换处理，得到符合插件接口定义的参数结构；

45、基于转换后的参数结构生成插件接口调用请求，并将插件接口调用请求分发至对应行业类型的插件实例执行调用。

46、优选地，采用摘要算法计算待校验数据的摘要值生成校验码，并将校验码写入统一接口调用请求的附加校验信息中，得到待发送调用请求发送至人机界面插件适配框架包括：

47、加载目标初始链接变量作为摘要运算的起始基准值，并将待校验数据按目标单位拆分为若干运算分组，以起始基准值为起点，对各运算分组依次执行四轮主循环运算，以输出迭代完成的运算状态变量；

48、将若干运算状态变量进行拼接组合，生成目标长度的摘要值，并将摘要值确定为统一接口调用请求唯一绑定的防篡改校验码；

49、将防篡改校验码写入统一接口调用请求的附加校验信息字段，以使统一接口调用请求与防篡改校验码形成绑定关系，完成待发送调用请求封装；

50、将待发送调用请求发送至人机界面插件适配框架，并从附加校验信息字段中提取防篡改校验码，与重算校验码进行一致性比对，若比对一致则判定待发送调用请求未被篡改，可进入接口适配处理流程，若比对不一致则判定待发送调用请求数据异常，终止本次调用。

51、优选地，行业接口适配组件对插件处理结果信息进行封装后，发送至人机界面插件适配框架执行界面操作，并在操作过程中依据插件运行状态实现插件实例运行行为的按需控制包括：

52、行业接口适配组件接收各插件实例的插件处理结果信息，并对插件处理结果信息进行统一封装，生成统一接口返回结果，发送至人机界面插件适配框架；

53、人机界面插件适配框架接收统一接口返回结果实施分类汇总处理，并将汇总结果传输至人机界面，利用人机界面根据界面交互操作信息执行对应界面操作；

54、在人机界面运行过程中，根据各插件实例的运行状态信息建立插件运行状态表，并根据运行模式或业务场景从插件运行状态表内读取各插件实例对应的插件适用场景规则，确定需启用或禁用的插件实例，以实现插件实例运行行为的按需控制。

55、本发明的有益效果为：

56、1、本发明在人机界面系统中构建插件适配框架，并建立统一业务调用入口，接收界面操作及交互事件请求；在插件适配框架中建立统一接口模型库，对系统平台对外提供的业务接口及界面交互事件进行统一抽象定义；在插件接入过程中，通过插件描述信息解析插件接口列表及参数结构，生成插件能力描述信息，并写入插件能力注册表中进行统一管理；设计行业接口适配组件，通过接口映射规则将统一接口调用转换为对应插件接口调用；在人机界面执行操作时，通过统一接口生成调用请求，由插件适配框架根据接口映射关系将调用请求发送至对应插件实例执行处理，并对多个插件返回结果进行统一封装后反馈至人机界面执行界面展示；同时通过插件运行状态管理机制对插件启用状态进行控制，在不同系统运行模式下动态调整插件参与执行范围，实现了不同行业插件的灵活接入和扩展，具有良好的工程应用价值。

57、2、本发明基于统一接口模型的人机界面插件调用机制，在人机界面中建立统一接口模型库，对系统业务接口及界面交互事件进行统一抽象定义，人机界面通过统一接口向插件发起调用请求，实现系统平台与插件之间的解耦，同时通过为不同行业建立对应的接口适配组件，并在插件适配框架中维护统一接口与插件接口之间的映射规则，行业接口适配组件根据映射关系将统一接口调用请求转换为插件接口调用请求，实现不同接口规范插件在统一平台中的接入运行。

58、3、本发明在插件加载过程中获取插件描述信息并解析，生成插件能力描述对象并写入插件能力注册表，通过建立插件能力索引结构，实现插件能力的统一管理与快速定位，且当人机界面产生操作或交互事件时，通过统一业务调用入口生成统一接口调用请求，插件适配框架将调用请求发送至对应插件实例执行处理，并对多个插件返回结果进行统一封装与汇总后反馈至人机界面，由人机界面执行界面展示或交互操作。

59、4、本发明在插件适配框架中建立插件运行状态表，根据系统运行模式或业务场景动态调整插件启用状态，在插件调用过程中仅向处于启用状态的插件实例发送调用请求，实现插件执行范围的动态控制。

60、5、本发明通过在通用自动化平台的人机界面插件框架中引入插件适配层，对不同插件规范的接口定义、调用方式及参数组织形式进行统一抽象与转换，并建立统一的接口映射机制，在运行时完成插件调用适配，同时，在插件运行过程中引入统一的调度与管理机制，对插件的加载、调用及运行状态进行统一控制，使平台能够在不改变人机界面整体架构的前提下，实现多行业插件的统一接入与运行，降低插件开发与系统维护成本，提升系统的通用性、扩展能力及运行可控性。