基于组态的物理对象展示方法与流程

本发明实施例涉及组态技术，尤其涉及一种基于组态的物理对象展示方法。

背景技术：

“组态(Configure)”是指“配置”、“设定”、“设置”。在组态软件中，用户使用软件提供的工具和方法完成具体任务，通过类似“搭积木”的简洁方式完成任务所需的功能，而无需编写实现该软件功能的计算机程序，实现所谓的“组态”。

组态具有较广泛的应用，例如，在工程控制领域中，组态软件能够从自动化过程和装备中采集各种信息并将信息以图形化等更易于理解的方式进行显示，将重要的信息以各种手段传送到相关人员，对信息执行必要分析处理和存储并发出控制指令等等，从而实现对自动化过程和装备的监视和控制。

任一系统的组态通常分为开发模式和运行模式。在开发模式下，创建要监控的设备的数据模型，并且为要监控的设备设置并显示展示图形；然后，由用户/开发人员设置要监控的设备的变量，并且由用户/开发人员将要监控的设备的变量与展示图形的图形要素进行动画链接。在运行模式下，组态软件根据在开发模式下设置的设备、变量、展示图形及动画链接，根据采集到的设备的变量数据，图形化地显示设备的变量数据。

图1～图3示出通常对要监控的设备进行的组态操作的示例性界面。图4示出被监控的设备的运行状态的示例性界面。在系统的开发模式下，首先，如图1所示，开发人员选择要监控的设备，即仿真PLC；此后，如图2所示，开发人员设置要监控的该仿真PLC的变量，即其温度和湿度；其后，如图3中底层窗口所示，为该仿真PLC设置和显示展示图形，以及，设置该展示图形在展示场景中的展示位置，开发人员选择展示图形中表示温度的图形要素，设置温度的展示形式(模拟值输出以及包括整数位数和小数位数的输出格式)和展示位置，并且将表示温度的图形要素与要监控的仿真PLC的温度变量值进行关联(即动画链接)。此后，在系统的运行模式下，如图4所示，根据开发人员在开发模式下配置的信息，在展示场景的相应位置显示要监控的仿真PLC的温度和湿度的值。

在现有的组态软件中，需要开发人员手动地对每个要监控的设备逐个执行前述开发模式下的创建和设置操作，需要根据每个要监控的设备，为其对应的展示图形设定不同的展示位置。如果需要监控一百台设备，就需要执行一百次这样的操作，操作过程繁琐、耗时、效率低。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于，提供一种基于组态的物理对象展示方法，以快速地实现被监控物理对象的动画链接和被监控物理对象的展现。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种基于组态的物理对象展示方法，包括：在开发模式下，确定与具有预定配置的物理对象类型相匹配的展示图形模板，其中，所述展示图形模板包括至少一个图形要件；并将所述物理对象类型的属性标识与相匹配的所述展示图形模板中的图形要件进行关联，其中，所述属性标识包括地理数据标识，所述地理数据标识包括所述物理对象类型的中心位置标识；在运行模式下，为所述物理对象类型的被监控物理对象创建图形计算对象，其中，所述图形计算对象包括与所述物理对象类型相匹配的展示图形模板的数据；通过所述图形计算对象根据所述展示图形模板的数据确定所述被监控物理对象的展示图形；根据所述被监控物理对象的地理数据标识的属性值确定所述展示图形的展示位置，在所述展示位置展示所述展示图形，并将关联有其它属性标识的图形要件渲染为与所述其它属性标识的属性值相应的展示效果。

根据本发明实施例提供的基于组态的物理对象展示方法，通过在开发模式下将具有预定配置的物理对象类型的属性标识以及在相应的展示图形模板中的图形要件一次性进行动画链接，并且在运行模式下为实际被监控的物理对象根据从其采集到的属性值以及一次性设置的动画链接，确定被监控的物理对象对应的展示图形的展示位置并将关联有属性标识的图形要件渲染为与所述被监控物理对象的属性标识的属性值相应的展示效果，可快速地实现被监控物理对象的图形化展现，而无需为每个被监控物理对象逐个设置动画链接，使得组态操作更为简洁、便利，提高了组态的效率，并且具有较优的可扩展性。

附图说明

图1～图3是示出通常对要监控的设备进行的组态操作的示例性界面图；

图4是示出被监控的设备的运行状态的示例性界面图；

图5是示出根据本发明实施例一的基于组态的物理对象展示方法的流程图；

图6是示出图5中步骤S510的示例性处理的流程图；

图7是示出根据本发明实施例二的基于组态的物理对象展示方法的流程图。

具体实施方式

本发明的实施例提出一种基于组态的物理对象展示方法，在系统的开发模式下一次性地设置具有预定配置的物理对象类型的属性标识与相应的展示图形中的图形要件的动画链接，并且在系统的运行模式下根据前述设置的动画链接以及属于该物理对象类型的被监控物理对象的属性值确定被监控物理对象的展示位置及图形化地展现被监控物理对象的状态，从而快速地实现被监控物理对象的图形化展现。

这里，需要指出，在任一时刻，系统可处于开发模式、运行模式，也可以并行地处于开发模式和运行模式。例如，可在系统的运行状态下，提供用于开发的界面以执行包括前述动画链接的开发设置，并且即时地在运行模式下反映执行的前述开发设置或者通过重启系统反映执行的前述开发设置。

下面结合附图详细描述本发明实施例的示例性实施例。

实施例一

图5是示出根据本发明实施例一的基于组态的物理对象展示方法的流程图。

参照图5，在步骤S510，在开发模式下，确定与具有预定配置的物理对象类型相匹配的展示图形模板；并将物理对象类型的属性标识与相匹配的展示图形模板中的图形要件进行关联。

其中，展示图形模板包括至少一个图形要件，物理对象类型的属性标识包括地理数据标识，所述地理数据标识包括物理对象类型中心位置标识。其中，中心位置标识可以标识属于该物理对象类型的物理对象的中心位置，如通过物理对象的空间地理中心点确定的中心位置。在一种优选方案中，地理数据标识还可以包括的轮廓标识，轮廓标识可以标识属于该物理对象类型的物理对象的轮廓，如通过物理对象的空间包络地理坐标点确定的轮廓。

这里所说的物理对象类型可以是工控系统中需要监控的设备的类型，如特定型号或配置的风力发电机组或供电设备，物理对象类型的属性可包括需要监控的物理对象类型的地理数据、运行参数、性能参数或固有属性等。例如，风力发电机组的地理位置、规格参数、转速、扭矩、输出功率等。物理对象类型通过属性标识来标识这些属性。其中，展示图形模板中存储有多种图形要件，与展示图形模板中的图形要件关联的属性通常为物理对象类型的部分属性，例如运行参数、性能参数等，以便于监控实际物理对象的运行状态。本发明实施例中，一种可行的方式是，将物理对象类型的中心位置标识与被监控物理对象的相应的图形要件关联，这样，该被监控物理对象的图形要件在展示时根据该中心位置标识的属性值对应的中心位置即可确定被监控物理对象的展示位置；在另一种可行的方式中，被监控物理对象的各个实际部件均具有实际的地理数据标识的属性值，如各部件的实际轮廓数据和中心位置数据，在此情况下，可根据各部件的实际地理数据标识的属性值确定该被监控物理对象的各图形要件的展示位置；在又一种可行的方式中，在被监控物理对象具有中心位置数据时，还可以根据预先设定的轮廓数据来确定被监控物理对象的展示位置。

再例如，可以针对常用的物理对象类型或者客户订制的物理对象类型，预先确定并导入适用的展示图形模板(如风力发电机组的三维图形、缩略图或状态列表等)，并且将该物理对象类型的属性标识(如风力发电机组的属性标签)以及展示图形模板中的图形要件进行关联设置。例如，将风力发电机组的三维图形中的叶片与风力发电机组的转速相关联。

此外，还可通过用于进行动画链接的交互界面执行步骤S510的关联处理，从而用户/开发人员可订制执行动画链接的操作。图6示出步骤S510的一种示例性处理流程。

参照图6，在操作S5102，确定并获取与所述物理对象类型相匹配的展示图形模板和物理对象类型的至少一个属性标识。

其中，获取的物理对象类型的至少一个属性标识中包括地理数据标识，所述地理数据标识包括物理对象类型的中心位置标识。

在操作S5104，显示获取的所述属性标识和所述展示图形模板，并标注所述展示图形模板中的图形要件，从而用户/开发人员可选择要关联的属性标识以及展示图形模板中的图形要件。

此后，在操作S5106，响应于用户对显示的属性标识和标注的图形要件的关联操作，将用户操作的物理对象类型的属性标识以及在相应的展示图形模板中与所述属性标识关联的图形要件的数据进行关联存储。

通过上述步骤，实现了物理对象类型与图形要件实现动画链接的配置。

在步骤510完成前述动画链接的配置后，启动系统运行时，进入运行模式，可执行步骤S520。

在步骤S520，在运行模式下，为所述物理对象类型的被监控物理对象创建图形计算对象；通过所述图形计算对象根据所述展示图形模板的数据绘制所述被监控物理对象的展示图形；根据所述被监控物理对象的地理数据标识的属性值确定所述展示图形的展示位置，在所述展示位置展示所述展示图形，并将关联有其它属性标识的图形要件渲染为与所述其它属性标识的属性值相应的展示效果。

其中，所述图形计算对象包括与所述物理对象类型相匹配的展示图形模板的数据。

由于在开发模式下已为前述物理对象类型设置了属性和图形要件之间的关联(即动画链接)，因此在系统运行的状态下，当需要图形化展示属于前述物理对象类型的被监控物理对象时，可以先根据被监控物理对象的地理数据标识的属性值确定相应的展示图形的展示位置，以在该展示位置展示所述展示图形。而对于其它属性标识的属性值，如被监控物理对象的运行状态，则该部分属性值可用来渲染被监控物理对象的图形要件的展示效果。

因此，在运行模式下，为被监控物理对象创建的图形计算对象获取被监控物理对象的属性值，根据地理数据标识的属性值确定展示图形的展示位置，并且根据已设置的动画链接信息(即被监控物理对象的属性标签和展示图形模板的图形要件之间的关联)来渲染关联有属性标识的图形要件的展示效果。

例如，对于将风力发电机组的三维图形中的叶片与风力发电机组的转速相关联的情形，图形计算对象可在绘制的风力发电机组的三维图形中叶片的部位以文本的形式显示转速值或以渲染与转速值相应的动态效果。

根据前述本发明实施例一的基于组态的物理对象展示方法通过在开发模式下将具有预定配置的物理对象类型的属性标识以及在相应的展示图形模板中的图形要件一次性进行动画链接，并且在运行模式下为实际被监控的物理对象根据从其采集到的属性值以及一次性设置的动画链接，确定被监控的物理对象对应的展示图形的展示位置并将关联有属性标识的图形要件渲染为与所述被监控物理对象的属性标识的属性值相应的展示效果，可快速地实现被监控物理对象的图形化展现，而无需为每个被监控物理对象逐个设置动画链接，使得组态操作更为简洁、便利，提高了组态的效率，并且具有较优的可扩展性。

通常，在运行模式下，在用于展现被监控物理对象的显示界面上可能需要同时查看/监控多个被监控物理对象的运行状态。在这种情况下，为了直观地展示在同一工场内的多个被监控物理对象，实施例一的基于组态的物理对象展示方法可还包括：在运行模式下，将当前被监控的地理区域映射到显示界面的显示区域。相应地，步骤S520中为所述物理对象类型的被监控物理对象创建相应的图形计算对象的处理包括：为在所述当前被监控的地理区域中的被监控物理对象创建相应的图形计算对象。

此外，为了查看某个或某几个被监控物理对象的运行状态，还可为用户提供缩放、平移等功能，根据经缩放、平移等操作映射到的被监控的地理区域来确定要展示的被监控物理对象，并且动态地创建和/或删除相应的图形计算对象。通过按需进行图形计算对象的创建和/或删除，可降低加载数据和图形计算的处理，优化利用系统资源。

实施例二

图7是示出根据本发明实施例二的基于组态的物理对象展示方法的流程图。

参照图7，在步骤S710，在开发模式下，与所述物理对象类型相应地创建数据管理模型以及与所述数据管理模型关联的图形计算模型，所述数据管理模型包括所述物理对象类型的多个属性标识和属性值，所述图形计算模型包括所述物理对象类型的展示图形模板的数据以及图形计算逻辑代码。

其中，与物理对象类型相应的数据管理模块中包括的物理对象类型的属性标识至少包括地理数据标识和相应的地理数据属性，所述地理数据标识包括物理对象类型的中心位置标识。优选地，本实施例中，所述地理数据标识还可以包括物理对象类型的轮廓标识和/或物理对象类型的空间信息标识，该空间信息标识用于标识属于物理对象类型的物理对象的地理位置坐标单位、地理位置坐标、以及，该物理对象与其它物理对象之间的关系。

所述图形计算逻辑代码可以根据地理数据标识对应的地理数据属性值确定被监控物理对象对应的展示图形的展示位置，还可以根据所述数据管理模型中关联有图形要件的属性标识对应的属性值渲染被关联的图形要件的展示效果。

为了针对需要监控的特定类型的物理对象进行数据管理并且设置其图形化展示的数据和图形计算逻辑，在开发模式下，为需要监控的物理对象类型创建数据管理模型以及与所述数据管理模型关联的图形计算模型。

创建的数据管理模型可与存储物理对象类型的物理对象的属性数据的数据库接口，从而能够从数据库调取相应的物理对象的属性数据。创建的图形计算模型与物理对象类型的数据管理模型关联，为其指定物理对象类型的展示图形模板并设置图形计算逻辑代码。设置的图形计算逻辑代码可以是实现图形计算逻辑的脚本代码或任一种编程代码。在图形计算逻辑代码中，根据所述数据管理模型中关联有图形要件的属性标识对应的属性值渲染被关联的图形要件的展示效果。

通过步骤S710的处理，为特定类型或配置的物理对象统一预先创建作为实例化的物理对象的数据管理模板和图形计算模板的数据管理模型以及图形计算模型，从而当需要将物理对象类型实例化，即具体设置要监控的物理对象时，可根据创建的数据管理模型以及图形计算模型为要监控的物理对象快速地创建相应的数据管理对象和图形计算对象。

此后，在步骤S720，在所述开发模式或运行模式下，显示用于输入一个或多个被监控物理对象的信息的交互界面，并且根据用户输入的一个或多个被监控物理对象的信息获取所述被监控物理对象所属的物理对象类型的信息，根据所述物理对象类型的数据管理模型分别创建一个或多个所述被监控物理对象的数据管理对象，其中，将所述一个或多个数据管理对象的属性标识和属性值分别初始化为各个所述被监控物理对象的多个属性标识和属性值。

在该步骤中，根据用户通过提供的交互界面输入的一个或多个被监控物理对象的信息来设置要实际监控的物理对象。具体地，可将被监控物理对象所属的物理对象类型的数据管理模型实例化，创建这些被监控物理对象的数据管理对象，并且将创建的数据管理对象的属性标识和属性值初始化为被监控物理对象的多个属性标识和属性值。可例如，从存储这些被监控物理对象的属性数据的数据库获取被监控物理对象的多个属性标识和属性值。

例如，开发人员可一次性设置某个风电场内要监控的数十个风力发电机组，在步骤S720，创建相应个数的风力发电机组的数据管理对象，并对这些数据管理对象进行属性的赋值。具体地，可以以每台风力发电机组的位置信息唯一地标识该风力发电机组以及为其创建的数据管理对象。

此外，在系统的开发模式和运行模式下都可设置要实际监控的物理对象。

在步骤S730，在运行模式下，根据所述被监控物理对象所属的物理对象类型的图形计算模型创建所述图形计算对象，其中，将所述图形计算对象与所述被监控物理对象的数据管理对象进行关联。

在运行状态下，需要展现被监控物理对象时，例如，用户打开设备监控的界面时，可动态地将被监控物理对象所属的物理对象类型的图形计算模型实例化，创建被监控物理对象的图形计算对象，并且通过该图形计算对象中的计算逻辑代码确定展示图形的展示位置，并根据展示图形模板的数据绘制所述被监控物理对象的展示图形，并且根据关联有图形要件的属性标识对应的属性值渲染被关联的图形要件的展示效果。

也就是说，仅需要在运行模式下需要展现被监控物理对象时，将图形计算模型实例化为相应的图形计算对象，而无需如在现有的组态系统中在开发模式下需要设置动画链接时也需要创建图形计算对象，提高处理效率。

在确定展示图形的展示位置时，可以根据被监控物理对象的轮廓标识的属性值如空间包络地理坐标点，和，被监控物理对象的中心位置标识如空间地理中心点，而自动计算展示图形的展示位置和显示大小；或者，也可以用中心位置标识的属性值如空间地理中心点自动计算展示图形的展示位置，由用户在计算逻辑里自定义展示图形的显示大小。

在地理数据标识包括空间信息标识的情况下，可以根据被监控物理对象的空间信息标识的属性值，确定被监控物理对象的展示图形的展示位置。其中，空间信息标识用于标识属于物理对象类型的物理对象的地理位置坐标单位、地理位置坐标，以及该物理对象与其它物理对象之间的关系。

其中，在一种确定展示图形的展示位置的可行方式中，物理对象与其它物理对象之间的关系包括物理对象与父物理对象的关系。在此情况下，可以根据被监控物理对象的空间信息标识的属性值(空间信息标识的属性值中，该被监控物理对象与其它物理对象之间的关系)，判断当前被监控物理对象是否存在父物理对象；若存在，则根据被监控物理对象对应的空间信息标识的属性值，确定被监控物理对象与父物理对象之间的相对位置关系；基于父物理对象的展示图形的展示位置，根据所述相对位置关系确定被监控物理对象的展示图形的展示位置。

例如，被监控物理对象的空间信息标识的属性值中，可以包括其父物理对象的名称，或者其父物理对象的空间名称，根据该属性值可以确定被监控物理对象的父物理对象的信息和属性(包括父物理对象的轮廓、中心位置、地理位置坐标单位、地理位置坐标等)，进而确定被监控物理对象的展示图形的展示位置。对于被监控物理对象来说，若其有父物理对象，则被监控物理对象的采用与父物理对象相同的地理位置坐标单位，但其地理位置坐标可以为基于父物理对象空间的相对位置坐标。但不限于此，即使在被监控物理对象存在父物理对象的情况下，被监控物理对象也可以采用其自身的绝对地理位置坐标，通过计算确定其与你物理对象之间的相对位置。

例如，对于由3个风力发电机组成的风力发电机组，每个风力发电机均具有地理数据标识的属性值(包括轮廓标识的属性值、中心位置标识的属性值、空间信息标识的属性值等)，在确定每个风力发电机对应的展示图形的展示位置时，可以根据每个风力发电机的地理数据标识的属性值确定它们的展示位置，如，根据第一个风力发电机的轮廓标识的属性值和中心位置标识的属性值确定其展示位置位于展示页面水平方向第1-100单位，竖直方向第1-200单位；根据第二个风力发电机的轮廓标识的属性值和中心位置标识的属性值确定其展示位置位于展示页面水平方向第105-205单位，竖直方向第1-200单位；根据第三个风力发电机的轮廓标识的属性值和中心位置标识的属性值确定其展示位置位于展示页面水平方向第210-310单位，竖直方向第1-200单位。

对于当前的被监控物理对象还有父物理对象的情况，例如，当前的被监控物理对象为锅炉，其父物理对象则可以是该锅炉所在的厂房，在此情况下，通过锅炉的空间信息标识的属性值确定其父物理对象。当根据该属性值确定当前的被监控物理对象的父物理对象后，则可以根据父物理对象的地理数据标识的属性值，以该父物理对象的地理位置坐标单位为坐标单位，以被监控物理对象基于其父物理对象的相对位置为参考，确定当前的被监控物理对象对应的展示图形的展示位置。

例如，以二维空间为例，设定锅炉的父对象为厂房，厂房的父对象为围墙。以水平方向向右为X轴的正方向，以竖直方向向下为Y轴的正方向，当屏幕当前的分辨率为100％时，把围墙空间映射到屏幕生成显示比例100％的空间范围场景，该场景下会把场景对应的围墙范围和显示屏幕大小一对一映射。如，围墙左上角坐标(0，0)，右上角坐标(110，0)，左下角坐标(0，80)，右下角坐标(110，80)；厂房坐标基于围墙的坐标，厂房左上角坐标(10，0)，右上角坐标(100，0)，左下角坐标(0，70)，右下角坐标(100，70)；锅炉在厂房内部，以厂房的左上顶点坐标作为坐标零点，锅炉的坐标为左上角坐标(10，0)，右上角坐标(20，0)，左下角坐标(10，10)，右下角坐标(20，10)。三维空间可参照二维空间类推。

此外，在用于实时监控和/或管理任何物理对象的过程中，需要持续获取被监控物理对象可能不断变化的属性值(如静态物理对象的运行参数值，或者，动态物理对象的地理位置坐标)，并图形化展现这些属性值相应的状态。因此，实施例二的基于组态的物理对象展示方法可还包括：在运行模式下，接收更新的所述被监控物理对象的属性标识和属性值，并且根据所述更新的属性标识和属性值渲染与所述属性标识关联的图形要件的展示效果。当属性标识为地理数据标识时，在运行模式下，可以每隔设定时间段获取并判断被监控物理对象的地理数据标识的属性值是否发生了更新；若发生了更新，则根据更新后的属性值更新被监控物理对象的展示图形的展示位置。

基于被监控物理对象的地理位置坐标，对于静态设备和动态设备都可以自动显示其在展示页面上的位置，特别是通过后台采集动态设备的地理位置坐标的变化，还可以自动在展示页面上显示设备的移动轨迹，不需用户编写复杂的计算脚本。

另一方面，还可允许用户/开发人员设置和改变关联有属性标识的图形要件的渲染效果参数。例如，将展示图形中指示设备温度的温度计设置为根据温度区间改变颜色。为此，实施例二的基于组态的物理对象展示方法可还包括：在所述开发模式下，记录所述展示图形模板中的图形要件的渲染效果参数；在此基础上，在运行状态下，被监控物理对象的图形计算对象根据记录的图形要件的渲染效果参数将关联有属性标识的图形要件渲染为与所述数据管理对象中所述关联的属性标识的属性值相应的展示效果。

此外，如果系统处于运行状态，而用户/开发人员设置和改变关联有属性标识的图形要件的渲染效果参数，则被监控物理对象的图形计算对象可通过消息通知或消息回调机制接收更新的所述展示图形模板中的图形要件的渲染效果参数，并且根据所述更新的图形要件的渲染效果参数渲染与所述属性标识关联的图形要件的展示效果。

根据前述本发明实施例二的基于组态的物理对象展示方法在实施例一的基础上，还通过在开发模式或运行模式下为用户提供用于输入一个或多个被监控物理对象的信息的交互界面，根据用户输入的一个或多个被监控物理对象的信息创建一个或多个所述被监控物理对象的数据管理对象，为用户提供设置被监控物理对象的功能。在运行模式下，为实际被监控的物理对象根据从其采集到的属性值以及先前一次性设置的动画链接，将关联有属性标识的图形要件渲染为与所述被监控物理对象的属性标识的属性值相应的展示效果，可快速地实现被监控物理对象的图形化展现，而无需为每个被监控物理对象逐个设置动画链接，使得组态操作更为简洁、便利，提高了组态的效率，并且具有较优的可扩展性。

需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个部件/步骤拆分为更多部件/步骤，也可将两个或多个部件/步骤或者部件/步骤的部分操作组合成新的部件/步骤，以实现本发明实施例的目的。

上述根据本发明实施例的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可存储在记录介质(诸如CD ROM、RAM、软盘、硬盘或磁光盘)中的软件或计算机代码，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程记录介质或非暂时机器可读介质中并将被存储在本地记录介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件(诸如ASIC或FPGA)的记录介质上的这样的软件处理。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件(例如，RAM、ROM、闪存等)，当所述软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现在此描述的处理方法。此外，当通用计算机访问用于实现在此示出的处理的代码时，代码的执行将通用计算机转换为用于执行在此示出的处理的专用计算机。

以上所述，仅为本发明实施例的具体实施方式，但本发明实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明实施例的保护范围之内。因此，本发明实施例的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。