一种实现等效果高性能B/S发布的电厂仿真方法与流程

本发明属于电厂仿真技术领域，具体涉及一种实现等效果高性能B/S发布的电厂仿真方法。

背景技术：

电厂仿真系统，是利用计算机及网络技术，将发电厂的发电过程(包括锅炉、汽机、发电机、热力循环系统、升压站等设备)通过数学模型进行数值模拟计算，通过人机工作站图形系统展示仿真结果，从而实现对实际电厂系统运行状态和演化规律的综合评估与预测。通过电厂仿真系统，可实现对操作人员培训的目的。

目前的电厂仿真系统均采用C/S架构，在培训仿真室构建专门的局域网进行。典型的系统结构如图1所示。其中，仿真服务器：用于基于仿真模型进行仿真计算。操作员站：为PC计算机，通过人机交互界面与仿真服务器交换操作输入和仿真结果；就地操作站：PC计算机，通过人机交互界面与仿真服务器交换操作输入和仿真结果。

整个电厂仿真系统由开发厂商作为专门的应用系统开发得到。其中，就地操作站和操作员站上的人机交互应用采用专门开发的应用提供功能。也就是采用常规的Client/Server模式。

上述基于C/S架构的电厂仿真系统，主要存在以下不足：对于就地操作站和操作员站等客户端，需要使用专门配置的仿真系统人机交互应用，才能访问仿真服务器提供的仿真服务。因此，就地操作站和操作员站等客户端的数目直接影响整个仿真系统的造价。出于成本考虑，目前电厂仿真培训室只配置2、4、6等有限客户端，其他客户端无法访问仿真系统。因此，其扩展性有限，不利于大规模开展仿真培训。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种实现等效果高性能B/S发布的电厂仿真方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种实现等效果高性能B/S发布的电厂仿真方法，包括以下步骤：

步骤1，客户端浏览器和web服务器之间建立基于WebSocket协议的通信连接；所述客户端浏览器以HTML5形式显示仿真交互界面；当所述客户端浏览器的仿真交互界面接收到来自于用户操作的仿真请求时，所述客户端浏览器通过WebSocket协议将所述仿真请求发送给所述web服务器；其中，所述仿真请求包括仿真结果获取请求或仿真控制指令；

步骤2，当所述web服务器接收到所述仿真请求时，所述web服务器将所述仿真请求发送给仿真接口服务器；

步骤3，所述仿真接口服务器将接收到的所述仿真请求翻译成对仿真内存库的操作变量；具体的，如果所述仿真请求为仿真结果获取请求，则将所述仿真请求翻译成对仿真内存库输出变量的读取操作变量；如果所述仿真请求为仿真控制指令，则将所述仿真请求翻译成对仿真内存库输入变量的写入操作变量；

步骤4，所述仿真接口服务器将所述对内存库的操作变量通过标准接口写入到仿真内存库，使所述仿真内存库的相关操作变量发生变化；

步骤5，当所述仿真内存库的操作变量发生变化时，所述仿真服务器立即探测到仿真内存库的操作变量发生变化；所述仿真服务器从所述仿真内存库中读取发生变化后的相关操作变量，并调用数学仿真模型进行仿真计算，得到仿真结果；

步骤6，所述仿真服务器将所述仿真结果写入到仿真内存库中；一旦所述仿真内存库被写入所述仿真结果，所述仿真接口服务器立即探测到仿真内存库被写入仿真结果，因此，所述仿真接口服务器从所述仿真内存库中读取本次仿真结果，并将读取到的所述本次仿真结果传输给所述web服务器；

步骤7，所述web服务器通过WebSocket接口，将所述本次仿真结果推送给客户端浏览器的HTML5页面；

步骤8，所述客户端浏览器的HTML5页面通过WebSocket接口获取本次仿真结果，并更新显示的HTML5仿真交互界面。

优选的，步骤6中，所述仿真接口服务器从所述仿真内存库中读取本次仿真结果，并将读取到的所述本次仿真结果传输给所述web服务器，具体为：

所述仿真接口服务器采用TCP/IP应用协议，将所述本次仿真结果传输给所述web服务器。

优选的，步骤8具体为：

所述客户端浏览器的HTML5页面利用JavaScript脚本通过WebSocket接口获取本次仿真结果。

本发明提供的一种实现等效果高性能B/S发布的电厂仿真方法具有以下优点：

1.不影响原仿真系统结构，最大化利用原仿真系统技术，实现对原仿真系统应用范围的显著扩充，并具有等效果高性能的特点；

2.利用基于HTML5/WebSocket技术的B/S发布形态仿真系统，用户可以在生产管理系统中集成仿真系统，可以在更多人群中开展应急演练等应用，不仅可以进一步发挥仿真系统作用、扩大使用范围，而且可以明显简化系统部署、降低仿真系统的造价。

附图说明

图1为现有技术提供的电厂仿真系统的C/S架构图；

图2为对传统电厂仿真系统的改造架构图；

图3为本发明提供的实现等效果高性能B/S发布的电厂仿真方法的简化流程示意图；

图4为本发明提供的实现等效果高性能B/S发布的电厂仿真方法的详细流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明在目前常规电厂仿真系统架构基础之上，利用HTML5/WebSocket技术，通过增加Web服务器和仿真接口服务器，在不影响原有仿真系统的前提下，实现仿真图形、仿真数据的等效果、高性能Web发布。

本发明技术特点包括：

1.不影响原仿真系统结构，最大化利用原仿真系统技术，实现对原仿真系统应用范围的显著扩充，并具有等效果高性能的特点；

2.利用基于HTML5/WebSocket技术的B/S发布形态仿真系统，用户可以在生产管理系统中集成仿真系统，可以在更多人群中开展应急演练等应用，不仅可以进一步发挥仿真系统作用、扩大使用范围，而且可以明显简化系统部署、降低仿真系统的造价。

参考图2，为本发明对传统电厂仿真系统的改造架构图；从图2可以看出，本发明在原仿真系统区域之外，增加Web服务器和仿真接口服务器，仿真接口服务器通过仿真内存库与原仿真服务器连接，Web服务器通过WebSocket通讯协议与客户端浏览器相连，形成“B/S发布区域”。用户可通过浏览器访问Web服务器，进而访问所发布的仿真画面和数据。

参考图3和图4，本发明提供的实现等效果高性能B/S发布的电厂仿真方法，包括以下步骤：

步骤1，客户端浏览器和web服务器之间建立基于WebSocket协议的通信连接；所述客户端浏览器以HTML5形式显示仿真交互界面；当所述客户端浏览器的仿真交互界面接收到来自于用户操作的仿真请求时，所述客户端浏览器通过WebSocket协议将所述仿真请求发送给所述web服务器，具体的，可结合WebSocket接口传递给web服务器，也可以间接通过JavaScript脚本，利用WebSocket传递给Web服务器；其中，所述仿真请求包括仿真结果获取请求或仿真控制指令；仿真结果获取请求就是指：从后端获取最新的仿真结果数据，包括测量类、开关类、档位类数据。仿真控制指令，即向后端发送控制指令，如开关启闭指令、档位调节指令、位置设置指令、状态设置指令等。

步骤2，当所述web服务器接收到所述仿真请求时，所述web服务器将所述仿真请求发送给仿真接口服务器；

步骤3，所述仿真接口服务器将接收到的所述仿真请求翻译成对仿真内存库的操作变量；具体的，如果所述仿真请求为仿真结果获取请求，则将所述仿真请求翻译成对仿真内存库输出变量的读取操作变量；如果所述仿真请求为仿真控制指令，则将所述仿真请求翻译成对仿真内存库输入变量的写入操作变量；

步骤4，所述仿真接口服务器将所述对内存库的操作变量通过标准接口，如OPC接口写入到仿真内存库，使所述仿真内存库的相关操作变量发生变化；

步骤5，当所述仿真内存库的操作变量发生变化时，所述仿真服务器立即探测到仿真内存库的操作变量发生变化；所述仿真服务器从所述仿真内存库中读取发生变化后的相关操作变量，包括:输入变量、输出变量或系统变量等，并调用数学仿真模型进行仿真计算，得到仿真结果；

步骤6，所述仿真服务器将所述仿真结果写入到仿真内存库中；一旦所述仿真内存库被写入所述仿真结果，所述仿真接口服务器立即探测到仿真内存库被写入仿真结果，因此，所述仿真接口服务器从所述仿真内存库中读取本次仿真结果，并将读取到的所述本次仿真结果采用约定的OPC接口或基于TCP/IP的其他应用协议，传输给所述web服务器；

步骤7，所述web服务器通过WebSocket接口，将所述本次仿真结果推送给客户端浏览器的HTML5页面；

步骤8，所述客户端浏览器的HTML5页面通过WebSocket接口获取本次仿真结果，并更新显示的HTML5仿真交互界面。

具体的，所述客户端浏览器的HTML5页面可利用JavaScript脚本通过WebSocket接口获取本次仿真结果。

上述过程完成了操作人员通过浏览器调整机组运行参数和条件，并获得仿真结果，并在浏览器上显示出调整后仿真运行结果的整个完整流程。

本发明提供的实现等效果高性能B/S发布的电厂仿真方法，主要特点如下：

(1)原仿真服务器中的人机画面，利用专门的转换工具，将其转换为适合B/S发布的形式。鉴于目前的技术主流方向，本发明发布成HTML5页面。HTML5页面中通过JavaScript脚本，实现对web服务器上仿真数据的访问。

(2)由于HTML5目前具备独立的标准，而且目前主流浏览器对其中的绝大部分特性支持，所以用HTML5来表示原仿真系统画面，可以确保等效果实现。

(3)传统HTTP协议和web服务器形态接口，不适应高性能、及时的信息双向传递。本发明采用WebSocket作为Web服务器和浏览器之间的通讯协议，不仅目前主流浏览器支持，而且基本具备与TCP/IP类似的性能，可以确保基于浏览器结构下的高性能仿真应用。

(4)原仿真服务器通过内存库(或其他仿真接口)来实现对仿真模型输入、输出、中间和系统变量的管理，而且，内存库会通过标准接口对外输出(如OPC接口等)。本发明中，Web服务器利用OPC接口访问仿真内存库中的仿真模型输入变量、输出变量、中间变量或系统变量，从而能够得到仿真模型的仿真结果。

现有技术中，存在一些解决方案，通过引入WebServer，利用浏览器与WebServer之间的HTTP协议，结合Web Service服务，实现对仿真系统的功能扩展调用。但是Web Service服务和HTTP协议都是基于短连接的技术手段，不适合信息的双向及时传递。仿真应用对于响应和性能要求很高(秒级响应和画面刷新)，这种技术方案势必对扩展后的性能带来巨大的不利影响。另外，仿真系统画面以各类工艺流程、监控画面为主，传统仿真交互页面受到浏览器的限制，往往难以全面实现原仿真系统中的图形特征的静态和动态的展示效果。而本发明中，将应用中相关的图形、数据等遵照应用中的形态，转换为HTML5结合WebSockt目前主流浏览器可访问形式，使用户能够在远程通过intranet或internet利用浏览器进行访问的同时，可以保持与原仿真的等效果和高性能。

由此可见，本发明提供的实现等效果高性能B/S发布的电厂仿真方法，具有以下优点：

(1)在不修改原仿真系统技术架构的基础上，增加Web服务器和仿真接口服务器，形成仿真系统B/S等效果高性能发布系统，；

(2)原仿真系统通过转换程序将仿真人机画面转换为HTML5形式页面，存储到Web服务器上。浏览器HTML5页面通过WebSocket与Web服务器连接，实现人机数据和仿真结果的传递。一方面确保仿真信息的双向传递，另一方面可确保系统具有与传统仿真系统类似的性能；

(3)Web服务器通过标准接口(如OPC接口)、仿真接口服务器和原仿真服务器通信，传递输入变量或系统变量，并获取仿真结果的输出或中间变量的输出。作为新增加的系统节点，在完全不影响原仿真系统结构和实现的前提下，对系统应用范围进行了显著扩充。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。