一种基于实时数据库的计量生产实时监控方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于实时数据库的计量生产实时监控方法，其步骤包括：1）定义实时数据测点标识；2）3Dmax建模；3）关系数据库和实时数据库的数据接入；4）三维动画展示；5）实时监控流水线的运行；6）历史数据曲线反演。本发明实现了三维动画场景与实时数据库相结合的监控技术，更加细化、全面监控设备时刻动态变化，为用户提供了高效的互动功能，提供了完善的生产管理与数据整合一体化服务，三维场景与现场监控联动、故障准确定位与直观显示、应急预案联动显示等高效、科学的事故预警措施。本系统配合大屏幕的显示终端，为用户呈现了完整、直观、生动的生产调度监控一体化平台。
【专利说明】一种基于实时数据库的计量生产实时监控方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于实时数据库的计量生产实时监控技术，属于电网生产调度监控【技术领域】，更准确地说本发明是电网设备检测实时数据在三维页面实时监控的技术。
【背景技术】
[0002]近年来，随着大数据时代的来临以及智能电网的全面建设升级，电网计量中心生产调度监控一直以视频监控为主的监控手段，无法对每个电表的每个实验数据信息即电测数据以及流水线物流运动数据即电控数据进行监控。传统的生产调度软件系统与实际生产现场景象不能对应，而视频监控又只能看到现场景象，不能迅速了解到生产数据的矛盾。为达到对现有计量生产真实监控，更加有效利用生产数据来预防设备故障，同时监控电表检测进度和结论的目的，提出一种基于实时数据库的三维实时仿真技术，对计量生产调度现场进行全方位的监控。
【发明内容】
[0003]为了解决对设备信息检测视频监控粗糙，不能直观展示具体设备信息的问题，本发明提供一种基于实时数据库的三维仿真方法，实时监控设备数据，直观展示设备运行情况。确保监控画面更加与实际情况同步、真实，从而达到对设备故障，数据等问题有效直观的了解，对计量中心“四线一库”生产情况进行指导。
[0004]具体地说，本发明是采用以下的技术方案来实现的，包括下列步骤:
1)定义实时数据测点标识。按照统一数据编码规范规定的数据格式生成规范化的测点信息。以设备为对象，设备的位置为中心，根据地区、厂商、检定方式、线体、设备对象、设备数目、实验编号对象等定义唯一测点名称标识；
2)3Dmax建模。对单相表、三相表、互感器、采集终端、立库、台体、输送机、托盘、AGV小车以及机械手等设备进行精细化的建模，根据现场设备位置布置、设备实际样式、与测点映射关系、模型之间的关系等因素建立相关模型组合；
3)关系数据库和实时数据库的数据接入。根据实际生产数据，按照I)规范将对应台体原先检定方案清空后，新的检定方案列表传入关系数据库，将单相表、三相表、互感器、采集终端、托盘等电测、电控、物流实时变化数据传入实时数据库，并对相关数据进行分析和抽象化预处理，与2)模型进行数据联动；
4)三维动画展示。使用Unity3D引擎技术设计实时三维动画，将2)的各个模型进行关系驱动，配合3)的实时数据，实时展示变化实验数据，物流托盘运行画面，台体进度、台体状态、台体电表合格情况等画面，台体方案检定信息，机械手抓取表的动作模拟画面；
5)实时监控流水线的运行。在自化动检定中以托盘编号为中心，监控托盘状态，托盘开始位置，以及托盘运行目的位置，使用4)进行场景驱动，模仿真实环境串联所有工位，对所有托盘运行情况进行监控，从而达到监控整个流水线便于处理相关故障；
6)历史数据曲线反演。通过图表、曲线直观地对电表、互感器、采集终端实验的实时数据进行展示，对托盘、输送机、提升机、机械手运行变化进行动态展示，对部分重要设备监控历史数据进行曲线分析，从而更有效、直观的监控设备故障易发点。
[0005]本发明的有益效果如下:本发明实现了对计量生产中“四线一库”的生产情况，主要针对电表、互感器、采集终端的实验数据流水线中托盘运动状况、设备储存的仓库中的库存数量位置以及设备出入库动态流程情况进行实时监控，打破了传统生产管理软件与视频监控之间的“数据与对象”的隔阂，为生产调度理模式“更集约、更专业、更扁平”的重要技术手段，生产检定对象的模型化与数据化，为系统平台的联动报警与响应机制提与监控管理提出了新的技术思路与实践，实现计量业务和管供了良好的基础。将原来局限于个别操作者的显示屏内容，经过全新的三维仿真方法与实时数据可视化手段，呈现了全新的面貌。积极响应了国网的三集五大要求符合国家电网的“大营销”体系建设的重要精神。三维仿真与实时数据库相结合更好地展示了监控对象运行的真实性、实时性，同时可以对运行变化状态进行曲线分析和历史反演。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1是实时数据库数据格式示意图。
[0007]图2是本发明采用的技术架构图。
[0008]图3是本发明系统设计流程图。
【具体实施方式】
[0009]下面参照附图并结合实例对本发明作进一步详细描述。
[0010]本发明基于实时数据库的三维仿真技术。在集中统一的计量生产中，大量的生产实时数据存储、分析、处理是三维仿真的基础，而实时数据库是专门用于处理具有时间序列特性的数据的数据库，其支持数据周期存储和变化即存储两种数据存储机制，支持海量数据高效存储，支持快速批量检索数据，因此能够很好地满足调度自动化系统的需求，从而实现实时监控目的。
[0011]本发明基于实时数据库的计量生产实时监控方法是采用以下的技术方案来实现的，包括下列步骤:
1)定义实时数据测点标识。按照统一数据编码规范规定的数据格式生成规范化的测点信息。以设备为对象，设备的位置为中心，根据地区、厂商、检定方式、线体、设备对象、设备数目、实验编号对象等定义唯一测点名称标识；
2)3Dmax建模。对单相表、三相表、互感器、采集终端、立库、台体、输送机、托盘、AGV小车以及机械手等设备进行精细化的建模，根据现场设备位置布置、设备实际样式、与测点映射关系、模型之间的关系等因素建立相关模型组合；
3)关系数据库和实时数据库的数据接入。根据实际生产数据，按照I)规范将对应台体原先检定方案清空后，新的检定方案列表传入关系数据库，将单相表、三相表、互感器、采集终端、托盘等电测、电控、物流实时变化数据传入实时数据库，并对相关数据进行分析和抽象化预处理，与2)模型进行数据联动；
4)三维动画展示。使用Unity3D引擎技术设计实时三维动画，将2)的各个模型进行关系驱动，配合3)的实时数据，实时展示变化实验数据，物流托盘运行画面，台体进度、台体状态、台体电表合格情况等画面，台体方案检定信息，机械手抓取表的动作模拟画面；
5)实时监控流水线的运行。在自化动检定中以托盘编号为中心，监控托盘状态，托盘开始位置，以及托盘运行目的位置，使用4)进行场景驱动，模仿真实环境串联所有工位，对所有托盘运行情况进行监控，从而达到监控整个流水线便于处理相关故障；
6)历史数据曲线反演。通过图表、曲线直观地对电表、互感器、采集终端实验的实时数据进行展示，对托盘、输送机、提升机、机械手运行变化进行动态展示，对部分重要设备监控历史数据进行曲线分析，从而更有效、直观的监控设备故障易发点。
[0012]实时数据库一般采用测点名来标识所存储的数据，每个测点都对应存储某个前置采集指标的实时数据，各实时数据库测点中存储的数据格式都大同小异。例如，图1给出了一种国产实时数据库数据格式示意。图中展示的国产海迅实时数据库中每一个数据都由三部分组成:时标、值以及质量码。其中，时标由两个4字节整数(hours和usees)表示,其中hours表示的是当前时刻到公元元年的小时数，usees则表示当前时刻到上一个整点时刻的微秒数，时标的表示精度为I微秒；数据值由单精度浮点数(4字节)表示；质量码由一个4字节整数表示。每一个数据用“测点名称”作为标识符。
[0013]如图2所示，本发明采用的技术架构分为以下五层:
数据获取层:从实际设备(四线一库)、机械手、AGV小车获取对应的检测数据，物流数据以及抽象化的数据存储到关系数据库和实时数据库。
[0014]数据存储层:包含关系数据库和实时数据库，关系数据库存储模型关系，模型与测点的映射关系及相对固定的检定方案。实时数据库存储实时的设备检测数据。
[0015]统一数据访问层:提供对关系数据库和实时数据库统一数据访问。
[0016]场景整合与数据联动层:包括设备对象模型的建立，模型关系的解析，模型和测点的关系映射以及关联模型的绑定，对模型测点的数据进行具体化处理，采用数据联动方式将模型进行整合互动，然后辅以场景驱动，使模型更具有真实感，立体感和动态感。
[0017]前端展现层:按照整合的场景以三维动画形式监控各个台体状态，实验项目数据明细以及二维统计实验数目合格数目等重要数据，同时曲线展示重要设备的历史数据变化情况，做出相关故障预测等一些信息。在实际应用时，工作人员能够在基于真实场景建造的三维生产线场景中任意切换观看视角，进行视角旋转、平移、推远、拉近等操作。能够看到基于真实情况的生产线传送带的运行、AGV小车的运行、机械手的动作等设备运行情况，也能够通过各设备上方浮动的状态图标了解设备运行状况(如:整体检定进度、运行还是暂停、是否有故障、是否有不合格表等)。
[0018]如图3所示，本发明的主备系统模型校验的过程具体包括以下步骤:
1、确定编码规范。根据国网统一化、集中化要求，各个网省采取统一编码规范约束上传测点信息和部分抽象化数据至实时数据库和关系库。
[0019]2、根据现场场景设备进行3D模型的建立，精细化模型，同时对部分测点数据进行抽象化处理。
[0020]3、模型之间关系和模型与测点映射关系的整合，使得3D模型依赖数据实时运动或实时展示实验数据。
[0021]4、实时数据和历史数据的分析、联动。将设备产生的数据按实际生产情况不断变化，提取对比数据，进行曲线、图表直观展示。
[0022]5、三维动画场景的整合。将各个模型接入实时数据整体划一，使得整个监控画面模拟真实的生产场景画面。
[0023]6、实时监控计量生产画面，校验动画与实际是否真实，进行瑕疵修改。
[0024]7、三维大屏监控展示以及电表实验数据曲线展示。
[0025]本发明方法在实际中的具体部署实施过程如下:
步骤1:首先部署关系数据库服务器、实时数据库服务器；
步骤2:台体厂家调用数据统一接口进行实时数据上传；
步骤3:搭建三维仿真系统，生产对象二维、三维建模、数据整合与驱动、场景整合与数据联动，将相关的模型、测点关系存入关系数据库。
[0026]步骤4:在应用服务器上部署三维仿真系统，展示实时动画场景，模拟相关设备实验数据的历史反演状况。
[0027]综上所述，本发明基于实时数据库的计量生产实时监控技术，首先根据现场设备位置及数目情况，按照一定规则制定测点生成格式规范，获取设备电控(物流)、电测(实验)数据存入关系数据库和实时数据库；然后使用3DMAX工具根据现场设备实际样式分别对电表、互感器、采集终端、台体及托盘等装置形状进行3D模型设计，并将模型关系及模型与测点的映射关系，存入关系数据库中，再进行解析模型即将模型绑定测点的实时数据进行数据联动，模型之间进行互动；最后使用Unity3D技术进行场景动画驱动，将各个模型进行数据关联，驱动电表实验展示实时数据，托盘实时运行，AGV小车的运行以及机械手抓取操作进行实时动画展示。本发明实现了三维动画场景与实时数据库相结合的监控技术，更加细化、全面监控设备时刻动态变化，为用户提供了高效的互动功能，提供了完善的生产管理与数据整合一体化服务，三维场景与现场监控联动、故障准确定位与直观显示、应急预案联动显示等高效、科学的事故预警措施。本系统配合大屏幕的显示终端，为用户呈现了完整、直观、生动的生产调度监控一体化平台。
[0028]虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。
【权利要求】
1.一种基于实时数据库的计量生产实时监控方法，具体包括如下步骤: 1)定义实时数据测点标识:按照统一数据编码规范规定的数据格式生成规范化的测点信息；以设备为对象，设备的位置为中心，定义唯一测点名称标识； 2)3Dmax建模:对包括单相表、三相表、互感器、采集终端、立库、台体、输送机、托盘、AGV小车以及机械手的设备进行精细化的建模，根据包括现场设备位置布置、设备实际样式、与测点映射关系、模型之间的关系的因素建立相关模型组合； 3)关系数据库和实时数据库的数据接入:根据实际生产数据，按照步骤I)的规范将对应台体原先检定方案清空后，新的检定方案列表传入关系数据库，将单相表、三相表、互感器、采集终端、托盘等电测、电控、物流实时变化数据传入实时数据库，并对相关数据进行分析和抽象化预处理，与步骤2)的模型进行数据联动； 4)三维动画展示:使用Unity3D引擎技术设计实时三维动画，将步骤2)的各个模型进行关系驱动，配合步骤3)的实时数据，实时展示变化实验数据，物流托盘运行画面，台体进度、台体状态、台体电表合格情况的画面，台体方案检定信息，机械手抓取表的动作模拟画面； 5)实时监控流水线的运行:在自化动检定中以托盘编号为中心，监控托盘状态，托盘开始位置，以及托盘运行目的位置，使用步骤4)进行场景驱动，模仿真实环境串联所有工位，对所有托盘运行情况进行监控，从而达到监控整个流水线便于处理相关故障； 6)历史数据曲线反演:通过图表、曲线直观地对电表、互感器、采集终端实验的实时数据进行展示，对托盘、输送机、提升机、机械手运行变化进行动态展示，对部分重要设备监控历史数据进行曲线分析，从而更有效、直观的监控设备故障易发点。
2.根据权利要求1所述的基于实时数据库的计量生产实时监控方法，其特征在于:采用五层技术架构: 数据获取层:从实际设备、机械手、AGV小车获取对应的检测数据，物流数据以及抽象化的数据存储到关系数据库和实时数据库； 数据存储层:包含关系数据库和实时数据库，关系数据库存储模型关系，模型与测点的映射关系及相对固定的检定方案，实时数据库存储实时的设备检测数据； 统一数据访问层:提供对关系数据库和实时数据库统一数据访问； 场景整合与数据联动层:包括设备对象模型的建立，模型关系的解析，模型和测点的关系映射以及关联模型的绑定，对模型测点的数据进行具体化处理，采用数据联动方式将模型进行整合互动，然后辅以场景驱动，使模型更具有真实感，立体感和动态感； 前端展现层:按照整合的场景以三维动画形式监控各个台体状态，实验项目数据明细以及二维统计实验数目合格数目等重要数据，同时曲线展示重要设备的历史数据变化情况，做出相关故障预测信息。
3.根据权利要求1所述的基于实时数据库的计量生产实时监控方法，其特征在于:还包括模型校验的过程，具体包括以下步骤: 1)确定编码规范:根据国网统一化、集中化要求，各个网省采取统一编码规范约束上传测点信息和部分抽象化数据至实时数据库和关系库； 2)根据现场场景设备进行3D模型的建立，精细化模型，同时对部分测点数据进行抽象化处理； 3)模型之间关系和模型与测点映射关系的整合，使得3D模型依赖数据实时运动或实时展示实验数据； 4)实时数据和历史数据的分析、联动:将设备产生的数据按实际生产情况不断变化，提取对比数据，进行曲线、图表直观展示； 5)三维动画场景的整合:将各个模型接入实时数据整体划一，使得整个监控画面模拟真实的生产场景画面； 6)实时监控计量生产画面，校验动画与实际是否真实，进行瑕疵修改； 7)三维大屏监控展示以及电表实验数据曲线展示。
【文档编号】G05B19/418GK104317855SQ201410543956
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】徐朋, 季胜鹏, 赵裕啸 申请人:江苏瑞中数据股份有限公司