本申请是2011年7月27日提交的美国专利申请序列号13/191,644的部分继续申请，其基于2010年7月28日提交的美国临时专利申请序列号61/368,477并且要求该临时专利申请的权益。
背景技术：
手持式现场维护工具是众所周知的。这样的工具在过程控制和测量行业中非常有用，允许操作人员方便地与给定过程装置中的现场设备进行通信和/或询问。这种过程装置的例子包括石油、制药、化学、纸浆和其他流体处理装置。在这样的装置中，过程控制和测量网络可以包括数十个甚至数百个各种现场设备，这些设备需要定期维护以确保它们正常运行和/或得到校准。而且，当检测到过程控制和测量装置中的一个或多个错误时，使用手持式现场维护工具使技术人员能够快速地诊断现场的这些错误。手持式现场维护工具通常用于使用数字过程通信协议来配置、校准智能现场设备以及诊断与智能现场设备有关的问题。
由于至少一些过程装置可能涉及高度不稳定或者甚至是易燃易爆的环境，因此现场设备以及与这种现场设备一起使用的手持式现场维护工具符合本质安全要求通常是有益的，甚至是必需的。这些要求有助于确保兼容的电气设备即使在故障条件下也不会产生点火源。在下文中阐述本质安全要求的一个示例：1998年10月由工厂互助研究所颁布的approvalstandardintrinsicallysafeaparatusandassocaitedapparatusforuseinclassi，ii和iiidivision1hazardous(classified)locations，classnumber3610。
过去，本质安全的手持式现场维护工具中显示帮助内容的选项相对较少。大部分帮助内容仅限于在屏幕上描述单个选项。如果用户或技术人员需要额外的信息，他或她通常必须查阅印刷的或在线的手册，这样的手册在被需要时有可能可以访问，也有可能无法访问。考虑到过程环境可能具有数百或数千个不同的现场设备，并且使用手持式现场维护工具的各种操作变得越来越复杂，在这样的设备中为用户提供有效、丰富和全面的帮助系统更为重要。
技术实现要素：
一种本质安全的手持式现场维护工具，包括控制器、过程通信模块以及显示器。所述过程通信模块被配置为使用过程通信协议与现场设备通信。所述显示器耦合到所述控制器。用户界面模块也耦合到所述控制器并且被配置为接收用户输入。所述控制器被配置为检测用户输入帮助请求并响应于所述用户输入帮助请求在所述显示器上提供视频输出。
附图说明
图1a和1b是本发明的实施例对其特别有用的手持式现场维护工具的示意图。
图2是本发明的实施例对其特别有用的手持式现场维护工具的示意图。
图3是根据本发明的实施例的手持式现场维护工具的框图。
图4是根据本发明的实施例的手持式现场维护工具的逻辑框图。
图5是根据本发明实施例的向手持式现场维护工具的用户提供帮助的方法的流程图。
具体实施方式
图1a和1b是耦合到现场设备20、23的手持式现场维护工具22的示意图。如图1a所示，手持式现场维护工具22包括分别耦合到测试引线30、32的一对端子25、27，所述测试引线30、32然后耦合到现场设备20的端子24。端子24可以是专用端子，以允许这样的手持式现场维护工具耦合到设备20并且与设备20交互。使用端子25、27耦合到现场设备，这示出了手持式现场维护工具22和现场设备20之间的有线连接的一个示例。
图1b示出了一种替代的布置，其中，手持式现场维护工具22直接耦合到与现场设备23耦合的过程控制回路34。在任一情况下，手持式现场维护工具与现场设备之间的有线连接都允许手持式现场维护工具与期望的现场设备20、23交互。
图2是与无线现场设备104交互的手持式现场维护工具102的示意图。系统100包括与现场设备104通信的手持式现场维护工具102。手持式现场维护工具102经由通信链路114以通信方式耦合到现场设备104。通信链路114可以采取任何合适的形式，包括如图1a和1b所示的有线连接，以及目前正在使用或正在开发的无线通信技术。手持式现场维护工具102允许技术人员与现场设备104使用诸如foundationtmfieldbus和/或
现场设备104可以是感测过程中的变量并通过过程通信回路发送与该变量有关的信息的任何设备；该变量例如是压力或温度。现场设备104也可以是从过程通信回路接收信息并且基于该信息设置物理参数(例如阀门关闭)的设备。现场设备104被描绘为工业过程流体压力变送器，其具有与其耦合的压力歧管106，并且具有电子设备外壳108。仅用于说明的目的而提供现场设备104。实际上，现场设备104可以是任何工业设备，例如过程流体温度变送器、过程流体液位变送器、过程流体流量变送器、阀门控制器、或在工业过程的测量和/或控制中有用的任何其他设备。
手持式现场维护工具102通常包括用户界面，该用户界面包括显示器120以及多个输入按钮122。显示器120可以是任何合适的显示器(例如有源矩阵液晶显示器)，或者能够提供有用的信息的任何其他合适的显示器(包括触摸屏)。作为触摸屏的补充或代替，按钮122可以包括相对于手持式现场维护工具可能针对的任何数量的功能而言的任何合适的布置。按钮122可以包括数字小键盘、字母数字小键盘、任何适当数量的定制功能和/或导航按钮、或它们的任何适当的组合。此外，作为物理按钮的补充或替代，还可以通过屏幕上的键盘或显示器来提供用户可以使用的额外的按钮。
图3是根据本发明的实施例的手持式现场维护工具的概略的系统框图。优选的是，工具52采用符合至少一种(例如以上所列出的)本质安全规范的电路，以帮助确保在潜在的易燃易爆环境中的安全性。手持式现场维护工具52优选地包括至少一个无线过程通信模块121。无线过程通信模块121的合适示例包括，根据已知的无线过程通信协议(例如已知的无线hart协议(iec62591))来生成和/或接收适当信号的模块。isa100.11a中提出了另一种无线过程通信协议。虽然图3示出单个无线过程通信模块121，但是明确预期的是，可以使用任何合适数量的无线过程通信模块来根据现有或以后开发的各种无线过程通信协议进行通信。
手持式现场维护工具52还包括至少一个辅助的无线通信协议模块123。无线通信协议模块123可以根据图3中虚线所示的一个或多个选项进行通信。具体而言，无线通信协议模块123可以根据以下规范进行通信：蓝牙规范124(例如按照功率等级2定级的蓝牙规范2.1)；wi-fi规范126(例如ieee802.11.a/b/g/n)；已知的rfid规范128；蜂窝通信技术130(例如gsm/cdma)；wimax(ieee802.16m)和/或卫星通信132。这些通信技术和方法允许手持式现场维护工具52与无线网关直接通信，或者通过直接无线通信或使用因特网而与其他合适的设备通信。尽管在图3中示出了一个无线通信协议模块123，但是可以使用任何合适的数量。无线过程通信协议模块121和无线通信协议模块123中的每一个都耦合到控制器130，控制器130还耦合到有线过程通信模块138。
控制器130优选地是执行指令序列以执行手持式现场维护任务的微处理器，该指令序列存储在控制器130或耦合到控制器130的存储器134中。有线过程通信模块138允许手持式现场维护工具52通过使用设置在手持式现场维护工具上的一个或多个不同物理端子(例如示出了端子142、144)经由有线连接而物理地耦合。端子142、144以及可能存在于手持式现场维护工具上的各种其他端子有助于与现场设备有线连接。合适的有线过程通信的示例可以包括高速可寻址远程传感器
手持式现场维护工具52包括用于使用显示器120和按键122来生成用户界面的用户界面模块156。模块156可以包括合适的显示驱动器电路158和/或存储器以与显示器120交互。模块156还包括输入电路160，其被配置为与按钮122交互以接收用户输入。另外，在显示器120包括触摸屏的实施例中，模块160可以包括用于基于由触摸屏接收的用户触摸和/或手势来生成发送给控制器130的用户输入数据的电路。
手持式现场维护工具52可以包括有助于实现附加功能的多个附加项目。具体而言，工具52可以包括位置检测模块(例如gps模块150)。gps模块150可以被配置为另外使用广域增强系统(waas)来提高准确度和/或可以被配置为适当地使用差分gps技术进行操作。模块150耦合到控制器130以向控制器130提供工具52的地理位置的指示。虽然位置检测模块150优选地是工具52的内部组件，但其可以是外部组件并且使用合适的无线或有线通信协议(例如蓝牙124、rfid128等)与工具52以通信方式耦合。此外，尽管位置检测模块150通常被描述为gps模块150，但是可以采用其他技术，该其他技术基于与具有已知固定位置的无线收发机之间的无线通信的相对强度，来对手持式现场维护工具的位置进行三角测量。这种无线三角测量技术的示例包括，基于与三个或更多个固定位置wifi通信点或接入点之间的通信，对手持式现场维护工具52的位置进行三角测量。此外，如上所述，本发明的实施例可以包括使用一个或多个无线过程通信协议模块(例如模块121)的能力。如果能够实现与固定位置无线现场设备之间的适当数量的无线交互，则也可以采用这种三角测量技术。最后，尽管上面描述了为获得手持式现场维护工具52的位置而提供的各种方法，但是它们也可以彼此结合使用以提供额外的精确度和/或冗余度。另外，工具52还优选地包括耦合到控制器130的罗盘模块152，使得工具52可以指示其指向的罗盘方向。最后，工具52还可以包括耦合到控制器130的倾斜模块154，以向控制器130提供关于工具52相对于重力的倾斜角度的指示。然而，还可以设想其他感测轴。
当一个或多个现场设备运行不正常时，整个过程装置可能会受到影响。因此，尽快识别和解决这些设备的问题非常重要。而且，随着现代智能现场设备的日益复杂化，寻找特定问题的根源变得越来越困难。
根据本发明的实施例，提供了一种基于标记的帮助系统，其允许用户访问关于手持式现场维护工具的硬件和在该硬件上运行的应用的帮助信息或内容，而不需要携带印刷手册或不需要访问计算机。这些信息在手持式现场维护工具自身中可用，并且随时可以访问。通过使用响应式设计，可以在手持式现场维护工具的显示屏幕上对包括图像、图表和可能的视频在内的基于标记的内容进行适当预处理并自动提供。例如，预处理可以包括针对屏幕的大小重新调整帮助内容的尺寸、和/或确定手持式现场维护工具的物理取向(纵向或横向)并且适当地调整帮助内容。此外，由于帮助内容以基于标记的帮助的形式提供，所以可以在包括台式计算机、平板电脑、智能电话等的各种不同设备上对其进行预处理并适当地呈现。这些不同的设备可以访问基于标记的帮助内容，并且以适合于其自身的屏幕大小/取向的方式显示或以其他方式提供这种内容。
可以通过由手持式现场维护工具自动确定上下文信息，来明显引导帮助内容的提供。通过这些信息，手持式现场维护工具可以在技术人员需要时便利地提供相关帮助信息。另外，与技术人员仅仅选择帮助按钮相比，上下文信息可以帮助更快地定位更多的相关帮助信息。可以通知手持式现场维护工具关于技术人员当前正在做什么的、这样的上下文信息的示例包括但不限于：与所连接的现场设备的数字交互；错误或由现场设备提供的其他诊断信息；现场设备状态信息；现场设备审计跟踪信息(优选实时地从资产管理系统无线获取)；资产历史信息(或者本地存储在手持式现场维护工具中，或者从远程主机无线获取)；由一个或多个其他现场设备或过程控制器提供的与过程装置有关的过程参数；现场设备警报信息(可从所连接的现场设备或另一现场设备获得)；过程报警条件；当地的环境条件(如环境温度、气压、湿度等)；使用手持式现场维护工具内的任何无线通信模块对电磁干扰的测量；振动测量；当日时间；与技术人员相关的信息(如技术人员的姓名或id、技术人员安全许可等)。任何这样的参数，无论是单独的还是与其他参数的组合，都可以通知手持式现场维护工具关于技术人员目前正在做什么。分析这些信息得到的结果优选帮助确定以下事项：有关现场设备的帮助信息；有关现场维护操作的帮助信息；和/或关于手持式现场维护工具软件应用的帮助信息，明确预期的是，可以通过对结果的统计加权排序来确定许多可行的结果。虽然这些不同的信息优选地由手持式现场维护工具自动分析以便向技术人员提供最相关的帮助信息，但是也可以想到，也可以将所有这些信息提供给技术人员。
图4是根据本发明的实施例的手持式现场维护工具52的逻辑框图。手持式现场维护工具52的逻辑功能通过由控制器130与控制器130中的存储器和/或存储器134(如图3所示)交互而提供。图4表示，手持式现场维护工具52通常包括操作系统200，操作系统200可以是用于本质安全的手持式现场维护工具的任何合适的操作系统。在一个示例中，操作系统200是可以从华盛顿州雷蒙德市的微软公司获得的以商品名windowsembeddedcompact2013销售的操作系统。然而，其他合适的例子包括嵌入式linux、android、freebsd、freertos、threadx、qnx等。在图4所示的例子中，操作系统200包括用户界面驱动器组件202，该组件适于与可以是触摸屏显示器的显示器120和/或按钮122交互。因此，ui驱动器组件202可以提供合适的信号以在显示器120上生成图形表示，并且在用户触摸屏幕120时感测或以其他方式获得用户输入。类似地，ui驱动器组件202还可以被配置为与按钮122交互或感测按钮122的各个按压，以便允许用户与手持式现场维护工具交互。操作系统200还可以包括或被配置为支持一个或多个维护应用204。这些维护应用204可以安装或以其他方式设置在手持式现场维护工具上以执行特定的维护功能，诸如检修现场设备、记录现场设备的操作、检修过程通信回路、校准现场设备等等。因此，存在于手持式现场维护设备52上的维护应用204的数量可以根据手持式现场维护工具所用于的各种功能而变化。另外，操作系统200通常包括或耦合到物理输入/输出模块206。在所示的示例中，这样的物理输入/输出包括通过手持式现场维护工具的一个或多个端子(例如端子142、144，如图3所示)产生信号和/或测量存在的信号，如方框207所示。另外，物理输入/输出模块206还可以包括支持诸如tcp/ip之类的通信堆栈的通信组件208，以允许手持式现场维护工具52使用无线过程通信协议模块123或无线过程通信协议模块121与外部设备进行通信。借助于这种通信，手持式现场维护工具52可以在手持式现场维护工具52上存储的帮助内容不足的情况下获得附加的或补充的帮助内容。
根据本发明的实施例，本质安全的手持式现场维护工具52包括帮助系统210，该系统被配置为向手持式现场维护工具的用户提供高级帮助功能。帮助系统210包括或耦合到基于标记的帮助内容212、视频帮助库214和设备描述库216。基于标记的帮助内容212是辅助内容，其包括描述辅助内容的至少一个标记标签或指示符。在一个示例中，基于标记的帮助内容212是根据超文本标记语言(html)来创作的。html是一种标准化系统，用于标记文本文件或其他内容，以便在万维网页面上实现字体、颜色、图形和超链接效果。html标准的最近发展是html5。html5中出现的其他元素包括多媒体元素，例如音频和视频。因此，在至少一个实施例中，视频帮助库214可以与基于标记的帮助内容212一起存储，并且视频内容可以由标记标签来指示。另外，设备描述库216还可以提供对于用户可能有用的特定于现场设备的帮助或其他内容。至少，单独的设备描述内容216可以包括url或其他合适的指示符，其允许手持式现场维护工具在用户在现场时从远程设备(例如由现场设备制造商操作的服务器)获得补充的帮助内容，该远程设备能够向手持式现场维护工具52提供额外的基于标记的帮助内容，所获得的帮助内容然后可以被适当地设定尺寸并定向以便在显示器120上显示。
图5是根据本发明实施例的向手持式现场维护工具的用户提供帮助的方法的流程图。方法500在方框502处开始，其中手持式现场维护工具的用户产生帮助请求，该帮助请求由手持式现场维护工具检测。这可以通过用户按下特定的帮助按钮122或显示在显示器120上的按钮(在显示器120是触摸屏的情况下)来完成。在检测到帮助请求之后，方法500转到方框504，方框504识别与帮助请求相关的帮助内容。对可用帮助内容的这种识别可以由上下文信息来通知，上下文信息例如是：使用手持式现场维护工具的用户执行的当前的现场设备操作，如方框506所示；被选择的现场设备的指示，例如手持式现场维护工具当前耦合的设备或由用户选择的现场设备，如方框508所示；和/或特定的用户输入，如方框510所示。这种特定的用户输入的例子是，用户简单地导航到特定的现场维护操作、或现场设备、或其任何组合，然后选择帮助功能。在方框512处，将可用内容的指示提供给用户。该指示可以是与在方框504处识别的操作、现场设备或用户输入相匹配的一个或多个主题，它们存储在基于标记的帮助内容212和/或视频帮助库214内。在方框514处，接收用户输入。方框514处的用户输入可以是对所显示的基于标记的帮助内容主题中的一个或多个的选择，这些主题是在方框512处指示的在手持式现场维护工具上可用的主题。附加地或替代地，用户输入可以指示所显示的内容中没有对用户有用的内容。在该情况下，手持式现场维护工具可以使用无线通信链路(如果可用的话)来获得关于帮助请求的附加或补充的帮助内容。在这样的情况下，方法500可以返回到方框512以提供这样的附加的帮助内容，如虚线516所示。一旦用户已经选择了至少一些用于显示的帮助内容，则控制转到方框518，方框518为了进行屏幕显示而准备内容。如上所述，由于根据本发明实施例的帮助内容通常以基于标记的帮助内容的形式提供，因此可以容易地针对显示屏幕120的精确尺寸来重新调整尺寸。这在方框520处指示。此外，可以(以任何合适的方式)确定手持式现场维护工具的当前取向，并且可以基于当前手持式现场维护工具的取向来定向内容，如方框522所示。接下来，在方框524处，经由显示器120并且有可能通过音频输出通道(例如使用扬声器或与用户的听筒之间的无线蓝牙连接)向用户提供重新调整了尺寸且正确定向的帮助内容。该内容可以采取多种形式，并且优选地是特定于设备的基于标记的内容，如方框526所示。这可以是图形内容，其示出了用于特定功能的到现场设备的适当连接和手持式现场维护工具的图。该内容可以包括向用户示出如何执行特定功能或如何进行到现场设备的特定连接的一个或多个视频呈现，如方框528所示。可以理解的是，使用本发明实施例的基于丰富标记的帮助内容，用户可以接收各种不同类型的帮助内容，这些帮助内容特别适合于用户正在交互的现场设备和/或功能。
虽然本发明的实施例一般将帮助内容描述为被设置或存储在手持式现场维护工具内或者可能经由无线连接可用，但是也可以预期，当手持式现场维护工具实现与互联网的特定连接时，帮助内容可以进行动态更新。例如，如果用户产生帮助请求并且最终没有帮助可用，则可以在帮助系统210中对该特定帮助请求进行记录或排队，使得当手持式现场维护工具位于无线热点(其中，wi-fi连接可用)中时，可以从远程设备(例如现场设备制造商的服务器)下载或以其他方式获得附加的帮助内容，以便当用户返回现场设备时可以随后获得该帮助内容。
虽然本发明的实施例通常获得并处理大量的诊断和/或上下文信息，但是优选的是，本发明的至少一些实施例根据需要向技术人员提供特定于设备的帮助信息。例如，技术人员可以选择“帮助”功能或按键，并且手持式现场维护工具自动生成向远程主机或系统的查询，该查询与手持式现场维护工具以通信方式耦合的特定现场设备有关。查询结果以无线方式接收并显示给技术人员。优选地，基于当前现场设备上下文信息来分析帮助结果，并且基于上下文信息向技术人员提供更具体的帮助信息项目。帮助结果可以包括对从本地或远程的任何来源提取的对技术人员有帮助的任何信息。帮助结果的示例包括来自现场设备手册的帮助信息、基于状态执行的任务列表(具有到dd任务的链接)、以及用于“修复”现场设备的一个或多个资源。帮助结果还可以包括到视频的链接，所述视频向技术人员示出如何诊断/检修/修复现场设备。在手持式现场维护工具具有足够的存储器容量的实施例中，所有特定于设备的帮助信息实际上可以被本地存储。然而，在这样的实施例中，仍然优选基于上下文信息对帮助查询结果进行排序或组织。因此，如果技术人员正在对特定的现场设备执行特定的校准操作并按下帮助按钮，则结果将是特定于设备的帮助信息，并且排在最前面的结果将针对技术人员当前正在执行的校准操作。
虽然已经参照具体实施例对本发明进行了描述，本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以实现形式和细节上的修改。