IoT 物联网场景「数字孪生」开发实战

一、核心概念 

数字孪生：物理世界的数字化呈现，对物理世界的设备、流程、系统、场景等建立业务模型，对物理实体信息进行实时采集、运算分析、监控统计等，从而更精准地掌握业务模型动态变化，进而实现对实际生产过程的提效和降本目的。阿里物联网数字孪生功能主要包括业务建模，规则配置，数据映射。

孪生实例：描述物理世界的业务场景、流程、设备的业务模型，由多个实例节点组成。

实例节点：指业务场景中真实设备或虚拟功能模块。每个实例节点包括关系结构、物模型和虚拟设备。

孪生模板：快速构建业务模型的基础组件。

物模型：在物模型1.0基础上，新增属性运算规则配置，支持节点数据运算功能。

数据映射：将数据采集和场景建模解耦，通过数据映射把采集数据映射到孪生实例任意节点物模型属性。

二、各概念关系

• 业务建模

• 物模型

当前只支持属性，根据业务需求再扩展服务、事件能力

•  运算规则

  

•   数据映射

  
  

三、操作流程

数字孪生是在物模型基础上进行功能升级，支持复杂业务场景的建模，提供关系结构描述，规则运算和数据映射的功能。操作流程如下：

数字孪生实例创建主流程包括：构建实例、配置规则、配置数据映射，后续进行详细说明。

四、操作详述

4.1孪生实例

以飞天园区创建孪生实例进行说明：

创建孪生实例 

编辑节点关系

通过右键“新建节点”或拖拽左上角数字孪生节点来添加新节点，用于构建孪生实例节点关系结构。

编辑节点模型

1. 选中节点，配置实例节点物模型，当前只支持编辑属性配置。

物模型属性编辑方式与当前物模型编辑保持一致。为方便说明规则运算功能，每个节点新增temperature和degree两个属性。

同时创建华氏度温度属性，用于存储转换后的值：

1. 每个sensor物模型属性定义：

编辑节点规则

节点规则包括：自身规则 --物模型自身功能定义规则运算 和 父子节点规则 --跨物模型功能定义之间的计算。

1. 编辑本节点规则

把采集设备上报温度单位为摄氏度转化为华氏度，自身节点规则支持数据量纲转换。

1. 填写节点自身转换规则

   
   

3. 添加父子节点规则

-1. 编辑父节点物模型属性，父子节点规则支持多节点属性数据聚合运算。

-2. 添加父子节点物模型规则

-当前room平均温度由两个sensor华氏度温度进行计算，所以填写两个输入参数，通过 “添加参数”按钮录入其他参数，每个表达式最多支持5个参数。

点击“添加参数”按钮录入多个表达式参数。

备注：

采集设备的属性上报可触发多条规则运算，但不会把计算结果再作为入参触发新规则运算，所以temperature属性上报会触发自身规则convert2degree的运算，同时还会触发computeAvgDegree父子节点规则运算。如果Degree上配置父子节点规则，不会因为temperature的上报而在此触发。

查看room节点新增的运算规则：

4.2孪生模板

为更方便构建孪生实例，可选中孪生实例中的节点生成孪生模板，会把选中节点的关系、物模型和规则都拷贝到模板中，然后再通过引用、拷贝模板的方式来构建孪生实例。

• 引用模式：新创建的实例节点复用模板中的物模型和规则，物模型和规则只允许在模板上进行编辑，编辑之后在多个引用实例上立即生效。

• 拷贝模式：拷贝模板中的物模型和规则到实例节点中，编辑模板对于拷贝的实例无效。

创建模板

选中实例节点，点击右键生成孪生模板，当前最多可选中10个实例节点生成模板。

填写模板名称，生成模板为异步过程，成功之后，左边栏会展示新生成的模板。

编辑模板

1. 选中模板，右键选择“编辑”按钮，跳转到编辑模板页，对模板结构关系、节点物模型和规则进行编辑。

备注：

编辑模板节点物模型、规则的操作方式和实例一样，不再赘述。但编辑模板物模型和规则对于所有引用的实例节点同步生效，请提前评估好影响。

通过模板构建实例

 1. 每栋建筑下都有相同物模型和规则的会议室，可以拖拽parkRoom模板到实例父节点下创建新的子节点关系。

选择引用模板方式创建新节点：

双击节点可对节点进行重命名：

实例节点重命名之后的关系结构：

4.3数据映射

数据映射：把数据采集和场景建模进行解耦，可以把设备A采集的数据映射到孪生实例任意节点上。

创建数据采集产品

 免效验类型：对设备上报的数据不进行强效验。

创建数据采集设备

配置数据映射

选中对应的孪生实例，并且选择创建数据映射

这里选择的用户自定义协议，自定义协议脚本配置和标准物模型上报有一定区别。使用时候请留意。

对应数据映射配置：因为不存在数据转换，脚本内容配置模板内容即可。

4.4实例运行

模拟设备上报数据

模拟采集设备上报属性temperature，temperature属性上报会触发实例规则运算，把运算结果存储到目标实例属性。这里通过设备模拟器模拟真实设备属性上报。

数据映射日志

点击“查看云端日志”查看上报属性映射到孪生实例的执行情况。

自身节点规则运算数据

设备上报属性值会映射到孪生实例节点物模型属性，先存储至节点设备物模型属性数据，然后再触发后续规则运算，一个属性上报可触发多个规则运算。运算结果数据可点击孪生实例“运行状态”进行查看。

孪生设备节点属性和自身规则数据查看方式。

父子节点规则运算数据

孪生父子节点规则运算结果存储到父节点设备物模型属性，可点击父节点属性进行查看。

查看孪生实例日志

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