一種描述事物空間屬性並基於所述描述進行查找的方法與流程

2023-05-03 06:29:36

本發明涉及一種對工業項目或生產進行監控和管理的方法，尤其涉及一種描述事物空間屬性並基於所述描述進行查找的方法。

背景技術：

資料庫發展到今天，經歷了層次、網狀、關係型和非關係型資料庫。資料庫已經成為數據存儲和查詢必不可少的系統，現在，也有一些所謂的時空資料庫，也是主要是GIS(地理信息系統)借用關係庫進行數據存儲。關係資料庫是建立在關係模型基礎上的資料庫，藉助於集合代數等數學概念和方法來處理資料庫中的數據。現實世界中的各種實體以及實體之間的各種聯繫均用關係模型來表示。關係模型就是指二維表格模型，因而一個關係型資料庫就是由二維表及其之間的聯繫組成的一個數據組織。當前主流的關係型資料庫有Oracle、Microsoft SQL Server、MySQL等。

在工業生產監控和管理領域，有SCADA監控、實時資料庫、關係庫、也有開源非關係庫的應用，還沒有一種資料庫能提高這幾種資料庫的功能，而且是可以組態實現的。資料庫(Database)是按照數據結構來組織、存儲和管理數據的倉庫。空間資料庫指的是地理信息系統在計算機物理存儲介質上存儲的與應用相關的地理空間數據的總和，一般是以一系列特定結構的文件的形式組織在存儲介質之上的。

目前眾多的空間資料庫標識空間信息都是採用存儲坐標信息來支持空間信息，加上使用一個自增長ID(Identity，序列號)來提供索引，在搜索上需要依靠空間結構算法來實現。為解決上述問題，現在很多專利通過使用更加簡單的空間索引技術，能夠簡化空間資料庫欄位結構，節省佔用的存儲空間。

中國專利(CN102622349B)公開了一種空間位置信息資料庫的處理方法，其特徵在於，該空間位置信息資料庫的處理方法包括：獲取一空間位 置的坐標數據；根據所述坐標數據生成與所述空間位置對應的空間位置信息編碼；在空間位置信息資料庫中存儲所述空間位置信息編碼，將所述空間位置信息編碼作為所述空間位置在所述資料庫中的索引和位置信息。。上述方案中，存在的問題是：(1)對空間描述準確度、精確度不夠高，比如對工廠中某一設備上部、底部無法準確、區分描述；(2)空間解析和編碼對於數據的查詢和調用不方便，比如查看工廠鍋爐工作情況，還需要去找該鍋爐對應的編碼，不能直接進行查詢；(3)當物理位置更新改變後，資料庫沒有動態更新。

關係型資料庫是存儲在計算機上的、可共享的、有組織的關係型數據的集合。關係型數據是以關係數字模型來表示的數據，關係數學模型中以二維表的形式來描述數據。在使用關係型資料庫存儲信息的應用系統中，存在大量的多維度查詢，這類查詢提供了多種維度的查詢條件供使用者輸入，同時使用者需要簡單、快速、智能地檢索到需要的信息。對資料庫查詢的優化方法主要有以下幾種：(1)合理利用索引：對關係資料庫中的數據表，按被查詢欄位創建獨立有序的存儲結構，類似給書籍創建目錄，以空間換取時間，提高查詢性能。(2)冗餘關係數據：關係資料庫中的數據結構設計需遵循一定的規範，以確保數據的完整性和一致性，而適當採取反向規範化，在二維表中冗餘存儲其它相關表中信息，以減少查詢時的關聯關係，提高查詢性能。(3)分離存放海量數據：對於海量數據，按某些數據進行分類獨立存儲，如電話號碼信息按所屬地區分別存儲，增加了業務邏輯複雜程度，提高了應用程式的設計難度以及數據維護難度，但縮小了查詢範圍，可以提高查詢性能。

中國專利(CN100483411C)公開了一種關係型資料庫中信息檢索方法，包括步驟：構造維度縮減策略樹並置於資料庫系統中，所述維度縮減策略樹包括至少一個子節點和至少一個根節點，每個子節點至少包含本節點編號標識信息及查詢條件組合信息和下級子節點編號；當按用戶查詢條件檢索所述資料庫未得到所需數據時，根據維度縮減策略樹依次構造新的查詢條件；按照新的查詢條件檢索資料庫直到得到所需的數據或查詢到維度縮減策略樹的根節點返回無所需數據的信息。本發明還公開了一種關係型資料庫中信息檢索裝置，包括：查詢條件獲取單元，查詢結果輸出單元，策略樹存儲單元 和查詢操作單元。利用該發明，可以提高資料庫檢索效率。然而，該專利存在的問題是：查詢和調用數據時需要特定的編號標識信息，在某些領域，比如工業過程控制領域，設備和過程參數的類型和數量都很多，使用編號查詢數據很不方便。這是傳統關係資料庫始終存在的問題——每個對象必須通過唯一對應的標識碼才能檢索到對應的數據。如果有一種方法能直接通過設備的位置或者過程參數所在的時間點進行檢索，檢索效率會提高很多。

技術實現要素：

針對現有技術缺陷，本發明提供了一種描述事物空間屬性並基於所述描述進行查找的方法，所述描述事物空間屬性的方法為依據待描述事物的空間狀態實現待描述對象的空間信息標註，具體為：

通過空間對象編輯器加載地理信息坐標系，並基於待描述事物所在地理位置信息和空間狀態信息通過矩形、不規則多邊形、點和折線建立多級空間對象，基於多級空間對象實現多層級結構待描述事物各組成元素的空間信息標註；並依據待描述事物的空間對象信息實現事物的查找。

根據一個優選的實施方式，所述空間信息標註過程為：通過空間對象編輯器加載地理信息坐標系，並基於待描述事物所在地理位置繪製一個root根節點的空間範圍，在root根節點範圍內用矩形、不規則多邊線、點和折線繪製一個空間對象以得到待描述事物的第一級空間對象；

基於上一級空間對象，用矩形、不規則多邊線、點和折線逐級實現待描述事物的組成元素的空間繪製過程以得到所述組成元素對應等級空間對象；

將待描述事物的空間狀態與空間對象中各級空間對象相對應匹配，從而實現對多級和/或多層次待描述事物的空間信息標註。

根據一個優選的實施方式，所述待描述事物的空間屬性是基於生產工業過程自定的多層級結構；

上一級空間對象為次級空間對象的父對象，次級空間對象為上一級空間對象的子對象；所述子對象具有一個父對象，所述父對象包括至少一個子對象。

根據一個優選的實施方式，所述空間對象是對待描述事物的空間屬性的描述，所述空間對象包括待描述事物的空間形狀、空間範圍和空間位置的描 述。

根據一個優選的實施方式，所述基於事物空間屬性的描述進行查找的方法具體為：基於包含空間形狀、空間範圍和空間位置的所述多級和/或多層次待描述事物的空間對象信息進行檢索。

根據一個優選的實施方式，所述空間形狀是待描述事物物理形狀，所述待描述事物物理形狀通過幾何的點、線、面實現所述空間形狀的描述。

根據一個優選的實施方式，所述空間範圍是待描述事物包絡，所述待描述事物包絡通過矩形或立方體來表示；並通過所述待描述事物的空間形狀計算出空間範圍的長、寬、高。

根據一個優選的實施方式，所述空間位置是描述待描述事物在空間上所處的位置信息，所述位置信息包括精確位置信息和邏輯位置信息；

所述精確位置至少為待描述事物的地理坐標位置，所述邏輯位置為待描述事物中各組成元素的位置信息和/或關係，其中，包括同級空間模型之間位置關係與不同級空間模型的位置關係。

根據一個優選的實施方式，所述待描述事物包括靜態對象和動態對象，所述靜態對象包括待描述事物的精確位置處於靜態和/或邏輯位置處於靜態；所述動態對象包括待描述事物的精確位置處於動態和/或邏輯位置處於動態；

所述待描述事物的邏輯位置信息包括所述待描述事物的邏輯位置定義信息以及邏輯位置關係信息，所述待描述事物的邏輯位置定義為通過自然語言實現對待描述事物的標記；所述待描述事物的邏輯位置關係信息包括位置的隸屬關係和/或層次關係。

根據一個優選的實施方式，所述描述事物空間屬性並實現事物查找的方法可基於如下裝置實現，具體為：

通過空間對象編輯器建立多級空間對象，並將待描述事物各組成元素對應的多級空間對象按時間屬性分別儲存於實時數據單元、歷史數據單元和計劃數據單元；用戶通過待描述事物的空間對象信息基於交互模塊實現事物的查找。

本發明的有益技術效果：

(1)本發明通過空間形狀、空間範圍和空間位置實現了對待描述事物的空間模型化，不僅實現了待描述事物的精確位置信息描述，同時是實現了待描述事物的邏輯位置的描述。

(2)本發明通過對事物邏輯位置的描述，使得對事物位置信息的查找不再需要依靠經度、緯度和海拔信息，僅靠其名稱或其它定義信息即可完成對事物位置的查詢。同時，基於事物邏輯位置的描述信息，可實現其隸屬關係的查詢。

(3)同時，還可通過本發明實現事物動態精確位置和/或動態邏輯位置的記錄與更新，從而實現事物歷史位置追溯查詢和實時位置查詢功能。

具體實施方式

下面結合實施例進行詳細說明。

本發明提供了涉及一種描述事物空間屬性並基於所述描述進行查找的方法。該方法通過一種時空資料庫來實現。所述時空資料庫儲存有企業或具體項目的生產過程中的計劃、實時和歷史數據，分別對應三個資料庫，所述三個資料庫用於存儲企業未來計劃數據，生產實時數據和歷史數據記錄。每個數據包含時間和空間屬性。所述時空資料庫內部至少分成三個資料庫：歷史數據、實時數據、計劃數據。實時資料庫用來存儲當前系統的實時值；歷史資料庫根據配置的條件進行歷史數據的存儲；計劃資料庫用於存儲計劃數據。描述事物空間屬性並實現事物查找的方法可基於如下裝置實現，具體為：通過空間對象編輯器建立多級空間對象，並將待描述事物各組成元素對應的多級空間對象按時間屬性分別儲存於實時數據單元、歷史數據單元和計劃數據單元。用戶通過待描述事物的空間對象信息基於交互模塊實現事物的查找。所述實時數據單元至少儲存有實時資料庫。所述歷史數據單元至少儲存有歷史資料庫。所述計劃數據單元至少儲存有計劃資料庫。所述交互模塊至少包括例如鍵盤、滑鼠、觸控螢幕顯示器、語音輸入輸出設備和圖像輸入輸出設備。

描述生產數據的時間維度分為過去、現在和未來。所述三種資料庫的數據存儲與實現方式皆不相同。其中，計劃資料庫針對同一時間和空間包含有多個數據內容或多個數據版本。其中多個數據內容或多個數據版本涉及針對 不同的實時數據所對應的不同計劃數據。其中涉及實時數據的觸發或匹配過程。所述計劃資料庫基於實時數據完成數據觸發或匹配過程，從而實現對應觸發數據的匹配計劃數據。其中，實時數據具有很高的實時性，每秒對應刷新的上百萬條記錄的實時數據，對於沒有及時刷新的數據會有新鮮期的限制。歷史數據多數為時序數據，所述時序數據可以做壓縮並儲存，當然也有業務數據的非壓縮存儲。

時空資料庫通過三段時間維度來描述生產監控管理的數據信息，通過一個庫解決多種系統應用的問題，可以降低用戶的投資和系統的維護成本。不同於按照層次庫的按ID檢索還是關係庫的SQL查詢，數據查詢時按照時間和空間查詢某個模型的對象，這種查詢方式是用戶最為熟悉的方式，很自然也很方便。所示時空資料庫對用戶要管理的事物進行抽象總結，每個事物都是一個數據對象來進行存儲，事物的相似性決定了他們可以來自同一個模型，但是事物也有差異性和事物變遷，通過模型的版本可以實現對事物存儲的管理，在查詢時不僅能查當前事物的數據還能查到事物變遷，這些在使用時空資料庫都可以通過版本控制實現。

所述資料庫存儲的數據包含有時間和空間屬性，時間是對象不可分割的屬性。例如，一個工程或項目，如果時空體系發生變化，意味著工程或項目的重建。時間和空間都有位置、長度(粒度)。例如，生產批次就是一種長度，某個車間第一批次的信息。不用去寫某個時間段去獲取可能的批次信息。因為本發明的空間信息，在展示數據的時候我們可以通過空間展示函數直接以地理信息的形式展示出來。同一模型實例化的對象，如果他們的時間位置、空間位置、時間長度、空間長度都相同，那麼他們一定是同一對象。

所述時空資料庫實施過程包括對事和/或物或數據的建模過程以及對模型進行實例化過程。模型可以很好解決相同結構數據對象的描述，通過模型可以快速實例化，面向對象編程是對一類對象本身的抽象表達和描述。在組態軟體行業，數據模型的應用非常廣泛，有的模型本身也有一些簡單的計算邏輯，這只是解決了模型內部成員的計算，模型和模型之間沒有實現計算，在實際應用過程中不僅要計算模型內部的計算還有模型之間的計算。

所述對事和/或物或數據的建模過程，包括空間建模過程和時間建模過程。所述空間建模過程包括依據待管理對象的空間狀態對其進行模型化。即： 依據待描述對象的空間狀態確定多級空間對象。優選地，通過空間對象編輯器加載地理信息坐標系，所述地理信息坐標系可以是谷歌地圖、百度地圖等電子地圖。例如，通過空間對象編輯器加載谷歌地圖或者百度地圖，基於工廠所在地理位置繪製一個Root根節點的空間範圍，在Root根節點的空間範圍內用矩形/不規則多邊線/點/折線來繪製一個空間對象以得到第一級空間對象。優選地，在第一級空間對象內用矩形/不規則多邊線/點/折線來繪製一個空間對象以得到第二級空間對象，直至第n-1級空間對象，即是，在第n-1級空間模型內用矩形/不規則多邊線/點/折線來繪製一個空間對象以得到第n級空間對象。將待描述對象的空間狀態與空間模型相對應匹配，從而實現對整個項目的工廠、車間和產生線甚至機械設備的空間信息標註。

所述空間對象是一種層級的關係，空間對象最主要的特點是子對象的範圍不能超過父對象。一個父空間對象可以有多個子級空間對象，一個子級空間對象只能有一個父空間對象。空間對象是對物理對象的空間屬性的描述，即是，所述空間對象包括物理對象的空間形狀、空間範圍和空間位置的描述。所述空間除了表達實際的物理對象的實際空間位置也可以表達一個單位的管轄範圍，比如某個集團，他是由若干分公司構成，這些分公司下有若干個工廠構成。每個工廠有實際的空間位置，分公司雖然有公司大樓，但是分公司的空間範圍是工廠和大樓的外邊輪廓。集團的空間範圍是多有分公司的外邊輪廓。

空間是一種位置屬性的定位，所有事物都是由時間和空間構成，空間最主要還是有空間粒度、空間範圍、空間位置等屬性。空間屬性都是為了描述動靜態對象的空間信息存在的。不僅僅是描述空間對象的繪製過程。

根據一個優選的實施方式，通過空間對象編輯器加載地理信息坐標系，所述地理信息坐標系可以是谷歌地圖、百度地圖等電子地圖，也可以是手動輸入的坐標體系。根據空間屬性將待標註事物信息標註至圖層的相應位置，同時標註事物的經度、緯度和海拔的空間屬性信息，以及標註事物固有屬性。所述信息標註過程包括文字標註與圖形標註，其中圖形標註過程，用戶可以用矩形/不規則多邊線/點/折線來繪製一個空間對象，這個空間對象就對應的是第一級空間模型，例如工廠，繪製完工廠，可以把工廠這個圖形放大，在裡面再繪製車間，或者導入工廠CAD圖紙，從而實現對整個項目的工廠、 車間和產生線甚至機械設備的空間信息標註。根據另一個實施方式，還可以通過地名、路標等方式實現事物的空間位置標註，例如第一車間、第二流水線、第三工位、鍋爐房、鍋爐控制室、鍋爐值班室、鍋爐備用件庫房、鍋爐頂部、鍋爐底部、備件在鍋爐房內的具體位置等。從而避免空間坐標標記複雜和檢索複雜的特性。

基於空間對象，用戶可以實現通過事物的經度、緯度和海拔的空間屬性信息完成對應位置事物的檢索，從而查看該位置事物的歷史信息、實時信息以及計劃信息。同時，用戶也可以直接通過事物的邏輯位置信息，例如地名、路標等方式實現事物的空間位置標註。具體可以是：第一車間、第二流水線、第三工位、鍋爐房、鍋爐控制室、鍋爐值班室、鍋爐備用件庫房等事物的邏輯位置描述實現事物查找。

計算模型和數據模型也是構成所述時空資料庫的基礎模型，所述時空資料庫中包含開發時的模型庫和工程庫，運行時的實時、歷史、計劃庫和計算引擎。信息系統建設分為解決方案階段和工程階段，解決方案階段主要是在模型庫進行數據模型和計算模型的定義，工程階段在客戶現場安裝工程庫，加載模型庫的相關數據模型和計算模型以後再實例化對象，這些對象被指定在某個機器節點運行，這些機器節點會自動安裝部署我們的實時庫、歷史庫和計劃庫以及計算任務。

所述數據模型的構建是對現實世界管理事物的抽象描述。事物具備時間和空間的固有屬性，監控的系統有安全權限的要求。所以，數據模型的基礎屬性包括名稱、安全模型、時間模型、空間模型、數據方向、存儲方式、創建人、創建時間、修改時間等構成。基礎屬性是固有的，不需要用戶單獨創建，有的屬性是自動生成的如創建人、創建時間和修改時間，有的必須配置，未完成配置的數據模型不能正常使用。數據模型的成員是用戶自定義的，成員有名稱、類型、單位、初值。成員的類型由系統提供，讓用戶選擇，成員類型包含時間、空間、數字、資源、枚舉、音頻、視頻、文件等一系列客觀數據，如果一個計劃既有數字信息，又有音視頻信息，我們就可以定義這個計劃數據模型的多個成員的類型分別是int，float，音頻和視頻、文件等。

每個模型都有唯一的時間粒度和空間粒度，以一個計劃數據為例，描述的是一條生產線班次計劃，生產線模型和班次模型是實現定義的空間模型和 時間模型，模型確定以後在工程階段假設生產線模型有3條生產線對象，班模型有甲乙丙三班。那麼數據模型只能實例化3條生產線3個班組共計9個計劃數據對象，不能實例化其他時空粒度的計劃。模型的時間粒度和空間粒度確定以後不能再進行修改，只有修改了屬性或者變更成員才會生成新的模型版本。

所述數據模型的成員變更，除時間和空間以外的屬性發生變更就會產生新版本。時空資料庫允許一個模型存在多個版本。以車間的生產設備舉例，在實際生產過程中，會面臨設備的升級，升級的設備變得更智能，採集的信息更完整，這時描述這個設備的模型就產生新的版本，但是不是全部設備都升級，所以會出現一部分設備是老版本，一部分設備是新版本。數據模型出現新版本，相應的計算模型也會有新版本，計算的邏輯要處理不同版本對象的計算公式。

計算模型是用於處理數據模型的計算關係、屬於關係和傳輸關係。計算關係是時間和空間粒度發生變化，例如，一個日計劃分解分班計劃。屬於關係是多個子對象合成了父對象，比如一個主物料數據和一個零件數據合成一個半成品數據，這也是計算。傳輸是對象的時空粒度不變但是位置發生變化，比如原料數據從庫房運輸到線邊庫、半成品從一個工序移動到另一個工序，這是對象的位置發生變化。

所述計算模型本身也具備時間模型和空間模型基本屬性，確定了計算模型的時空屬性，所述計算模型只能計算小於等於這個時空粒度的數據模型，而且計算裡直接按照計算模型的粒度範圍去查看相關的數據模型。除了名稱、時空、版本、安全固有屬性，計算模型也有成員和通道和計算邏輯，計算模型的成員只是某個簡單數據類型，可以保存計算用到的最後一個值，因為計算模型有時間和空間模型，計算模型和計算模型就有父子關係，比如年計劃制定計算模型是月計劃制定計算模型的父，父計算模型可以直接操作子計劃模型的成員也就是給成員設值，子不能給父設值。計算通道除了可以是數據類型還可以是數據模型，所述計算通道為一個數組或者一個數據緩存區，計算向資料庫訂閱查詢數據會存在數據通道內，計算和計算之間傳輸數據也是傳輸到通道裡。計算通道分系統通道和自定義通道，系統通道有系統消息通道、滑鼠通道、鍵盤通道等，這些主要處理系統異步消息和緩存圖形 數據。自定義通道可以是存放模型定義、對象定義和對象數據，一個通道只能選擇一種類型，一般我們系統運行起來通道主要存儲計算查詢的數據。通道是計算對象接收異步消息和計算所需數據必不可少的組成部分。

父計算設置子計算的成員，一個計算是另一個計算的父，那麼這個父計算時間或者空間一定是子計算的時間或者空間的父。計算可以把數據傳輸到另一個計算的通道。計算可以訂閱、查詢、連接實時、歷史、計劃、工程庫的數據。其中實時、歷史、計劃庫只是數據，工程庫是模型、對象的定義，而且工程庫的模型只能訂閱和查詢不能連接修改，實時歷史和計劃庫的數據可以連接修改也可以查詢和訂閱。數據的連接相當於鎖定，鎖定的數據值還可以被訪問但是不能被其他人連接修改，只有別人修改完產生了新的數據版本以後斷開了這個數據的連接第三方才可以進行連接操作。

系統運行過程中，用戶通過配置界面指定實時伺服器、歷史伺服器、計劃伺服器。各個伺服器客戶端自動將數據發給對應的伺服器，例如實時數據客戶端將本系統產生的實時數據傳送給實時數據伺服器，實時數據伺服器上會自動在實時資料庫中創建表格，並將相關數據存儲到對應的實時伺服器上創建的實時資料庫中。歷史資料庫和計劃資料庫也如前述實時資料庫的數據採集方式採集數據。

根據一個優選的實施方式，對於同一個實時模型可以有多個數據版或數據類型實現多個對象的實例化。例如，一個車間做升級，新老系統並存，新老系統即是使用的一個模型的兩個版本，時空資料庫對這兩個版本下的系統對象進行監控，如果某個對象升級，切換到新的版本，在歷史存儲的時候，會存儲每個版本對應的歷史記錄。對歷史數據的回放，不僅能看到每個系統的歷史數據，而且還能查看歷史變遷。例如車間採集模型為V1版本，只支持採集溫度和溼度兩個參數。基於所述V1版本的採集模型建立了第一車間的對象，採集到溫度和溼度的值存儲到歷史資料庫中，歷史庫中也會記錄對應的模型的版本。運行一段時間後，現場系統升級，除了要採集溫度和溼度，還需要採集壓力，那麼採集模型升級為V2版本，增加了壓力的參數。第一車間對象升級後，第一車間實現採集溫度、溼度和壓力三個值，並把對應的值存儲到資料庫中。在歷史庫中，將記錄第一車間不同版本情況下產生的歷史數據。

實施例1

以事物的空間屬性描述和查找為例。描述事物空間屬性的方法為依據待描述對象的空間狀態實現空間信息標註。所述待描述事物的空間屬性是基於生產工業過程自定的多層級結構；上一級空間對象為次級空間對象的父對象，次級空間對象為上一級空間對象的子對象；所述子對象具有一個父對象，所述父對象包括至少一個子對象。例如，待描述事物為以一個集團化公司，則將空間粒度分為總公司、分廠、車間(庫房)、生產線、工序、工位、設備等，其中，通過空間對象編輯器加載谷歌地圖或者百度地圖，並在地圖配置裡選擇設定相應的坐標系，基於總公司所在地理位置繪製一個Root根節點的空間範圍，在Root根節點的空間範圍內用矩形/不規則多邊線/點/折線來繪製一個空間對象以得到總公司的第一級空間對象。在第一級空間對象內用矩形/不規則多邊線/點/折線來繪製一個空間對象以得到關於分廠的第二級空間對象。在第二級空間模型內用矩形/不規則多邊線/點/折線來繪製一個空間對象以得到關於某車間的第三級空間對象。因以此方法，實現對生產線空間對象、第幾道工序的空間對象、工位空間對象、設備空間對象甚至具體零部件空間對象的描述。

根據一個優選的實施方式，加載的地圖放大以後，不能顯示具體的工廠車間，需要在地圖上標出大概的位置，除了通過繪製空間對象的位置信息外，還可以通過導入工廠或車間地圖CAD文件，按照工廠或車間布局描繪空間對象的位置信息。描繪的地理信息的相對布局和CAD的線框一一重合。同時，在空間對象列表顯示對象清單中屬性欄可以看到待描述對象的屬性信息，包括對象名稱、位置、大小。空間對象對應的子空間對象，空間對象的父空間等。

空間對象是對待描述事物的空間屬性的描述，所述空間對象包括待描述事物的空間形狀、空間範圍和空間位置的描述。也即是實現待描述事物的形狀、大小和位置的描述。所述空間形狀是待描述事物物理形狀，所述待描述事物物理形狀通過幾何的點、線、面實現所述空間形狀的描述。所述空間範圍是待描述事物包絡，所述待描述事物包絡通過矩形或立方體來表示；並通過所述待描述事物的空間形狀計算出空間範圍的原點，長、寬、高。所述空 間位置是描述待描述事物在空間上所處的位置信息，所述位置信息包括精確位置信息和邏輯位置信息。所述精確位置至少為待描述事物的地理坐標位置，所述邏輯位置為待描述事物中各組成元素的位置信息和/或關係，其中，包括同級空間對象之間位置關係與不同級空間對象的位置關係。

所述待描述事物的邏輯位置信息和/或關係包括所述待描述事物的邏輯位置定義信息記憶邏輯位置關係信息，所述待描述事物的邏輯位置定義為通過自然語言實現對待描述事物的標記，所述對待描述事物的自然語言標記可以是將待描述事物標記為第一集團公司、第一分廠、第一車間、第一流水線、第一工位等信息。所述待描述事物的邏輯位置關係信息包括位置的隸屬關係和/或層次關係。例如，將待描述事物的空間狀態與集團化公司的空間對象相對應匹配，實現工廠、工廠下設車間、車間裡的產生線和機械設備的空間信息標註。所述待描述事物包括靜態對象和動態對象，所述靜態對象包括待描述事物的精確位置處於靜態和/或邏輯位置處於靜態。所述動態對象包括待描述事物的精確位置處於動態和/或邏輯位置處於動態。例如，所述動態對象可以是設備或設備上的零部件。所述設備或設備上的零部件的精確位置可以是地圖上的經度、緯度和海拔等位置信息。所述設備或設備上的零部件的邏輯位置可以是該設備或設備上的零部件移動至或正處於某一生產線、某一車間或某一工廠。

所述基於事物空間屬性的描述進行查找的方法具體為：基於所述多級和/或多層次待描述事物的空間對象信息進行檢索。即是，基於多級和/或多層次事物的空間形狀、空間範圍和空間位置的描述實現對事物的檢索。例如，通過描述事物的幾何的點、線、面的空間形狀信息實現事物的檢索。通過描述事物空間範圍的矩形或立方體的原點、長、寬和高的事物包絡信息進行事物或對象檢索。通過描述事物在空間上所處的精確位置信息和/或邏輯位置信息實現事物的檢索。即是，基於所述多級和/或多層次空間對象信息進行檢索。通過對事物邏輯位置的描述，使得對事物位置信息的查找不再需要依靠經度、緯度和海拔信息，僅靠其名稱或其它定義信息即可完成對事物位置的查詢。同時，基於事物邏輯位置的描述信息，可實現其隸屬關係的查詢。同時，還可通過本發明實現事物動態精確位置和/或動態邏輯位置的記錄與更新，從而實現事物歷史位置追溯查詢和實時位置查詢功能。

實施例2

以工廠生產過程中時空資料庫實現對生產數據進行時間和空間的建模為例進行說明。依據每個待管理對象的時間狀態和空間狀態分別建立時間模型、空間模型和/或時空模型。

時間模型：時間模型是用於描述所述待管理對象時間狀態的數據模型。時間模型的時間粒度是衡量時間狀態的單位，包括時間單位和基於生產情況自定義的時間參數。優選的，時間模型是描述所述待管理對象時間粒度的模型。例如，時間粒度為年、月、日、小時、分鐘或者秒等。也可以自定義時間粒度，如班或者批次等。

空間模型：空間模型是用於描述所述待管理對象空間狀態的數據模型。空間模型的空間粒度是衡量空間層次和空間位置的空間參數，包括空間單位和基於生產情況自定義的空間參數。優選的，空間模型是描述所述待管理對象空間粒度的模型。例如，空間粒度為總公司、分廠、車間、生產線、工序、工位或設備等。

時空模型是用於描述所述待管理對象的空間狀態和時間狀態的數據模型。時空模型是一種有效組織和管理時態空間數據，屬性、空間和時間語義更完整的數據模型。通過時空模型監測待管理對象的時間狀態和空間狀態，可以充分了解待管理對象的運行狀態。

數據建模：描述的每個事物都是由模型實例化來的。例如，產品是一個物。產品的加工是一件事。產品出庫也是一件事。某個工位上加工的產品數量(員工績效)也是事。本發明基於過去、現在和未來三個時間段對事物進行數據建模。

數據模型是描述系統中使用的數據。數據模型按照時態分為實時、歷史、計劃。按照功能又分為數據、報警、事件。時態和功能的組合會有更多種數據。數據模型具有版本，系統中，同一模型是可以存在多個版本的。模型的實例是對應於模型的某一版本的。模型在生成新版本時，不會影響已經生成的實例。模型某一版本被修改時，會影響該版本模型生成的實例。

數據模型是對數據進行描述的模型，數據模型由兩部分組成：屬性、成員。屬性是數據特有的部分，比如，名字、描述、時間、空間，屬性是由系 統定義的，用戶是不能定義的。根據分類的不同，數據模型的屬性會有差別，比如實時數據，具有新鮮度的屬性。事件數據具有開始時間、結束時間、持續時間等屬性。

成員是構成數據的組成部分，用戶是可以根據需要定義不同的成員來描述業務中的數據。成員的數據可以使用上面定義的各種類型。從性能上考慮，成員個數限定為最大256個成員。

優選的，對於屬性名，成員名不允許超過64個字符。

本發明的數據模型指定時間模型和空間模型。本發明將包含有時間模型和空間模型的數據模型簡稱為時空模型。例如，工位加工的績效模型，空間屬性就是工位，時間屬性是班。數據的其它屬性可以是工單號、加工數量、報警次數、返工次數等。這些數據模型的數據是通過計算模型來完成的，計算檢測生產數據變化，定時統計績效數據輸出到績效模型。

工廠建模：工廠建模是根據之前的模型進行工廠實例化。例如，實際工廠名稱、生產線名稱、設備名稱、工序名稱，這是空間實例化。實例化的過程中也確定了各個對象的附屬關係。一天有幾班，每個班多長，這是時間實例化。實際生產線都有幾個工序績效數據，這是績效數據模型的實例化。當然還有計算的實例化，因為要計算這些績效數據。

系統運行：系統運行後，系統後臺自動檢測生產信息，記錄每個工序的生產情況，實時統計每個工位的生產績效。至此，一個工廠的生產情況就被實時記錄到時空資料庫。用戶需要查看的時候在場景模型裡去進行查詢實時和歷史生產數據信息。

制定計劃：制定計劃一般都會制定總的計劃比如全廠年計劃，再分解到全廠月、全廠日、全廠班，車間月，車間日，車間班。只要用戶需要可以分解到非常細的粒度，然後每執行一個時空粒度都去監控有沒有按照計劃執行。

根據一個優選實施方式，時間屬性和空間屬性是獨立的。描述時間對象時有粒度和精度，比如年的粒度是年，精度可以是秒也可以是毫秒。時間對象在數據記錄上有時間位置、時間位置的開始時間和結束時間。比如2016年就是時間位置。2016年3月也是時間位置，一般2016年3月時間位置的開始時間是2016年3月1日0:00:00.000，結束時間是2016年3 月31日23:59:59.999。優選地，也可以自定義時間位置。例如，用2016財年三月來自自定義的財年和財月，開始時間和結束時間是用戶自定義的，比如2016年3月2日-3月15日，當用戶用2016財年三月就表示這個時間段。

時間模型是描述時間的粒度的模型。例如，將時間粒度分年、月、日、班、小時、秒等。同時，用戶也可以自由定義時間粒度，比如班、批次等。時空資料庫在使用過程中要先進行數據建模。建模時要根據監控和管理的事物或項目進行時間、空間分割。例如，將時間粒度分為年、月、日、班、小時、秒。

將空間粒度分為總公司，分廠，車間(庫房)，生產線，工序、工位、設備等，例如，通過空間對象編輯器加載谷歌地圖或者百度地圖，並在地圖配置裡選擇設定相應的坐標系，基於總公司所在地理位置繪製一個Root根節點的空間範圍，在Root根節點的空間範圍內用矩形/不規則多邊線/點/折線來繪製一個空間對象以得到總公司的第一級空間對象。在第一級空間對象內用矩形/不規則多邊線/點/折線來繪製一個空間對象以得到關於分廠的第二級空間對象。在第二級空間模型內用矩形/不規則多邊線/點/折線來繪製一個空間對象以得到關於某車間的第三級空間對象。因以此方法，實現對生產線空間模型、第幾道工序的空間模型、工位空間模型和設備空間對象的描述。

所述數據建模包括對描述的每個事物進行模型化。例如，產品是一個物，產品的加工是一件事，產品出庫也是一件事。某個工位上加工的產品數量或員工績效也是事，在時空資料庫中是實現對前述事和物進行數據建模。數據模型包括時間模型和空間模型。例如，工位加工的績效模型，工位即對應空間，班或班次對應時間，數據的成員可以是工單號、加工數量、報警次數、返工次數等。所述績效模型的數據是通過計算模型來完成的，即通過計算檢測生產數據變化，定時統計績效數據輸出到績效模型。

具體到某工廠時，即是對建好模型進行工廠實例化。將待描述對象的空間狀態與空間模型相對應匹配，從而實現對多級和/或多層次描述對象的空間信息標註。例如，具體確定實際各分工廠名稱、各條生產線名稱、各個設備名稱、各道工序名稱，這是空間實例化。實例化的過程中也確定了各個對象的附屬關係。具體確定一天有幾班，每個班次多長時間，即為時間實例化。 實際生產線共涉及幾個工序績效數據，這是績效數據模型的實例化。還包括計算的實例化，要涉及計算相關績效數據，包括根據採集的數據計算工作時長、加工數量、報警次數和返工次數等。

系統運行後，系統後臺就會自動檢測生產信息，記錄每個工序的生產情況，實時統計每個工位的生產績效。至此，一個工廠的生產情況就被實時記錄到時空資料庫。用戶需要查看的時候在場景模型裡去進行查詢實時和歷史生產數據信息。

基於時空資料庫，實現制定計劃，按照時間和空間的計劃的分解，計劃的下發也會非常容易。做計劃一般都會指定總的計劃比如全廠年計劃，分解到全廠月計劃、全廠日計劃、全廠班計劃，車間月計劃，車間日計劃，車間班計劃。用戶只需要將計劃分解為非常細的粒度，然後完成對一個時間粒度和/或一個空間粒度的監測，即可實現計劃項目的全局監控。

例如，用戶需要實現對某工廠某鍋爐的信息監測。我們就需要建立這個鍋爐的相關數據模型，並建立與之匹配的時間與空間模型，來定位或監測鍋爐的相關數據信息。通過建立時空體系與數據結構，對時間模型和空間模型分別實例化，並將數據模型實例化為數據對象。該數據對象需要選擇數據模型關聯的空間模型的某個空間對象，還要選擇數據模型關聯的時間模型的某個時間對象進行關聯。例如，鍋爐實時數據模型關聯的空間是鍋爐空間模型，關聯的時間是班的時間模型。鍋爐空間模型會實例化出鍋爐1，鍋爐2，鍋爐3，這些都是空間對象名稱。班時間模型會實例化出早班、中班、晚班三個對象。鍋爐實時數據模型實例化出鍋爐實時數據對象1，他的空間選擇了鍋爐1，時間默認對應的是班模型。因為是實時對象，在計算機存儲配置的時候只能選擇實時資料庫空間。同理實現對歷史資料庫和計劃資料庫的建模及關聯過程。其中，建模過程中時間模型的建立，例如班模型的建立即是完成每個班所處的時間段的定義，例如早班時間設定為早上六點至下午三點。空間模型的建立，例如廠模型及鍋爐模型的建立，即是對廠模型和鍋爐模型的空間形狀、空間輪廓和空間位置的描述。同時定義廠模型為鍋爐模型的父模型。建立數據模型，所述數據模型包括實時數據模型、歷史數據模型和計劃數據模型。建立數據模型的時候，需要先設定模型類別。運行後，通過模型類型來確定數據對象的存儲位置：實時資料庫、歷史資料庫、計劃資料庫。 同理，查詢的時候也是靠這個類型來判斷是去哪個庫查找數據。系統運行後，實時數據對象將採集的值存放到實時資料庫，那麼在實際產生數據的時候就會記錄下例如包含時間信息為2016年10月21日早班的信息，包含空間信息為鍋爐1對應的鍋爐模型的空間形狀、空間輪廓和空間位置信息，包含數據模型對應著為鍋爐的模型類別信息，以及鍋爐的其它例如鍋爐1的顏色、溫度、腔內壓強等狀態信息。同時，用戶可基於時間信息、空間信息和模型類別信息實現對某個時刻某個鍋爐的狀態檢索。

需要注意的是，上述具體實施例是示例性的，本領域技術人員可以在本發明公開內容的啟發下想出各種解決方案，而這些解決方案也都屬於本發明的公開範圍並落入本發明的保護範圍之內。本領域技術人員應該明白，本發明說明書為說明性而並非構成對權利要求的限制。本發明的保護範圍由權利要求及其等同物限定。