UML2OPCUA模型转换研究及在分布式建筑能耗管理系统的应用

发布时间：2020-05-06 13:49

【摘要】：随着工业自动化及物联网等领域的快速发展,传统的OPC技术暴露出很多不足。因此,OPC基金会发布了一种跨平台、具有丰富且可扩展信息模型的OPC UA统一通信规范,能更加安全可靠的实现信息模型层次的互操作。但是,OPC UA信息建模本身非常复杂,并且OPC UA建模工具很少,也没有完全可操作的OPC UA建模开源项目。同时,UML已扩展到了OPC UA的应用领域,在同一领域中使用两种不同规范会导致兼容性问题。因此,UML到OPC UA信息模型的转换很有意义。本课题提出了一种基于元模型的UML到OPC UA模型转换方法。其主要工作包括以下四个方面:(1)OPC UA统一架构及模型转换方法的研究。针对OPC UA特有的信息建模能力,重点研究了相关的地址空间模型及信息模型规范。对当前主要的模型转换方法进行了对比分析,深入研究了基于元模型的ATL模型转换框架,为后续UML到OPC UA模型转换研究做铺垫。(2)UML到OPC UA模型转换的研究。针对OPC UA信息建模本身的复杂性及与UML在同一领域使用导致的兼容性问题,本课题提出了一种基于元模型的UML到OPC UA模型转换方法。重点研究了UML和OPC UA的元模型,严格分析它们在数据实体、数据类型及关联关系之间的映射关系,并基于映射关系定义了ATL模型转换算法。最后对算法进行了简单实例验证,结果表明该算法具有可行性和重用性。(3)UML到OPC UA模型转换算法在建筑能耗管理系统中的应用。为了解决系统直接使用OPC UA建模的复杂性,首先对系统的设备空间关系进行了UML类建模。其次使用本文提出的UML2OPCUA模型转换算法将其UML模型转换为对应的OPC UA模型,再次验证了算法的可行性及准确性。最后,基于生成的OPC UA信息模型,设计实现了OPC UA服务器地址空间主要功能,为系统底层能耗数据采集做准备。(4)基于OPCUA信息模型的分布式建筑能耗管理系统设计与实现。首先,对系统的整体架构及技术架构进行了详细设计。其次,主要设计实现了系统底层数据采集服务、分布式海量能耗数据接收及存储模块功能。最后,对系统Web端的功能进行了设计实现,清晰友好的展示出具体建筑能耗信息,为本校节能优化提供有效参考。图65幅,表4个,参考文献65篇。
【图文】：

所有 UML 类图实例都要满足该元模型定义的规则。图 3-17 UML 类图元模型与图 3-17 相对应的 UML 类图元模型 XMI 文件内容如图 3-18 所示。图 3-18 UML 类图元模型表示

Eclipse 下新建一个 EMF 工程，首先创建 UML 类图元模型，并将其Class.ecore，它以 XMI 文件形式存储。UML 类图元模型使用 Ecore 表示示。由图可知，该元模型与文中定义的 UML 类图元模型是一致的。并UML 类图实例都要满足该元模型定义的规则。图 3-17 UML 类图元模型图 3-17 相对应的 UML 类图元模型 XMI 文件内容如图 3-18 所示。
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU111.195

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本文编号：2651366