带缓冲机制的实时控制系统全景数据在线重演系统及方法与流程

本发明涉及实时控制系统的数据重演、事故分析及仿真培训，属于工业自动化控制领域。

背景技术：

实时控制系统是生产过程控制的核心，在能源，石化等工业控制领域得到了全面的应用，是生产过程自动化必不可少的智能控制设备。

安全稳定是生产过程自动化的关键指标，在故障发生后，需要有效的工具来进行故障分析，通常使用的方法是采用对故障发生前后一段时间的关键参数历史数据变化曲线进行分析，判断故障发生的原因并排除故障，往往需要有经验的工程师找到根据故障现象推测相关参数并分析的方法，或使用导出历史数据库的历史数据并在其他的系统中进行重演复现事故发生的现象分析故障原因。上述方法都响应慢，延误故障处理时间，造成故障范围和程度扩大等问题。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种带缓冲机制的实时控制系统全景数据在线重演系统及方法，通过数据源切换开关一键切换实时控制系统的监控模式，实现在线重演。

本发明技术方案如下：

一种带缓冲机制的实时控制系统全景数据在线重演系统，包括人机监控界面、历史数据库、数据源切换开关和重演模块；

所述人机监控界面的监控模式包括实时数据监控模式和在线重演模式，在实时监控模式下，监视实时控制系统的实时数据和状态；人机监控界在重演模式下，显示被重演的数据在指定时刻的状态，指定时刻的状态的数据值和表现形式与被记录的当时时刻的状态一致。

所述历史数据库将实时控制系统的实时数据转存，为重演模块提供数据支持；

所述数据源切换开关用于监控模式和人机监控界面所显示内容数据源的切换，当数据源指定为实时数据时，在线重演系统为实时监控模式，人机监控界面显示所有被监控的变量的实时信息；当数据源指定为重演数据时，系统为重演模式，人机监控界面从重演模块中获得被监控变量某个历史时刻的信息，并显示当时的数据值和状态；

所述重演模块控制重演过程，从历史数据库中获得重演的历史数据，并为人机监控界面提供重演所需的数据。

所述重演模块包括重演控制台、重演控制器、重演数据缓冲区和重演数据采集器；

所述的重演控制台为用户对重演过程进行控制的用户接口，用户指定重演参数，重演参数包括重演起始时间，持续时长，重演速率和重演的开始、暂停与停止；

所述重演控制器根据重演控制台所指定的重演起始时间和持续时长通知重演数据采集器从历史数据库获取重演所需的历史数据，并根据重演的时刻和重演速率从重演数据缓冲区中获得重演数据；

所述重演数据缓冲区为重演数据的缓冲区，缓存重演数据；

所述重演数据采集器为重演模块与历史数据库的接口，通过历史数据库提供历史数据采集接口从历史数据库中获取重演所需的数据。

监视重演数据的人机监控界面与监视实时数据的人机界面监控界面统一，监控模式通过数据源切换开关在线切换。

所述重演控制器根据重演控制台将所有请求的历史数据的分组，将请求的重演时间跨度分为若干时段，并发多次访问。

所述的重演缓冲区采用先进先出队列数据结构，缓存重演所需的数据；所述重演控制器在重演数据缓冲区中获得重演数据后，取出进行重演；重演数据采集器从历史数据库中，采集到数据后，置入重演数据缓冲区，重演与采集重演数据同时进行。

一种带缓冲机制的实时控制系统全景数据在线重演方法，

包括以下步骤：

步骤一，数据源切换开关选择为实时数据时，切换为实时数据监控模式，采集被控制对象参数的实时数据，并在人机监控界面显示所述的实时数据，同时将实时数据保存到历史数据库中；

步骤二，在用户需要进行数据重演时，将数据源切换开关指定为重演数据，切换为在线重演模式；采集被控制对象参数的实时数据，将所述实时数据保存到历史数据库中，但不在人机监控界面显示；

步骤三，通过重演控制台指定重演起始的时间、持续时长和重演速率，开始重演过程；

步骤四，开始重演后，重演过程包括以下步骤，

a1)重演控制器根据重演起始时间s和持续时长t，将持续时长t分为n个时间段t1、t2、…tx、tn,并通过重演数据采集器依次获取每个时间段在历史数据库中的重演数据；

a2)若重演数据采集器获得tx时段的重演数据后，将重演数据置入重演数据缓冲区，重演所述重演数据，转至步骤a3；否则，若等待数据超时或用户通过重演控制台人为停止重演过程，重演停止，结束重演过程

a3)当重演完t时长的重演数据后，则重演完成，结束重演过程；否则，转至步骤a2。

本发明的有益效果：

本发明公开了一种带缓冲机制的实时控制系统全景数据在线重演系统，解决了现有实时控制系统所控制的对象在故障发生后，通过查看历史曲线的方法对故障发生前后的监视变量进行分析，不直观、不及时等问题；解决现有通过离线数据反演事故过程操作复杂，重演范围和时间受限，及时性差和响应慢等缺点。

本发明公开一种带缓冲机制的实时控制系统全景数据在线重演系统，将重演功能与实时控制系统的实时监控功能集成，采用同一个人机交互界面对实时数据和重演数据进行监控，通过数据源切换开关一键切换实时控制系统的监控模式，实现在线重演；历史数据库记录了实时控制系统在历史时段所有监视变量的值和状态，可进行全景回放；使用边缓存，边播放的模式，快速响应重演过程；整个方法具有真实，易用，快速响应，重演时间跨度长，可全景回放。

附图说明

图1为本发明带缓冲机制的实时控制系统全景数据在线重演系统的结构示意图；

图2为本发明带缓冲机制的实时控制系统全景数据在线重演系统方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种带缓冲机制的实时控制系统全景数据在线重演系统，其特征在于：包含人机监控界面、历史数据库、数据源切换开关和重演模块；

所述人机监控界面的监控模式包括实时数据监控模式和在线重演模式，在实时监控模式下，监视实时控制系统的实时数据和状态；人机监控界在重演模式下，显示被重演的数据在指定时刻的状态，指定时刻的状态的数据值和表现形式与被记录的当时时刻的状态一致。

所述历史数据库将实时控制系统的实时数据转存，为重演模块提供数据支持；

所述数据源切换开关用于监控模式和人机监控界面所显示内容数据源的切换，当数据源指定为实时数据时，在线重演系统为实时监控模式，人机监控界面显示所有被监控的变量的实时信息；当数据源指定为重演数据时，系统为重演模式，人机监控界面从重演模块中获得被监控变量某个历史时刻的信息，并显示当时的数据值和状态；

所述重演模块控制重演过程，从历史数据库中获得重演的历史数据，并为人机监控界面提供重演所需的数据。

所述重演模块包括重演控制台、重演控制器、重演数据缓冲区和重演数据采集器；

所述的重演控制台为用户对重演过程进行控制的用户接口，用户指定重演参数，重演参数包括重演起始时间，持续时长，重演速率和重演的开始、暂停与停止；

所述重演控制器根据重演控制台所指定的重演起始时间和持续时长通知重演数据采集器从历史数据库获取重演所需的历史数据，并根据重演的时刻和重演速率从重演数据缓冲区中获得重演数据；

所述重演数据缓冲区为重演数据的缓冲区，缓存重演数据；

所述重演数据采集器为重演模块与历史数据库的接口，通过历史数据库提供历史数据采集接口从历史数据库中获取重演所需的数据。

监视重演数据的人机监控界面与监视实时数据的人机界面监控界面统一，监控模式通过数据源切换开关在线切换。

所述重演控制器根据重演控制台将所有请求的历史数据的分组，将请求的重演时间跨度分为若干时段，并发多次访问。

所述的重演缓冲区采用先进先出队列数据结构，缓存重演所需的数据；所述重演控制器在重演数据缓冲区中获得重演数据后，取出进行重演；重演数据采集器从历史数据库中，采集到数据后，置入重演数据缓冲区，重演与采集重演数据同时进行。

具体步骤如图2所示，一种带缓冲机制的实时控制系统全景数据在线重演方法，具体包括以下步骤：

步骤一，数据源切换开关选择为实时数据时，切换为实时数据监控模式，采集被控制对象参数的实时数据，并在人机监控界面显示所述的实时数据，同时将实时数据保存到历史数据库中；

步骤二，在用户需要进行数据重演时，将数据源切换开关指定为重演数据，切换为在线重演模式；采集被控制对象参数的实时数据，将所述实时数据保存到历史数据库中，但不在人机监控界面显示；

步骤三，通过重演控制台指定重演起始的时间、持续时长和重演速率，开始重演过程；

步骤四，开始重演后，重演过程包括以下步骤，

a1)重演控制器根据重演起始时间s和持续时长t，将持续时长t分为n个时间段t1、t2、…tx、tn,并通过重演数据采集器依次获取每个时间段在历史数据库中的重演数据；

a2)若重演数据采集器获得tx时段的重演数据后，将重演数据置入重演数据缓冲区，重演所述重演数据，转至步骤a3；否则，若等待数据超时或用户通过重演控制台人为停止重演过程，重演停止，结束重演过程

a3)当重演完t时长的重演数据后，则重演完成，结束重演过程；否则，转至步骤a2。

本发明解决了现有实时控制系统所控制的对象在故障发生后，通过查看历史曲线的方法对故障发生前后的监视变量进行分析，不直观，不及时等问题；解决现有通过离线数据反演事故过程操作复杂，重演范围和时间受限，及时性差和响应慢等缺点。

本发明将重演功能与实时控制系统的实时监控功能集成，采用同一的人机交互界面对实时数据和重演数据进行监控，通过数据源切换开关一键切换实时控制系统的监控模式，实现在线重演；历史数据库记录了实时控制系统在历史时段所有监视变量的值和状态，可进行全景回放；使用边缓存，边播放的模式，可快速响应重演过程；整个方法具有真实，易用，快速响应，重演时间跨度长，可全景回放等优点。

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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。以上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为本发明的保护范围。