仪控系统用人机接口装置及其控制方法与流程

本发明涉及核电站数字化仪控系统的技术领域，尤其涉及一种仪控系统用人机接口装置及其控制方法。

背景技术：

dcs(distributedcontrolsystem，分布式控制系统)控制技术，凭借着灵活性、控制功能齐全等优点，在核电控制技术中得到了广泛的应用，并且随着技术的进步，对核电站仪控系统中数字化控制要求也越来越高。

发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术中核电站的主控室主要采用模拟仪表盘台作为常规手段来监视和控制核电站的运行，个别主控室虽然融入了部分数字化监控盘，但是这些数字化监控盘通常仅做监视和报警指示，无对应的操作窗口。

为了解决上述问题，核电站控制技术中引入了owp(操作员工作站)数字化控制盘，常规运行条件下，主要使用owp盘对电站全厂设备进行控制，实现了电站运行期间全面监控。

由于核电仪控系统的技术领域中，owp盘数字化经历了一个从无到有、从有到全的发展过程，对应的hmi(humanmachineinterface，人机接口)操作窗口的设计初期规范性一般，仅满足电站设备的基本监视和操作功能，设备状态的判断显示较为简单，缺乏操作窗口记事本功能、缺乏设备或测点的技术数据单、缺乏设备相关在线逻辑图状态指示、缺乏测点限值报警指示，对使用者的导引操作作用较有限。

因此，现有技术中仪控系统中人机接口对应的操作窗口存在很多不足，例如：功能较为简单、集成度不高、信息提示少、自动指引或限制较弱、需操作员记忆内容较多。

技术实现要素：

为了解决现有技术仪控系统中人机接口对应的操作窗口存在功能简单的技术问题，本发明提供一种提供完整的设备状态指示和实时逻辑状态等功能的仪控系统用人机接口装置及其控制方法。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案包括：

本发明一方面提供一种仪控系统用人机接口装置，所述人机接口装置包括显示器，其特征在于，还包括：

被操作对象类型识别模块，用于识别被操作对象的类型，所述类型的种类包括可操作类、不可操作类、无操作类；

显示界面生成模块，设置成当所述被操作对象类型为可操作类时，所述显示器的显示界面显示第一布局方式的显示界面，并且所述第一布局方式的显示界面包括信息显示区域、常规操作区域和确认执行操作区域；

其中，所述常规操作区域支持开关量指示、模拟量指示、多点多状态指示中至少一种测点类指示，并且所述常规操作区域支持预选类、顺控类、群控类中至少一种状态切换控制类指示。

优选地，所述第一布局方式的显示界面还包括：窗口名称显示区域、设备编码显示区域、描述区域和特殊操作区域中至少一个区域。

优选地，所述显示界面生成模块还设置成：当所述被操作对象类型为不可操作类时，所述显示器的显示界面也显示第一布局方式的显示界面；并且当所述被操作对象类型为可操作类时，所述常规操作区域设置有与所述被操作对象对应的操作按钮信息；当所述被操作对象类型为不可操作类时，所述常规操作区域中没有与所述被操作对象对应的操作按钮信息。

优选地，所述显示界面生成模块还设置成：当所述被操作对象类型为无操作类时，所述显示器的显示界面显示第二布局方式的显示界面，所述第二布局方式包括窗口名称显示区域、反馈状态显示区域和确认执行区域。

优选地，所述被控对象的状态指示通过颜色填充、图形显示、隐藏、闪烁或高亮中一种方式或多种方式组合的形式显示；基于所述被控对象是否可操作的属性，以颜色和/或图形凹凸形状的形式显示。

本发明另一方面还提供一种仪控系统用人机接口装置的控制方法，其特征在于，包括：

接收输入的被操作对象，并识别被操作对象的类型，所述类型的种类包括可操作类、不可操作类、无操作类；

当所述被操作对象类型为可操作类时，所述显示器的显示界面显示第一布局方式的显示界面，并且所述第一布局方式的显示界面包括信息显示区域、常规操作区域和确认执行操作区域；

其中，所述常规操作区域支持开关量指示、模拟量指示、多点多状态指示中至少一种测点类指示，并且所述常规操作区域支持预选类、顺控类、群控类中至少一种状态切换控制类指示。

优选地，所述第一布局方式的显示界面还包括：窗口名称显示区域、设备编码显示区域、描述区域和特殊操作区域中至少一个区域。

优选地，当所述被操作对象类型为不可操作类时，所述显示器的显示界面也显示第一布局方式的显示界面；并且当所述被操作对象类型为可操作类时，所述常规操作区域设置有与所述被操作对象对应的操作按钮信息；当所述被操作对象类型为不可操作类时，所述常规操作区域中没有与所述被操作对象对应的操作按钮信息。

优选地，当所述被操作对象类型为无操作类时，所述显示器的显示界面显示第二布局方式的显示界面，所述第二布局方式包括窗口名称显示区域、反馈状态显示区域和确认执行区域。

优选地，所述被控对象的状态指示通过颜色填充、图形显示、隐藏、闪烁或高亮中一种方式或多种方式组合的形式显示；基于所述被控对象是否可操作的属性，以颜色和/或图形凹凸形状的形式显示。

采用本发明提供的上述技术方案，可以获得以下有益效果中至少一种：

1、基于被操作对象的类型来显示对应的显示界面，尤其是当被操作对象类型为可操作类时，显示器的显示界面显示的布局方式包括信息显示区域、常规操作区域和确认执行操作区域；信息显示区域能够清楚、直观地显示当前被操作对象对应状态信息，常规操作区可以根据被操作对象的类型相应地显示用户可以操作的按钮，确认执行操作区域可以让用户快速确认在常规操作区中相应的操作。

2、优选地，当被操作对象类型为不可操作类时，也显示第一布局的显示界面，并且常规操作区域中没有与被操作对象对应的操作按钮信息，避免用户的误操作，同时便于简化显示界面的设计。进一步优选地，作为一种可选的替代方案，被操作对象可以结合仪控系统中其他对象的状态，在某个时间是不可操作，但是在另一个时间内又是可操作的对象，也显示第一布局的显示界面，可以快速在常规操作区可以根据被操作对象的类型相应地显示用户可以操作的按钮。

3、优选地，当被操作对象类型为无操作类时，显示器的显示界面显示的布局方式包括窗口名称显示区域、反馈状态显示区域和确认执行区域；这样可以让用户快速找到需要反馈的信息。

4、第一布局方式的显示界面还包括：窗口名称显示区域、设备编码显示区域、描述区域和特殊操作区域中至少一个区域；使得显示的信息更加丰富。

5、被控对象的状态指示通过颜色填充、图形显示、隐藏、闪烁或高亮中一种方式或多种方式组合的形式显示，使得被控对象的状态指示完整、明确；基于被控对象是否可操作的属性，以颜色和/或图形凹凸形状的形式显示，使得被控对象的操作属性明确限制与保护。

发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书变得显而易见，或者通过实施本发明的技术方案而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。

附图说明

图1为本发明一实施例提供一种仪控系统用人机接口装置的控制方法的流程图。

图2为本发明实施例中提供一种第一布局方式的显示界面的示意图。

图3为本发明另一实施例提供一种仪控系统用人机接口装置的控制方法的流程图。

图4为本发明实施例中提供一种第二布局方式的显示界面的示意图。

图5为本发明实施例中提供一种可操作对象窗口显示界面的示意图。

图6为本发明实施例中提供一种不可操作对象窗口显示界面的示意图。

图7为本发明实施例中提供一种无操作对象窗口显示界面的示意图。

图8为本发明实施例中提供一种模拟量操作对象窗口显示界面的示意图。

图9为本发明实施例中提供一种开关量操作对象窗口显示界面的示意图。

图10a、图10b为本发明实施例中提供一种手操器窗口显示界面的示意图。

图10c为本发明实施例中提供一种设定值窗口显示界面的示意图。

图11为本发明实施例中提供一种kg类操作对象窗口显示界面的示意图。

图12为本发明实施例中提供一种预选类操作对象窗口显示界面的示意图。

图13为本发明实施例中提供一种群组控制类操作对象窗口显示界面的示意图。

图14为本发明实施例中提供一种设备切换类操作对象窗口显示界面的示意图。

图15为本发明实施例中提供一种顺控类操作对象窗口显示界面的示意图。

图16为本发明一实施例中提供一种仪控系统用人机接口装置的控制装置的结构框图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，这些具体的说明只是让本领域普通技术人员更加容易、清晰理解本发明，而非对本发明的限定性解释；并且只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组控制器可执行指令的控制系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

下面通过附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细描述：

实施例

操作窗口是核电站dcs(核电站数字化仪控系统)人机接口(hmi，英文全称humanmachineinterface)的重要组成部分，它给电厂运行人员提供重要的监视信息，同时提供操作人员改变电厂设备运行状态一种手段，本申请提供了一种核电站dcs操作窗口的设计方案，该设计方案充分考虑了核电站人机交互中安全可靠、易读易用的基本原则，包括但不限于以下设计的改进：

1、窗口基本布局完整性，

2、操作区域功能划分明确，

3、设备状态显示规范性，

4、人机交互导向性。

在上述改进的基础上设计出的核电dcs操作窗口，适用于当前核电机组监视和控制的先进理念，为核电站能够更加安全稳定运行提供了一种可靠的控制手段

发明人在实现本发明的过程中发现核电站数字化仪控系统中存在的问题：1、“二代”核电技术中，数字化监控盘仅用作监控电站部分设备状态，无任何操控现场设备功能，因此hmi上本身没有设备操作窗口。2、“二代加”核电技术中，核电站引入了owp(操作员工作站)数字化控制盘，常规运行条件下，主要使用owp盘对电站全厂设备进行控制，实现了电站运行期间全面监控。3、owp盘数字化经历了一个从无到有、从有到全的发展过程，hmi操作窗口的设计初期规范性一般，仅满足电站设备的基本监视和操作功能，设备状态的判断显示较为简单，缺乏操作窗口记事本功能、缺乏设备或测点的技术数据单、缺乏设备相关在线逻辑图状态指示、缺乏测点限值报警指示，对使用者的导引操作较为局限。

为此，本申请提供的技术方案对应的操作窗口设计方案旨在解决上述问题，这种hmi操作窗口包括但不限于以下优点中的至少一种：为操作或维护人员提供完整的设备状态指示，提供设备或测点详细的技术数据单，提供驱动类设备的实时逻辑状态，提供记事本功能等，为操作或维护人员提供完善的设备操作导引和状态指示信息；使得电站设备的操控更加安全、准确、高效，进一步提高了机组的安全稳定运行。

如图1所示，本发明一实施例提供一种仪控系统用人机接口装置的控制方法，该控制方法包括：

步骤110、接收输入的被操作对象，并识别被操作对象的类型，类型的种类包括可操作类、不可操作类、无操作类。

步骤120、当被操作对象类型为可操作类时，显示器的显示界面显示第一布局方式的显示界面，并且第一布局方式的显示界面包括信息显示区域110、常规操作区域120和确认执行操作区域130(具体地，如图2所示)；

其中，常规操作区域支持开关量指示、模拟量指示、多点多状态指示中至少一种测点类指示，并且常规操作区域支持预选类、顺控类、群控类中至少一种状态切换控制类指示。

与图1对应的实施方案中，当被操作对象的类型为不可操作类或无操作类时，可以仅仅弹出提醒当前被操作对象的类型，并提示不能进行操作的消息窗口即可，当然也可以按照第一布局方式的显示界面显示，并在常规操作区域中显示当前被操作对象的类型和/或状态等信息；当然还可以设置成其他格式布局的显示界面，这些不同的实施方式都属于本发明的保护范围。

采用上述技术方案，基于被操作对象的类型来显示对应的显示界面，尤其是当被操作对象类型为可操作类时，显示器的显示界面显示的布局方式包括信息显示区域、常规操作区域和确认执行操作区域；信息显示区域能够清楚、直观地显示当前被操作对象对应状态信息，常规操作区可以根据被操作对象的类型相应地显示用户可以操作的按钮，确认执行操作区域可以让用户快速确认在常规操作区中相应的操作。

如图3所示，本发明另一实施例提供一种优选的控系统用人机接口装置的控制方法，该控制方法包括：

步骤110、接收输入的被操作对象，并识别被操作对象的类型，类型的种类包括可操作类、不可操作类、无操作类。

步骤120、当被操作对象类型为可操作类时，显示器的显示界面显示第一布局方式的显示界面，并且第一布局方式的显示界面包括信息显示区域110、常规操作区域120和确认执行操作区域130(具体地，如图2所示)；

其中，常规操作区域支持开关量指示、模拟量指示、多点多状态指示中至少一种测点类指示，并且常规操作区域支持预选类、顺控类、群控类中至少一种状态切换控制类指示。

步骤s130、当被操作对象类型为不可操作类时，显示器的显示界面也显示第一布局方式的显示界面；并且当被操作对象类型为可操作类时，常规操作区域设置有与被操作对象对应的操作按钮信息；当被操作对象类型为不可操作类时，常规操作区域中没有与被操作对象对应的操作按钮信息。

步骤s140、当被操作对象类型为无操作类时，显示器的显示界面显示第二布局方式的显示界面，第二布局方式包括窗口名称显示区域210、反馈状态显示区域220和确认执行区域230(如图4所示)。

优选地，上述步骤120中第一布局方式的显示界面还包括：窗口名称显示区域、设备编码显示区域、描述区域和特殊操作区域中至少一个区域。

优选地，上述被控对象的状态指示通过颜色填充、图形显示、隐藏、闪烁或高亮中一种方式或多种方式组合的形式显示；基于被控对象是否可操作的属性，以颜色和/或图形凹凸形状的形式显示。

采用上述优选的实施方式中，当被操作对象类型为不可操作类时，也显示第一布局的显示界面，并且常规操作区域中没有与被操作对象对应的操作按钮信息，避免用户的误操作，同时便于简化显示界面的设计。进一步优选地，作为一种可选的替代方案，被操作对象可以结合仪控系统中其他对象的状态，在某个时间是不可操作，但是在另一个时间内又是可操作的对象，也显示第一布局的显示界面，可以快速在常规操作区可以根据被操作对象的类型相应地显示用户可以操作的按钮。当被操作对象类型为无操作类时，显示器的显示界面显示的布局方式包括窗口名称显示区域、反馈状态显示区域和确认执行区域；这样可以让用户快速找到需要反馈的信息。

为了使本领域技术人员更加容易理解本申请的技术方案，下面结合图5-图15，针对具体不同类型被操作对象展开说明：

如图5所示，典型的可操作类对象窗口对应包括：

窗口名称显示区域510，显示窗口名称：operationwindow，本区域以蓝色背景显示；通过背景颜色的高亮和灰亮分别实时指示当前窗口的是否处于鼠标激活状态。

设备编码显示区域520，本区域显示设备对象唯一功能识别码。

描述区域530、本区域显示设备对象的说明。

特殊操作区域540，本区域包含以下特殊操作命令；例如，允许(图5仅为示例，实际使用过程中通常使用图标显示)表示允许hmi操作按键，不允许(图5仅为示例，实际使用过程中通常使用图标显示)表示禁止hmi操作按键，p(padlock选择按键):挂牌检修命令选择，t(ontest选择按键)：测试状态命令选择。

信息显示区域550，本区域包括但不限于以下命令(按照图5中信息显示区域550从上到下的顺序依次为)：细节窗口选择按键，单击此按键打开细节窗口；技术数据单tds：英文全称technicaldatasheet，技术数据单内详细显示对象参数；动态功能图选择按键，单击此按键打开动态功能图；记事本选择按键，单击此按键打开记事本窗口。

常规操作区域560：本区域实时显示当前对象图符状态(启动、停止、故障、挂牌、试验、远方就地、测试位等)，提供对对象的常规操作选择：如打开和关闭、启动和停止、分闸和合闸、0和1等指令操作选择。

确认执行操作区域570：通常本区域包含以下操作命令选择：确认执行命令按键(execute)：在选择特殊操作区内和常规操作区内的命令后，单击此按键确认执行操作命令，操作命令方可有效。复位命令选择按键：单击此按键，复位操作报警，退出本操作/指示窗口选择按键(exit)：单击此命令选择，关闭当前操作/指示窗口。

其中，各命令按键可操作状态与不可操作状态有明显区别显示，可操作状态为亮灰色，不可操作的键为暗灰色。

如图6所示，不可操作类型对象的显示界面中：显示器的显示界面也显示第一布局方式的显示界面；并且当被操作对象类型为可操作类时，常规操作区域设置有与被操作对象对应的操作按钮信息；当被操作对象类型为不可操作类时，常规操作区域中没有与被操作对象对应的操作按钮信息。具体地，当被操作对象为不可操作类时，不可操作类窗口从功能上无on、off、禁操、可操、reset操作按钮，保留了设备的辅助功能监视(含对设备综合报警功能的监视)和挂牌/试验功能设置。

如图7所示，当被操作对象类型为无操作类时，显示器的显示界面显示第二布局方式的显示界面，第二布局方式包括窗口名称显示区域、反馈状态显示区域和确认执行区域(图4和图7仅仅是为不同的示例说明，需要说明的是，显示窗口的大小会随着显示器的尺寸而发生变化，并且用户还可以手动设置或者调节窗口的大小)。具体地，无操作类窗口的布局，因无操作这类设备仅有反馈点传送，没有hmi指令与此交互，因此窗口上仅显示这个设备的相关反馈点状态(运行、停止、电气故障等)、技术数据单和挂牌/试验功能设置。

典型测点类窗口如图8、图9所示，图8为典型模拟量窗口，指示区域中有对应的模拟量数值显示及对应的棒图指示，还可以显示其超限状态报警、挂牌、试验、信号质量等信息，另外还保留的通用功能挂牌和试验操作按钮、细节窗口按钮、技术数据单按钮、趋势按钮(模拟量独有)、记事本等按钮。图9为典型开关量窗口，开关量指示窗口指示区域中有对应的状态灯显示及对应的状态文字说明，可以清晰直观地提示操作人员该点的状态信息，其他基本功能类似图5.

典型手操器操作窗口、设定值窗口如图10a-图10c所示，图10a、图10b为本发明实施例中提供一种手操器窗口显示界面的示意，点击具体参数设置之后，弹出图10c所示的界面，图10c为本发明实施例中提供一种设定值窗口显示界面的示意图。

典型kg类(用于状态切换、手自动切换等)操作窗口如下图11所示，典型预选类(用于条件选择、状态选择等)操作窗口如图12所示，典型群组控制类(用于多设备群控操作)操作窗口如图13所示，典型设备切换类操作窗口如图14所示，典型顺控类操作窗口如图15所示。

本申请的实施例提供的上述操作界面中，还提供其他要求，例如字体、字号的统一规范定义，窗口文字的识别更为清晰易读；窗口名称区、点名区、点描述区、特殊操作区、信息显示区、常规操作区、确认执行操作区等划分明确，位置基本固定；采用颜色填充、图形显示或隐藏、闪烁、高亮等方式进行显示；采用明确的条件判断操作按钮是否可操作，并以颜色及图形凹凸形状等特点显示。

如图16所示，本发明另一实施例提供一种仪控系统用人机接口装置，人机接口装置包括显示器，该仪控系统用人机接口装置还包括：

被操作对象类型识别模块100，用于识别被操作对象的类型，类型的种类包括可操作类、不可操作类、无操作类；

显示界面生成模块200，设置成当被操作对象类型为可操作类时，显示器的显示界面显示第一布局方式的显示界面，并且第一布局方式的显示界面包括信息显示区域、常规操作区域和确认执行操作区域；

其中，常规操作区域支持开关量指示、模拟量指示、多点多状态指示中至少一种测点类指示，并且常规操作区域支持预选类、顺控类、群控类中至少一种状态切换控制类指示。

优选地，第一布局方式的显示界面还包括：窗口名称显示区域、设备编码显示区域、描述区域和特殊操作区域中至少一个区域。

优选地，显示界面生成模块200还设置成：当被操作对象类型为不可操作类时，显示器的显示界面也显示第一布局方式的显示界面；并且当被操作对象类型为可操作类时，常规操作区域设置有与被操作对象对应的操作按钮信息；当被操作对象类型为不可操作类时，常规操作区域中没有与被操作对象对应的操作按钮信息。

优选地，显示界面生成模块200还设置成：当被操作对象类型为无操作类时，显示器的显示界面显示第二布局方式的显示界面，第二布局方式包括窗口名称显示区域、反馈状态显示区域和确认执行区域。

优选地，被控对象的状态指示通过颜色填充、图形显示、隐藏、闪烁或高亮中一种方式或多种方式组合的形式显示；基于被控对象是否可操作的属性，以颜色和/或图形凹凸形状的形式显示。

其中，被操作对象类型识别模块100、显示界面生成模块200的具体实现方式可以但不限于通过计算机控制器加载特定的软件带来实现，并且显示界面生成模块200生成的具体界面包括图5-图15中任意一种或者多种，计算机控制器加载特定的软件也用于执行上述图1和/或图3实施例中提及的控制方法。

采用本申请实施例提供的上述技术方案，可以获得以下有益效果中至少一种：

1、基于被操作对象的类型来显示对应的显示界面，尤其是当被操作对象类型为可操作类时，显示器的显示界面显示的布局方式包括信息显示区域、常规操作区域和确认执行操作区域；信息显示区域能够清楚、直观地显示当前被操作对象对应状态信息，常规操作区可以根据被操作对象的类型相应地显示用户可以操作的按钮，确认执行操作区域可以让用户快速确认在常规操作区中相应的操作。

2、优选地，当被操作对象类型为不可操作类时，也显示第一布局的显示界面，并且常规操作区域中没有与被操作对象对应的操作按钮信息，避免用户的误操作，同时便于简化显示界面的设计。进一步优选地，作为一种可选的替代方案，被操作对象可以结合仪控系统中其他对象的状态，在某个时间是不可操作，但是在另一个时间内又是可操作的对象，也显示第一布局的显示界面，可以快速在常规操作区可以根据被操作对象的类型相应地显示用户可以操作的按钮。

3、优选地，当被操作对象类型为无操作类时，显示器的显示界面显示的布局方式包括窗口名称显示区域、反馈状态显示区域和确认执行区域；这样可以让用户快速找到需要反馈的信息。

4、第一布局方式的显示界面还包括：窗口名称显示区域、设备编码显示区域、描述区域和特殊操作区域中至少一个区域；使得显示的信息更加丰富。

5、被控对象的状态指示通过颜色填充、图形显示、隐藏、闪烁或高亮中一种方式或多种方式组合的形式显示，使得被控对象的状态指示完整、明确；基于被控对象是否可操作的属性，以颜色和/或图形凹凸形状的形式显示，使得被控对象的操作属性明确限制与保护。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后需要说明的是，上述说明仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，都可利用上述揭示的做法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和简单的替换等，这些都属于本发明技术方案保护的范围。