專利名稱：實時cad圖形集成監(jiān)控信息系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種CAD(計算機輔助設(shè)計)圖形的實時功能軟件開發(fā)和應用技術(shù)，可 以方便、快捷和低成本地集成到各種工業(yè)和環(huán)境領(lǐng)域目前所廣泛運用的計算機網(wǎng)絡化監(jiān)控 信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)當中。
背景技術(shù)：
目前，各種重要的工業(yè)和環(huán)境領(lǐng)域都運用了計算機網(wǎng)絡化監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) (SCADA)或監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息收集和實時顯示，同時完成報警和歷史數(shù)據(jù) 查詢等功能。這些監(jiān)控信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，有的來自集散控制系統(tǒng)(DCS)、 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)、遠程數(shù)據(jù)終端(RTU)、可編程控制器(PLC)、數(shù)字控制器(DDC)、 工業(yè)控制計算機(IPC)等底層控制系統(tǒng)和設(shè)備，也有的來自關(guān)系數(shù)據(jù)庫(RDB)、實時數(shù)據(jù) 庫(RTDB)等信息記錄和儲存系統(tǒng)。然而，這些監(jiān)控信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的人機界面 (HMD的開發(fā)一直沿用常規(guī)的監(jiān)控系統(tǒng)人機界面圖形組態(tài)的技術(shù)方法，不僅工作量大、制作 成本高、擴充不方便，而且數(shù)據(jù)和圖形總量受到點數(shù)限制。特別是由于常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)采用 的人機界面圖形繪制和組態(tài)方法，或多或少改變了工業(yè)和環(huán)境系統(tǒng)原本的工程設(shè)計表達方 式，雖然能適應系統(tǒng)運行人員的正常監(jiān)控需求，但不能最大程度上適應系統(tǒng)檢修人員和管 理人員的監(jiān)控、調(diào)試、分析、決策的多種需求。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種實時CAD圖形集成監(jiān)控信息系統(tǒng)的方法，是 建立在以上背景技術(shù)和已有系統(tǒng)之上的集成方法和軟件增值開發(fā)技術(shù)，目的是將實時監(jiān)控 信息數(shù)據(jù)動態(tài)地嵌入到正由監(jiān)控工作站屏幕打開的工業(yè)和環(huán)境系統(tǒng)CAD圖形當中。
技術(shù)方案工業(yè)和環(huán)境領(lǐng)域系統(tǒng)的設(shè)計、安裝和運行，依賴于CAD(計算機輔助設(shè) 計)電子圖紙。這些CAD圖紙包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、系統(tǒng)分布圖、管道儀表圖(P&ID)、測點布置 圖、控制組態(tài)圖(SAMA)等，不僅以工程標準的方法圖示了被監(jiān)控設(shè)備和系統(tǒng)，還標明了準 確的編碼和文字信息，它們大部分都是在監(jiān)控信息系統(tǒng)實施之前完成的，并可以不斷修改 擴充。這些CAD圖形就是本發(fā)明所建立集成系統(tǒng)信息顯示人機界面的基礎(chǔ)來源。在裝載本 發(fā)明提供的實時CAD功能軟件模塊后， 一但打開這些CAD圖，就能顯示事先標識的全部圖示 測點實時動態(tài)數(shù)據(jù)，并且不斷進行實時更新。由本發(fā)明提供的實時CAD軟件集成后的圖形， 其交互功能應沒有任何改變，特別是能在實時狀態(tài)下實現(xiàn)快速無級縮放、聚焦和平移等高 級矢量化圖形功能，保持了工業(yè)和環(huán)境系統(tǒng)原本的工程設(shè)計表達方式，從而能在最大程度 上適應系統(tǒng)檢修人員和管理人員的在監(jiān)控、調(diào)試、分析、決策等各種具體技術(shù)工作需求。
本發(fā)明的實時CAD圖形集成監(jiān)控信息系統(tǒng)的方法為 a.服務器端軟件創(chuàng)建實時數(shù)據(jù)對象集合一方面接受所集成的各種底層控制系 統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的接口數(shù)據(jù)，另一方面快速響應來自多個客戶端的實時查詢及數(shù)據(jù)更新要求， 服務器端軟件采用C++編制，根據(jù)要求定制多種監(jiān)控信息數(shù)據(jù)類，采用數(shù)據(jù)庫和電子表格
3管理數(shù)據(jù)對象集合，方便實現(xiàn)數(shù)據(jù)對象增刪改，全部監(jiān)控信息集成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對象總數(shù)不 限； b.客戶端軟件實現(xiàn)來自服務器端的數(shù)據(jù)對象和CAD圖形上的實體對象的實 時連接在原有繪圖讀圖功能的基礎(chǔ)上疊加實時顯示和人機界面功能，客戶端軟件采用 ObjectARX運行時擴展模式C++編制開發(fā)，當打開CAD圖形時，就按事先圖示標識過濾出服 務器端能提供實時動態(tài)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)對象，并且實現(xiàn)打包傳送和在CAD圖上的實時更新，在 每一個客戶端CAD圖上的實時動態(tài)實體對象數(shù)不限； c.網(wǎng)絡通信軟件采用基于Socket套接字的一對多點到點模式，借助局域網(wǎng)或虛 擬私有網(wǎng)實現(xiàn)服務器端和客戶端之間的高速數(shù)據(jù)通信。 有益效果本發(fā)明實施的CAD圖形實時功能軟件開發(fā)和應用技術(shù)，可以方便、快捷 和低成本地集成在各種工業(yè)和環(huán)境領(lǐng)域廣泛運用的監(jiān)控信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)當中，可 以為系統(tǒng)運行人員、檢修人員和管理人員在監(jiān)控、調(diào)試、分析、決策等各種具體技術(shù)工作中 提供可以不斷完善的實時系統(tǒng)信息監(jiān)控人機界面。


圖1是實時CAD圖形集成監(jiān)控信息系統(tǒng)構(gòu)成，其各組成部分如下
l:DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口；
2:FCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口；
3:RTU系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口； 4:PLC系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口； 5:DDC系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口； 6:IPC系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口； 7 :RTDB系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口 ； 8:RDB系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口； 9 :實時CAD系統(tǒng)數(shù)據(jù)對象管理軟件； 10 :服務器端通信軟件； ll:客戶端通信軟件； 12 :實時CAD系統(tǒng)運行時擴展人機界面軟件； 13 :CAD軟件； 14 :實時CAD系統(tǒng)服務器端軟件； 15 :實時CAD系統(tǒng)客戶端軟件； 16 :本發(fā)明提供的實時CAD系統(tǒng)范圍。
具體實施例方式
采用本發(fā)明建立的實時CAD圖形集成監(jiān)控信息系統(tǒng)，如圖1，由服務器端軟件、客 戶端軟件和網(wǎng)絡通信軟件三部分組成 (1)服務器端軟件創(chuàng)建實時數(shù)據(jù)對象集合， 一方面能接受所集成的各種底層控制 系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的接口數(shù)據(jù)，另一方面可以快速響應來自多個客戶端的實時查詢及數(shù)據(jù)更新 要求。
服務器瑞軟件采用0++編制，可根據(jù)要求定制多種監(jiān)控信息數(shù)據(jù)類，采用數(shù)據(jù)庫 和電子表格管理數(shù)據(jù)對象集合，能方便實現(xiàn)數(shù)據(jù)對象增刪改。全部監(jiān)控信息集成系統(tǒng)的數(shù) 據(jù)對象總數(shù)可以不限； (2)客戶端軟件實現(xiàn)來自服務器端的數(shù)據(jù)對象和CAD圖形上的實體對象的實時連 接，在原有繪圖讀圖功能的基礎(chǔ)上疊加實時顯示和人機界面功能。 客戶端軟件采用ObjectARX運行時擴展模式C++編制開發(fā)，當打開CAD圖形時，就
按事先圖示標識過濾出服務器端能提供實時動態(tài)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)對象，并且實現(xiàn)打包傳送和在
CAD圖上的實時更新。在每一個客戶端CAD圖上的實時動態(tài)實體對象數(shù)可以不限。
(3)網(wǎng)絡通信軟件采用基于Socket套接字的一對多點到點模式，借助局域網(wǎng)
(LAN)或虛擬私有網(wǎng)(VPN)實現(xiàn)服務器端和客戶端之間的高速數(shù)據(jù)通信。 本發(fā)明建立的實時CAD圖形集成監(jiān)控信息系統(tǒng)的創(chuàng)新核心是客戶端軟件所實現(xiàn)
的集成監(jiān)控功能和方法，這些軟件功能和信息監(jiān)控方法是常規(guī)的工業(yè)和環(huán)境監(jiān)控信息系統(tǒng)
所沒能實現(xiàn)的，它們包括 (1)無需復雜的人機界面組態(tài)過程，只需要沿用已有的CAD設(shè)計圖和事先在圖上 標識出的編碼或名稱，就能實現(xiàn)基本的實時CAD圖形監(jiān)控； (2)實時CAD打開的就是設(shè)計原圖，只是在裝載了實時功能軟件模塊后就立即可 以實現(xiàn)實時CAD圖形監(jiān)控； (3)實時CAD的圖形交互功能沒有任何改變，能在實時狀態(tài)下實現(xiàn)快速無級縮放、 聚焦和平移等矢量化圖形操作功能； (4)為了完善監(jiān)控信息系統(tǒng)集成功能，新設(shè)計并添加與實時監(jiān)控相關(guān)的CAD圖形
實體模塊，如參數(shù)報警、事件記錄、歷史數(shù)據(jù)查詢、動態(tài)曲線、參數(shù)比較等； (5)進一步集成針對分布式對象、云式對象、移動式對象的信息監(jiān)控功能； (6)進一步集成針對三維立體對象、動畫對象、虛擬現(xiàn)實(VR)對象圖形的信息監(jiān)
控功能等。 客戶端界面監(jiān)控的實現(xiàn)方法為 a.沿用已有的CAD設(shè)計圖和事先在圖上標識出的編碼或名稱，實現(xiàn)基本的實時 CAD圖形監(jiān)控； b.打開CAD設(shè)計原圖，再裝載實時功能軟件模塊，就可以實現(xiàn)實時CAD圖形監(jiān)控；
c. CAD的圖形交互功能沒有改變，能在實時狀態(tài)下實現(xiàn)快速CAD的圖形的無級縮 放、聚焦和平移等； d.設(shè)計與實時監(jiān)控相關(guān)的CAD圖形實體模塊，如參數(shù)報警、事件記錄、歷史數(shù)據(jù)查 詢、動態(tài)曲線、參數(shù)比較等； 以一個DCS數(shù)據(jù)點在動態(tài)CAD圖形上顯示為例，說明本發(fā)明所制定的方法和提供 的軟件的具體實施 1)在DCS接口處1發(fā)現(xiàn)有標識名為CCS: CALCA. RI01的對象值在0到100之間動 態(tài)變化； 2)在服務器端9的數(shù)據(jù)對象名表文件上加入CCS:CALCA. RI01 ;
3)啟動服務器端的軟件14 ; 4)在一個客戶端13打開相應的DCS控制組態(tài)圖，在適當?shù)奈恢谜业綐俗R名為
5CCS:CALCA. RIOl的圖形位置； 5)啟動客戶端的運行時擴展軟件12，網(wǎng)絡通信軟件10和11自動連通；6)在客戶端13看到在標識名為CCS:CALCA. RIOl的圖形位置上實時正確顯示出的
數(shù)值呈現(xiàn)亦0到100之間動態(tài)變化。
權(quán)利要求
一種實時CAD圖形集成監(jiān)控信息系統(tǒng)的方法，其特征在于該方法為a.服務器端軟件創(chuàng)建實時數(shù)據(jù)對象集合一方面接受所集成的各種底層控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的接口數(shù)據(jù)，另一方面快速響應來自多個客戶端的實時查詢及數(shù)據(jù)更新要求，服務器端軟件采用C++編制，根據(jù)要求定制多種監(jiān)控信息數(shù)據(jù)類，采用數(shù)據(jù)庫和電子表格管理數(shù)據(jù)對象集合，方便實現(xiàn)數(shù)據(jù)對象增刪改，全部監(jiān)控信息集成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對象總數(shù)不限；b.客戶端軟件實現(xiàn)來自服務器端的數(shù)據(jù)對象和CAD圖形上的實體對象的實時連接在原有繪圖讀圖功能的基礎(chǔ)上疊加實時顯示和人機界面功能，客戶端軟件采用ObjectARX運行時擴展模式C++編制開發(fā)，當打開CAD圖形時，就按事先圖示標識過濾出服務器端能提供實時動態(tài)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)對象，并且實現(xiàn)打包傳送和在CAD圖上的實時更新，在每一個客戶端CAD圖上的實時動態(tài)實體對象數(shù)不限；c.網(wǎng)絡通信軟件采用基于Socket套接字的一對多點到點模式，借助局域網(wǎng)或虛擬私有網(wǎng)實現(xiàn)服務器端和客戶端之間的高速數(shù)據(jù)通信。
全文摘要
實時CAD圖形集成監(jiān)控信息系統(tǒng)的方法涉及一種CAD(計算機輔助設(shè)計)圖形的實時功能軟件開發(fā)和應用技術(shù)，可以方便、快捷和低成本地集成到各種工業(yè)和環(huán)境領(lǐng)域目前所廣泛運用的計算機網(wǎng)絡化監(jiān)控信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)當中，其方法為a.服務器端軟件創(chuàng)建實時數(shù)據(jù)對象集合一方面接受所集成的各種底層控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的接口數(shù)據(jù)，另一方面快速響應來自多個客戶端的實時查詢及數(shù)據(jù)更新要求；b.客戶端軟件實現(xiàn)來自服務器端的數(shù)據(jù)對象和CAD圖形上的實體對象的實時連接c.網(wǎng)絡通信軟件采用基于Socket套接字的一對多點到點模式，借助局域網(wǎng)或虛擬私有網(wǎng)實現(xiàn)服務器端和客戶端之間的高速數(shù)據(jù)通信。
文檔編號G06F9/44GK101694616SQ20091018486
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月16日
發(fā)明者冷杉 申請人:東南大學;