专利名称：显示用于监视工业设施的技术数据的计算机实施的方法
技术领域：
本发明涉及用于远程监视工业控制系统中的过程设备和过程 对象的方法和系统。具体而言，本发明涉及监^f见石油和燃气设施、 生产平台和处理装备中的过程。
背景技术：
如今，多数工业设施和生产装备具有例如利用光纤通信、数据 库等来进行数据采集和存储的现代的有效系统。但问题在于用户至 少部分地由于过程数据的数量庞大而常常不能提取所采集的数据中 隐藏的所有信息。即使历史数据唾手可得，用户仍然可能需要辅助 帮助，以便对表现异常的过程段进行定位、收集关于这些段的信息 并且得到对过程或者设备的条件或者状态的诊断。
在工业工厂中的过程控制领域中，IT被用作使工作任务和决 策过程更高效的策略工具。例如，在延伸的石油和燃气区段中，工 作任务在海上与陆地之间和在运营商与供应商之间的广泛再分配正 在进行中。其结果包括新的工作过程，在这些过程中常常处于不同 位置的人员使用IT和在工作过程中集成的实况数据来交互。IT的使 用创造出新高级功能形式的控制、监视和维护的契机。目前人工处 理功能(即数据核对、报告生成、任务的规划、启动、通知和协调) 的更大程度的自动化正在开发之中。
呈现数据的常用方式通常是使用台式计算机屏幕来实现，这限 制了用户使用键盘、鼠标等来与2D系统交互以浏览一系列过程画面 和有关数据。对台式屏幕的使用也限制用户数目，因此有碍于本地 用户和/或远程用户之间的协作可能性。
发明内容
根据本发明的 一 个方面，提供一种形式为如下改进方法的改 进，该方法用于生成工业设施或者其部分的显示，该显示包括与事 件或者报警、人员位置和/或过程设备的位置有关的动态信息，该方 法包括显示全息图像，该全息图像包括所述工业设施的视图，所述 视图包括三维空间中的一个或者多个点，并且该一个或者多个点每 个均映射到所述工业设施中的对应点或者位置。
根据本发明的 一个实施方式，提供一种形式为如下改进方法的 改进，该方法用于生成石油和燃气生产平台或者其部分的显示，该 显示包括与事件或者报警、人员位置和/或过程设备的位置有关的动 态信息，该方法包括显示全息图像，该全息图像包括所述石油和燃 气生产平台设施的视图，所述视图包括三维空间中的 一 个或者多个 点，并且该一个或者多个点每个均映射到所述石油和燃气生产平台 中的对应点或者位置。
根据本发明的另 一 实施方式，提供 一 种形式为如下改进方法的 改进，该方法用于生成工业设施或者其部分的全息图像，该全息图
像包括关于事件或者报警的信息，该方法包括以下步骤在全息图 像中将指示器对象放置于 一 个或者多个点中的 一 个点附近；并且识
别一个或者多个点中已被选择的一个点。
根据本发明的另 一实施方式，提供一种形式为如下改进方法的 改进，该方法用于生成工业设施或者其部分的全息图像，该全息图
像包括关于事件或者报警的信息，该方法包括以下步骤将一个或 者多个点中已被识别的一个点映射成所述工业设施中的设备、过程 段或者其部分。
根据本发明的另 一 实施方式，提供 一 种形式为如下改进方法的 改进，该方法用于生成工业设施或者其部分的全息图像，该全息图 像包括关于事件或者报警的信息，该方法包括以下步骤将一个或 者多个点中已被识别的 一个点映射成位于所述工业设施中的设备、 过程段或者其部分处的一个或者多个人员。这一实施方式具有快速和高效地示出操作员或者工程师定位于石油平台上或者在另 一工业 设施中的何处，这有助于对问题情形中的操作员进行定位和/或安置 和/或疏散。
本发明的焦点在于使用全息图像来呈现大量过程信息，这些全
息图像向用户提供现场的3D视图。通过3D可视化，用户获得现场 的情形和当前状态的改进视图。用户可以对在平台或者设施中的相 应位置出现的所有报告事件快速地进行定位并且使用专用输入设备 来访问系统以检索到更多信息。用户也可以选择与感兴趣的其它对 象有关的信息，诸如人员的位置和身份等，以检索到更多详细的信 息。全息系统用于监视和监控，而不涉及对现场的直接控制。 一种 典型用途是用在内部专家(例如过程规划员、过程工程师、管理人 员等)和第三方专家所在的岸上操作室、或者支持室、或者控制室中。
本发明以清楚和直观方式以及如下方法提供了与包括许多复 杂过程的设施有关的信息，这些方法提供对这一信息的获取或者与 这一信息的交互。本发明描述了
-使用全息图像来呈现大量过程信息以创建现场的3D视图，
-用于与全息图像交互的设备，
-在工厂或者平台的3D视图中的导航以及信息检索， -在底层控制系统与生成全息图像的全息装置之间的通信。 一个优点在于，生成了给定现场的当前状态的改进概况以及 3D接口 ，通过该3D接口快速检索关于所选事件或者对象的更多详 细信息。本发明允许不受数目限制的查看者围绕相同全息图进行协 作。这创建一种其中无论位置如何让具有不同专业技能的所有用户 具有相同全息图的工作环境。
另一优点在于，提供了位置信息，以便通过对监视信息的改进 获取来优化或者增加生产，并且例如通过用户从地面监一见压缩机或 者井以及通过如果发现需要动作的事项则联络现场的用户或者专家
8如有利于如下交互室，这些交互室用来支持在陆地与海上之间和在 运营商与供应商之间的工作过程。这在部分上是因为本发明提供如 下接口，该接口促进了对现场、相关设备或者部分的布局以及当前 状态的用户感知改进。它也支持本地和远程的高效协作。
可以应用本发明的操作也可以包括钻井、操作和维护或者升
级。本发明有利地适合于例如用于基于24小时由自有的和供应商的
岸上专家进行的持续监视和/或支持。监视也可以应用于规划已安排 的操作以及规划、或者指导未规划的或关键的情形。因此，例如远 程专家可以从全息图像中查看哪个操作员位于相关设备的最近处并
且例如通过电话或SMS、或者计算机链路来指导操作员以实现观测 或者实现用以改变设置点等程序。
又一优点在于，借助本发明的实施方式，通过实现以下各项， 减少了如在石油平台的情况下一样可能定位成使得对该设施的访问 是耗费时间、困难或者危险的工业设施的运营和维护成本
基于条件和活动的维护，
将监管、监控、管理和检查活动转移到岸上，
减少对离岸专家的使用，
岸上远程监视，
提高监视和分析功能的效率，
通过在更大程度上集中任务、跨领域协调和专业化服务供应 来支持现场的新方式。
根据本发明的另 一 方面，提供 一 种形式为如下改进系统的改 进，该系统用于监视工业设施，布置有计算机程序装置，用于生 成所述工业设施或者其部分的显示，所述显示包括关于事件或者报 警的信息；以及计算机，还包括用于生成全息图像的显示的装置， 该全息图像包括所述工业设施的视图，所述视图包括三维空间中的 一个或者多个点，并且该一个或者多个点每个均映射到所述工业设 施中的对应点或者位置。
根据本发明的另 一 实施方式，提供 一 种形式为如下改进系统的改进，该系统用于监视工业设施，包括用于生成全息图像的显示的
装置，该全息图像包括所述工业设施的视图，该系统还包括用于
确定已经在全息图像中将指示器对象放置于一个或者多个点中的一
个点附近的装置；以及用于识别一个或者多个点中已被选择的一个 点的装置。
根据本发明的另 一 实施方式，提供 一 种形式为如下改进系统的 改进，该系统用于监视石油和燃气生产平台。该系统包括用于生成 全息图像的显示的装置，该全息图像包括所述石油平台的视图，该 系统还包括用于确定已经在全息图像中将指示器对象放置于一个 或者多个点中的一个点附近的光学配准(optical registration )装置； 以及用于识别 一 个或者多个点中已被选择的 一 个点的装置。
根据本发明的另 一 实施方式，提供 一 种形式为如下改进系统的 改进，该系统用于监视工业设施，包括用于生成全息图像的显示的 装置，该全息图像包括所述工业设施的视图，该系统包括用于将一 个或者多个点中已被识别的一个点映射到所述工业设施中的过程段 或者其部分的计算机程序装置。
在本发明的方法的一个优选实施方式中， 一种或者多种方法可 以由包括一个或者多个微处理器单元或者计算机的计算设备实现。 一个或者多个控制单元包括用于存储一个或者多个计算机程序的存 储器装置，该计算机程序用于实现上述改进的方法。优选地，这样 的计算机程序包含有指令，用于由处理器实现如上文提到的和下文 更具体描述的方法。
现在将具体参照以下附图仅通过例子描述本发明的实施方式， 在附图中
图1是根据本发明一个实施方式用于生成和显示石油平台或 工业设施的3-D视图的全息用户接口的示意图， 图2是本发明一个实施方式的架构的框图，图3是用于根据本发明一个实施方式的方法和系统的架构的框图。
具体实施例方式
图1示出了本发明一个实施方式的示例例子。该图示出了用于
产生全息图像的全息系统3和产油平台的全息显示1。示出了定位用 于与全息图像1交互的指示器设备2。这里示出了指示器2通过接线 或者以无线方式连接到计算机8，该计算机也连接到全息系统3。单 独显示器(外部图形屏幕ll)示意地定位于全息图像l附近。
用于实现该方法的系统然后包括生成全息图像1的全息装置 3,并且该设备也可以包括光折射检测器(未示出)或者可以对用 户在全息图像1上"接触"何处进行配准(register)的其它装置；以 及输入设备2,用户可以利用该输入设备来与全息图像并且优选地与 数据服务器交互，该数据服务器向全息装置持续地馈送更新的过程
4吕息。
产油平台或者另一工业设施布置有工业控制系统。作为示例例 子，控制系统可以提供与给定控制阀的某一类问题有关的信息。例 如利用红色来指示控制阀的问题，该颜色标记控制阀在全息图像1 的3D图像中的位置。全息图像利用红色标记或者闪烁红色光点来显 示控制阀的相对位置。利用输入/指示设备点击该阀会引起控制系统 显示关于该控制阀和/或事件的进一步信息。进一步信息例如可以显 示于外部显示器比如图l的显示器ll上。因此，通过直接获取从控 制系统获取的或者由控制系统生成的事件信息和/或对象信息，向用 户提供了与问题阀的相对工厂位置有关的更多信息。本地或者远程 用户然后接收改进的信息递送，进一步动作基于该改进的信息递送。
石油平台上或者其它潜在危险工业设施中的人员健康和安全 是一个至关重要的问题。出于OHSE(职业健康和安全)目的，并且 在人员在平台或者工厂中的某处伤及自身并且陷入无知觉状态的不 大可能发生的事件中；全息图将示出受伤人员的位置，并且通过选
ii择全息图中的对象，用户将获取从设施的控制系统供应到显示器或 者外部显示器11的重要医疗信息，比如姓名、年龄、性别、血型、
过敏性等。
来自此类例子的输出可以显示为重叠全息图或者显示于外部 屏幕11上。外部屏幕可以是全息装置的一部分或者是单独设备。使
用与受伤人员或者处于危险的人员有关的对象3D可视化的益处在 于，它提供了一种快速方式，以便收集用以对人员的位置进行识别 的信息、研究对应的必要评估以及维护和确定救险人员到达该人员 和/或出口或者交通工具入口点等的路线。
全息装置包括呈现全息图像的光束生成器(通常为激光器)。 该装置也布置有光束检测器，该检测器检测由输入设备2的尖端(该 尖端可以是有源尖端)折射、反射或者散射的光束。检测器可以例 如配准折射光束的强度，并且因此配准折射光束的长度。它也配准 相同光束的x、 y位置。计算设备然后基于折射光束的长度(z位置) 和折射光束的x、 y位置来计算"接触"点的空间位置。
(有线或者无线)连接到全息装置以实现操控全息图(导航、 选择图标、对象等)的指示器或者输入设备2优选地包括物理指 示器设备，该设备具有与全息装置的有线或者无线连接，指示器的 尖端或者有源尖端布置成使得它是用于上述光束检测器的仅有可配 准点；控制器，诸如所述设备上的按钮、滚轮等，该控制器激活全 息装置中的所述光束检测器。因此，用户点击/转动/滚动所述控制器 以选择"接触"点。可选地，指示器设备可以包括触觉激励器，该激 励器在用户"接触"全息图像中的具体目标、事件、对象等时向用户 给予触觉反馈。触觉激励器由来自持续配准"接触"点的光束检测器 车命入而触发。
关于所选目标、事件、对象等的详细信息可以显示于外部屏幕 11上。这一屏幕可以是全息图像设备或者是单独设备的一部分。计 算机系统连接到包括全息装置的全息系统，并且向全息系统持续地 馈送关于现场(工厂、石油平台等)的状态信息。计算机系统包括
12以下各项
-与 一个或者多个远程服务器的连接，该服务器允许访问集中 存储的信息和数据库，
-应用，该应用将存储的信息和其它相关数据变换成馈送到全 息系统中并且由全息系统显示的图形图像中的3D空间位置，
-对象具体细节信息和数据，在选择或者请求时在外部屏幕上 向用户显示，上述信息和数据诸如为电子手册、维护报告、历史数 据、人员数据等。
因此，例如一个或者多个远程专家可以乂人全息图像中查看哪个 操作员位于与相关设备最近处。 一个或者多个专家然后可以讨论事 件或者报警，并且可以例如通过电话或SMS、或者计算机链接来指 导操作员进行观测或者进行用以改变检验设置、检验或者调整设置 点等的程序。
可以用不同方式配置该系统。
图2示出了包括本发明一个实施方式的架构。该图示出了连接 到岸上网络15的产油平台的全息图像1。岸上网络经由安全数据通 信布置来连接到过程网络7 。该过程网络又连接到 一个或者多个计算 机8和控制网络9或者对石油平台或者其它工业设施进行控制的过 程控制网络。可以在安全性相对低的布置内建立包括全息图像的岸 上网络16。这与用于需要高安全性的数据和计算机网络的石油平台 或者其它工业设施的数据通信和过程控制布置17形成对比。
图3示出了包括本发明一个实施方式的另一架构。它示出了图 1的指示器2和由全息设备3生成的全息图像1。在石油平台或者其 它工业设施处，经由I/0模块或者节点14连接到过程网络7的控制 阀12的泄漏问题造成控制系统中的报警。控制系统也连接到数据储 存器，该储存器包含与石油平台或者工业设施的设备、过程和过程 历史有关的数据。因此，与控制系统中报告的报警或者事件关联的 对象的安装位置可以映射成3D模型，针对在本例中为控制阀12的 该事件或者报警对象位置来计算在3D模型中的3D空间位置，然后在全息图像1上标记示出该对应位置。例如标记为有色的光或者闪 烁的光等。以这一方式，对象(对象是在控制系统中报告的事件或
者报警的主体)的位置在全息图像上显示于它的3D空间位置。
本发明的方法可以由 一 个或者多个计算机程序监控、控制或者 实现。 一个或者多个微处理器(或者处理器或者计算机)包括连接 到或者包括在一个或者多个上述计算机或者计算机系统中的中央处
理单元CPU，这些处理器或者计算机执行如例如参照附图描述的根 据本发明一个或者多个方面的方法步骤。将理解用于实现根据本发 明的方法的计算机程序也可以运行于一个或者多个通用工业微处理 器或者PLC或者计算机上，而不是一个或者多个特别改装的计算机 或者处理器上。
计算机程序包括如下计算机程序代码单元或者软件代码部分， 这些计算机程序代码单元或者软件代码部分使得计算机或者处理器 使用用于前述方法的方程、算法、数据、存储值、计算、同步等来 执行该方法。程序的 一部分可以如上所述存储于处理器中而且也可 以存储于ROM、 RAM、 PROM、 EPROM或者EEPROM芯片或者类 似存储器装置中。程序或者一些程序也可以部分地或者整体地作为 固件本地(或者集中)存储于其它适当计算机可读介质(比如磁盘、 CD-ROM或者DVD盘、硬盘、磁光存储器存储装置、易失性存储器、 闪存)上或者其中，或者可以存储于数据服务器上。也可以使用其 它已知和适当介质，包括可移动存储器介质，比如Sony记忆棒(TM )、 USB记忆棒和其它可移动闪存、硬驱动等。也可以从包括公共网络 如因特网的数据网络部分地供应或者更新程序。
应当注意，尽管上文描述了本发明的示例实施方式，但是可以 对公开的解决方案进行的若干变化和修改而不脱离如所附权利要求 书中限定的本发明范围。
权利要求
1.一种计算机实施的方法，用以生成工业设施的显示，所述显示包括关于事件或者报警的信息，其特征在于，所述方法包括显示全息图像(1)，所述全息图像包括所述工业设施的视图，所述视图包括三维空间中的一个或者多个点，并且所述一个或者多个点每个均映射到所述工业设施中的对应点或者位置。
2. 根据权利要求1所述的方法，包括以下步骤在所迷全息图 像中将指示器对象(2)放置于所述一个或者多个点中的一个点附近； 并且识别所述一个或者多个点中已^皮选才奪的所述一个点。
3. 根据权利要求1所述的方法，包括以下步骤将所述一个或 者多个点中已被识别的所述 一 个点映射到所述工业设施中的设备、 过程段或者其部分。
4. 根据权利要求1或者3所述的方法，包括以下步骤将所述 一个或者多个点中已被识别的所述一个点映射到位于所述工业设施 中的设备、过程段或者其部分处的一个或者多个人员。
5. 根据任一前述权利要求所述的方法，包括以下步骤生成所 述全息图像的第 一 部分的放大视图，所述放大视图包含与已被选择 的所述一个或者多个点关联的所述过程段或者其部分。
6. 根据权利要求1或者5所述的方法，包括以下步骤生成所述全息图像的第二部分的放大视图，所述放大视图是与所述过程段 或者其部分的视图相邻或者重叠的视图。
7. 根据任一前述权利要求所述的方法，包括以下步骤生成显 示，所述显示包括关于所选设备、过程或者操作员的信息。
8. 根据权利要求7所述的方法，包括以下步骤在与布置成显 示所述全息图像的所述一个或者多个设备分离的显示设备上，生成 包括图形用户接口导航装置 的所述显示。
9. 根据权利要求1所述的方法，包括以下步骤围绕竖直轴旋 转所述全息图像；并且提供所述全息图像的其它部分的视图。
10. 根据权利要求1所述的方法，包括以下步骤围绕非竖直轴旋转所述全息图像；并且提供所述全息图像的其它部分的视图。
11. 根据权利要求1或者2所述的方法，包括以下步骤借助无线测量手段来检测在所述图像的三维空间中存在指示器对象(2 ),所述无线测量手段是以下各项中的任一项光、超声、无线电电磁、激光、IR。
12. 根据权利要求1或者12所述的方法，包括以下步骤检测组成所述全息图像的一个或者多个光射线的透射、反射、折射或者散射的改变；并且识别所述一个或者多个点中已被选择的所述一个占/ 、、、 o
13. 根据权利要求1或者12所述的方法，包括以下步骤检测组成所述全息图像的一个或者多个光射线的改变或者分裂；并且识别三维空间中的所述一个或者多个点中已如此被选择的所述一个占,,、、o
14. 根据任一前述权利要求所述的方法，包括以下步骤将所述改变或者分裂的一个或者多个光射线映射到三维空间中的至少一个点，并且随后将其映射到所述工业设施的计算机实施的3D模型中的三维空间中的点。
15. 根据权利要求1或者2或者13中的任一权利要求所述的方法，包括以下步骤在三维空间中显示代表所述工业设施中的事件或者报警的一个或者多个点。
16. 根据权利要求15所述的方法，包括以下步骤选择三维空间中代表事件或者报警的所述一个或者多个点中的一个点；并且生成与所述工业设施中的所述事件或者报警有关的信息显示。
17. 根据权利要求1或者15所述的方法，包括以下步骤生成所述全息图像上示出各所述人员在所述平台上的位置的信息的显示。
18. —种包括软件代码单元的计算机程序，所述软件代码单元在被读取到计算机或者处理器中时将使所述计算机或者处理器执行根据权利要求1-18中的任一权利要求所述的步骤使用用于控制的计算机程序来检索和显示用于工业设备的技术数据的方法。
19. 一种在计算机可读介质上实现的计算机程序，在被读耳又到计算机或者处理器中时将使所述计算机或者处理器执行一个或者多个指令，该一个或多个指令用于根据权利要求1-18中的任一权利要求所述的步骤来检索和显示用于工业设备的技术数据的方法。
20. —种用于工业设施的控制系统，所述控制系统布置有计算机程序装置，用于生成工业设施的显示，所述显示包括关于事件或者报警的信息；以及计算机(8)，其特征在于，包括用于生成全息图像(1)的显示的装置(3),所述全息图像包括所述工业设施的视图，所述视图包括三维空间中的一个或者多个点，并且所述一个或者多个点每个均映射到所述工业设施中的对应点或者位置。
21. 根据权利要求20所述的系统，还包括用于确定已经在所述全息图像中将指示器对象(2)放置于所述一个或者多个点中的一个点附近的装置；以及用于识别所述一个或者多个点中已被选择的所述一个点的装置。
22. 根据权利要求20所述的系统，还包括用于确定已经在所述全息图像中将指示器对象(2)放置于所述一个或者多个点中的所述一个点附近的光学配准装置；以及用于识别所述一个或者多个点中已被选择的所述一个点的装置。
23. 根据权利要求20或者21所述的系统，还包括用于将所述一个或者多个点中已被识别的所述一 个点映射到所述工业设施中的过程段或者其部分的计算机程序装置。
24. 根据权利要求20或者23所述的系统，还包括所述工业设施的计算机实施的3D;^莫型。
25. 根据权利要求20或者24所述的系统，还包括与用于所述工业设施的控制系统和/或与 一 个或者多个数据库的链接，所述数据库存储用于所述工业设施的数据。
26. 根据权利要求20所述的系统，还包括存储于存储器设备中或者计算机可读介质上的计算机程序，所述计算机程序在被读取到计算机或者处理器中时将使所述计算机或者处理器执行一 个或者多个指令，该一个或多个指令用于根据权利要求1-19中的任一权利要求所述的步骤检索和显示用于工业设备的技术数据的方法。
27. —种全息用户接口，用于提供工业设施或者其部分的显示，所述显示包括关于事件或者报警的信息，其中所述工业设施的视图包括全息图像，所述视图包括三维空间中的一个或者多个点，并且所述一个或者多个点每个均映射到所述工业设施中的过程段或者其部分中的对应点或者位置。
28. —种将根据权利要求20-26中的任一^L利要求所述的系统用于下组中的任一项的用途提供所述设施的状态概况、检验工业i殳备的状态、检验过程变量。
29. —种将根据权利要求27所述的接口用于以下列表中的任一项的用途检验工业设备的状态、调节过程、检验过程变量、检验事件或者报警、检验石油平台的状态。
全文摘要
一种计算机实施的方法，用以显示工业设施，该显示也可以包括显示与设施中的事件或者报警有关的信息。该方法包括显示查看者看来为三维全息图像(1)的图像，该全息图像包括所述工业设施的视图。该图像也可以包括三维空间中的一个或者多个点，并且该一个或者多个点每个均映射到所述工业设施中的对应点或者位置。还描述了一种用于主动指示图像反射对象中的位置或者该设施中的位置的指示设备。
文档编号G05B23/02GK101681164SQ200880015595
公开日2010年3月24日 申请日期2008年3月27日 优先权日2007年3月30日
发明者C·斯库拉普, N-A·哈尔, S·布里恩 申请人:Abb研究有限公司