2023工业互联网平台 工业设备数据字典通用要求.docx
工业互联网平台 工业设备数据字典通用要求目次前言III引言IV1 范围12 规范性引用文件13 术语和定义14 缩略语35 总则36 工业设备元数据结构36.1 工业设备元数据结构分类46.2 内容结构46.3 规则结构46.4 句法结构57 工业设备元数据分类57.1 工业设备元数据组成57.2 静态数据元数据57.3 动态数据元数据57.4 配置数据元数据58 工业设备数据字典58.1 静态数据数据字典58.2 动态数据数据字典68.3 配置数据数据字典69 工业设备数据字典标识规则6附录 A（资料性）8附录 B（资料性）11参 考 文 献12II工业互联网平台 工业设备数据字典通用要求1 范围本文件规定了基于工业互联网平台的工业设备数据字典的通用描述规则，包括工业设备元数据结 构、分类、描述方法、标识规则。本文件适用于不同类型工业设备数据字典的编制，以及作为工业互联网平台与工业设备之间、工业 互联网平台之间的数据内容与格式的参考依据。2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T3100国际单位制及其应用GB/T4754国民经济行业分类GB/T11457信息技术 软件工程术语GB/T18391.1信息技术 元数据注册系统(MDR)第1部分:框架GB/T20520信息安全技术 公钥基础设施 时间戳规范GB/T33863.3OPC统一架构 第3部分：地址空间模型GB/T33863.5OPC统一架构 第5部分：信息模型GB/T38555信息技术 大数据 工业产品核心元数据3 术语和定义GB/T 18391.1、GB/T 11457 和 GB/T 20520 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1数据字段 data field数据字段描述数据的某一类信息，如数据库的某一列数据的名称、数值大小等。3.2元数据结构 metadata structure元数据的组成部分。注：包括内容结构、规则结构、句法结构。3.3静态数据 static data静态数据是反映设备固有属性且相对不变的数据。11注：如设备名称、设备序列号、生产厂商名称。3.4动态数据 dynamic data动态数据是反映设备运行中随时间可变且通常可度量的数据。注：通常包括温度、压力、速度、电流等。3.5配置数据 configured data配置数据是与设备运行条件、环境以及设备数据采集与访问过程有关的设置和参数。注：通常包括安装位置、累计故障时间、累计运行时间、采样频率、采样时间、登录用户名、密码等。3.6工业设备元数据 equipment metadata描述工业设备数据的数据。注：分为静态数据元数据、动态数据元数据、配置数据元数据。3.7工业设备数据字典 industrial equipment data dictionary所有工业设备元数据的集合。3.8数据标识 data identification作为数据的唯一标识符，便于数据的关联。3.9质量戳 quality stamp标识数据实时值的质量状况。注：包括通道故障、采样偏差、量程超限、网络状态等质量信息。3.10采样频率 sampling frequency每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数。注：一般用赫兹（Hz）标识。3.11读写属性 read-write property数据的访问属性。注：通常分为只读、只写、可读写以及不可读写。3.12约束条件 constraints数据约束属性，向开发人员或数据使用人员表示数据的必要性。示例：约束条件可分为是（必须）、条件（条件必须）、否（不必须）。4 缩略语下列缩略语适用于本文件。SGML标准通用标记语言（Standard Generalized Markup Language） XML可扩展标识语言（Extensible Markup Language）JSON对象简谱（JavaScript Object Notation） TSA可信时间戳（Time Stamp Authority）5 总则在设备端，工业设备种类多样，由不同控制及数据采集模块得到的大量异构数据不宜直接输入工业 互联网平台。按照工业设备数据的特点，将其划分为静态数据、动态数据、配置数据三类，由同类型数 据共同属性得到静态数据元数据、动态数据元数据、配置数据元数据，所有元数据均由工业设备数据字 典中规范的内容结构、规则结构、句法结构组成的数据转换规则统一描述。异构数据经由工业设备数据 字典所处的数据接入单元转换为语义清晰、格式一致的工业数据，与平台应用端进行交互。工业设备数 据字典在工业互联网中的位置及作用见图1。工业设备数据具有多样性和差异性，当数据字典未规定某些工业设备数据的元数据时，可对数据字 典的元数据进行扩展。图 1 工业设备数据字典在工业互联网平台中的位置6 工业设备元数据结构6.1 工业设备元数据结构分类工业设备元数据结构由内容结构、规则结构、句法结构三部分组成。6.2 内容结构内容结构对组成工业设备元数据的数据元进行描述。6.3 规则结构规则结构规定内容结构中数据元的属性构成及设定规则，包括索引号、属性名称、字母名称、约束条件、数据来源、数据类型、数据精度、值域范围、表达格式、标准来源、数据单位、质量戳、时间戳、 读写属性、版本、属性说明、语义值等数据字段。a） 索引号每个数据元采用一个唯一的四位十六进制索引号，通过索引号可查找数据元的内容和规则。b） 属性名称每一个数据元的名称。c） 字母名称属性名称对应的字母名称。d） 约束条件向开发人员或数据使用人员表示属性的必要性，可分为是（必须）、条件（条件必须）、否（不必 须）。e） 数据来源描述数据获取的来源。f） 数据类型数据类型应符合 GB/T 33863.3 及 GB/T 33863.5 标准数据类型定义。g） 数据精度规定数据的表示精度。h） 值域范围规定数据的允许取值范围。i） 表达格式规定数据的表达格式。j） 标准来源参考的国家标准。k） 数据单位规定数据的单位，应符合 GB/T 3100 的规定。l） 质量戳标识数据实时值的质量状况，包括通道故障、采样偏差、量程超限、网络状态等质量信息。m） 时间戳使用数字签名技术产生的数据，签名的对象包括了原始文件信息、签名参数、签名时间等信息。n） 读写属性数据的访问属性，分为只读、只写或可读可写。o） 版本数据字典版本。p） 属性说明对属性的描述。q） 语义值描述属性的值所代表的含义。规则结构可根据工业设备数据的应用需求进行组合并支持在非通用应用中的扩展。6.4 句法结构句法结构约定描述元数据结构的语言格式，如 XML 结构、JSON 结构或者 C 语言。7 工业设备元数据分类7.1 工业设备元数据组成工业设备元数据由静态数据元数据、动态数据元数据、配置数据元数据组成。7.2 静态数据元数据静态数据是反映设备固有属性且相对不变的数据，如设备名称、设备序列号、生产厂商名称等。静态数据元数据是表达静态数据的基本结构，构成元数据的数据元内容和规则可按照工业设备元数据的结构规则进行扩展。7.3 动态数据元数据动态数据是反映设备运行中随时间可变且通常可度量的数据，如温度、压力、速度、电流等。动态数据元数据是表达动态数据的基本结构，构成元数据的数据元内容和规则可按照工业设备元数 据的结构规则进行扩展。7.4 配置数据元数据配置数据是与设备运行条件、环境以及设备数据采集与访问过程有关的设置和参数，包括设备安装 位置、累计故障时间、累计运行时间、采样频率、采样时间、登录用户名、密码等。配置数据元数据是表达配置数据的基本结构，构成元数据的数据元内容和规则可按照工业设备元数 据的结构规则进行扩展。8 工业设备数据字典8.1 静态数据数据字典静态数据数据字典包括静态数据元数据内容结构、规则结构、句法结构，是描述设备静态属性的数 据字典。8.1.1 静态数据元数据内容结构静态数据元数据内容结构包含设备名称、设备序列号、型号、生产厂商、生产日期、设备版本号、 高度等数据元。8.1.2 静态数据元数据规则结构静态数据元数据规则结构规定了组成静态数据元数据的数据元属性构成及设定规则，包括但不限于 表 1 中给出的数据字段。表 1 静态数据元数据的规则结构索引号属性名称字母名称数据类型约束条件表达格式属性说明语义值标准来源8.2 动态数据数据字典动态数据数据字典包括动态数据元数据内容结构、规则结构、句法结构，是描述设备动态属性的数 据字典。8.2.1 动态数据元数据内容结构动态数据元数据内容结构包含设备运行过程中的温度、压力、速度、电流等数据元。8.2.2 动态数据元数据规则结构动态数据元数据规则结构规定了组成动态数据元数据的数据元属性构成及设定规则，包括但不限于 表 2 中给出的数据字段。表 2 动态数据元数据的规则结构索引号属性名称字母名称数据来源数据类型数据精度数据单位时间戳质量戳取值范围读写属性版本属性说明语义值8.3 配置数据数据字典配置数据数据字典包括配置数据元数据内容结构、规则结构、句法结构，是描述设备配置属性的数 据字典。8.3.1 配置数据元数据内容结构配置数据元数据内容结构包含设备安装位置、设备树设置、操作人员、维护人员等数据元。8.3.2 配置数据元数据规则结构配置数据元数据规则结构规定了组成配置数据元数据的数据元属性构成及设定规则，包括但不限于 表 3 中给出的数据字段。表 3配置数据元数据的规则结构索引号属性名称字母名称数据来源数据类型数据精度数据单位时间戳属性说明9 工业设备数据字典标识规则工业设备数据字典标识是工业设备元数据中数据元的唯一标识符，由设备码和索引号组成。标识规 则为：a） 设备码：由4位16进制数字组成，0x0001代表通用要求、0x0002代表高炉设备、0x0003代表数控 机床设备，0x0004代表电力设备；b） 索引号：由4位16进制数字组成。执行互理解和互操作时，利用数据的标识内容检索工业设备数据字典获取数据元信息，理解数据的 语义和规则。附录A（资料性）工业设备元数据描述示例A.1 静态数据元数据描述示例静态数据元数据描述示例见表 A.1。表 A.1 静态数据元数据描述索引号属性名称字母名称属性说明数据类型数据单位约束条件表达格式标准来源设备名称Device name设备的中文名称字符串-是由描述设备名称的中文组成-设备序列号Device SerialNumber设备出厂编号字符串-是-型号Device Size设备型号信息字符串-是-生产厂商Manufacture注册登记的生产厂商名称字符串-是-GB/T38555-2020生产日期Production Date描述设备的生产时间字符串-是采用 GB/T 7408 规定的日历日期-设备版本号DeviceVersion设备系统版本号字符串-否-高度Height设备高度浮点型米否-.A.2 动态数据元数据描述示例动态数据元数据描述示例见表 A.2。表 A.2 动态数据元数据描述索引号属性名称字母名称数据来源数据类型数据精度数据单位时间戳质量戳取值范围读写属性版本属性说明温度Temper ature浮点型-2020-09-25-00:00:00216 Good,Local Override-可读写-压力Pressure浮点型kPa2020-09-25-00:00:008 Bad, Not Connected-可读写-速度Speed浮点型-m/s2020-09-25-00:00:00-可读写-电流Current浮点型-A2020-09-25-00:00:00-可读写-A.3 配置数据元数据描述示例配置数据元数据描述示例见表 A.3。表 A.3 配置数据元数据描述索引号属性名称字母名称数据来源数据类型数据精度数据单位时间戳属性说明安装位置InstallationP osition设备ID.变量 ID字符串0-2020-09-25-00:00:00-安装时间Installation Time设备ID.变量 ID时间型0-2020-09-25-00:00:00-设备从属关系设置DeviceTree Settings设备ID.变量 ID字符串0-2020-09-25-00:00:00-操作人员Operator设备ID.变量 ID字符串0-2020-09-25-00:00:00-维护人员Maintenanc e Staff设备ID.变量 ID字符串0-2020-09-25-00:00:00-运行参数配置OperationPa rameterConf iguration设备ID.变量 ID数值型2-2020-09-25-00:00:00-工艺参数配置ProcessPara meterConfig uration设备ID.变量 ID2-2020-09-25-00:00:00-采集频率Sampling Frequency设备ID.变量 ID数值型0Hz2020-09-25-00:00:00-采集周期SamplingTi me设备ID.变量 ID数值型0s、min2020-09-25-00:00:00-传感器配置SensorConfi guration设备ID.变量 ID数值型或字符型0-2020-09-25-00:00:00-网关配置GatewayCo nfiguration设备ID.变量 ID数值型或字符型0-2020-09-25-00:00:00-用户名UserName设备ID.变量 ID字符串0-2020-09-25-00:00:00-密码Password设备ID.变量 ID字符串0-2020-09-25-00:00:00-类型Type设备ID.变量 ID字符串0-2020-09-25-00:00:00-创建时间CreationTi me设备ID.变量 ID时间型0-2020-09-25-00:00:00-表 A.3 配置数据元数据描述（续）索引号属性名称字母名称数据来源数据类型数据精度数据单位时间戳属性说明角色Role设备ID.变量ID字符串0-2020-09-25-00:00:00-波特率BaudRate设备ID.变量ID数值型0-2020-09-25-00:00:00-数据位DataBits设备ID.变量ID数值型0-2020-09-25-00:00:00-校验Parity设备ID.变量ID字符型0-2020-09-25-00:00:00-停止位StopBits设备ID.变量ID数值型0-2020-09-25-00:00:00-超时时间TimeOut设备ID.变量ID数值型0-2020-09-25-00:00:00-B.1 JSON 表达模板附录B（资料性）工业设备元数据的句法结构"TN":"变量名 1","ID":数据标识, "DN":"设备名称", "DT":数据类型,"V":值,"QS":质量戳,"TS":"时间戳","TN":"变量名 2","ID":数据标识, "DN":"设备名称", "DT":数据类型,"V":值,"QS":质量戳,"TS":"时间戳"B.2 JSON 表达示例"TN":"温度", "ID":3,"DN":"test", "DT":4,"V":28,"QS":192,"TS":"2020-04-12 01:34:06.633","TN":"湿度", "ID":4,"DN":"test", "DT":4,"V":0.5,"QS":192,"TS":"2020-04-12 01:34:06.633"
