集散控制系统终端显示黑屏示警方法
【专利摘要】本发明涉及一种集散控制系统终端显示黑屏示警方法，主要解决现有技术中显示空间有限、显示画面单一、危险处置不及时的问题。本发明通过采用一种集散控制系统终端显示黑屏示警方法，在原集散控制系统终端显示屏(后屏)前通过定位支架固定具有触控功能的OLED透明显示屏(前屏)，通过微处理系统控制透明显示屏参数，并与电脑主机进行通讯，传输、分析及显示相应数据及信息的技术方案较好地解决了上述问题，可用于集散控制系统终端显示黑屏示警中。
【专利说明】集散控制系统终端显示黑屏示警方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种集散控制系统终端显示黑屏示警方法。
【背景技术】
[0002]随着显示技术的日益发展，各种新型技术不断涌现，透明显示技术因其透明的显示面板这一特性及其独特的应用，越来越受到人们的关注。透明显示技术的核心是透明显示面板，透明显示板是一种能够显示图像的透明面板。透明显示板在关闭时，面板就仿佛一块透明玻璃；当其工作时，观看者不仅能够观看到在面板上显示的内容，同时还能透过面板观看到面板后的物体。
[0003]OLED (有机电发光显示)是自20世纪中期发展起来的一种新型显示技术，其原理是通过正负载流子注入有机半导体薄膜后复合产生可见光。与IXD相比，OLED具有全固态、主动发光、高亮度、高对比度、超薄、低功耗、无视角限制、工作温度范围宽等诸多优点，加上其器件结构很适合作为透明显示面板，因此目前基于OLED的透明显示技术发展十分迅速。
[0004]DCS是分布式控制系统的英文缩写(Distributed Control System)，在国内自控行业又称之为集散控制系统，其含义是利用微处理器或微型计算机技术对生产过程进行集中管理和分散控制，是一种由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机(Computer)、通讯(Communicat1n)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。
[0005]DCS自1975年问世以来，已经经历了二十多年的发展历程，它继承了常规模拟仪表控制系统和计算机集中控制系统的优点，克服了单微机控制系统危险性高度集中以及常规仪表控制功能单一，人机联系差的缺点，可以方便的应用于工业装置的生产控制和经营管理，在化工、电力、冶金等流程自动化领域的应用十分普及。
[0006]CN201120068871.9涉及一种车间生产中检测安全、并实现控制的报警联动自控装置。包括监控系统、管理系统和DCS控制系统，监控系统通过管理系统连接到DCS控制系统，各系统之间联动接口采用OPC标准。
[0007]以终端显示系统为主的人机接口设备是集散控制系统的重要组成部分，是实现操作人员与DCS之间信息交换的主要渠道。当前，DCS普遍采用的终端显示系统以CRT或IXD显示器为主，操作人员需要长期坐在显示屏幕前，面向单一的DCS操作界面，紧盯实时数据的变化情况。上述工作方式，容易引起如下问题:
[0008]1、长期连续的面对单一的显示界面，容易使人产生视觉疲劳，进而降低处置突发状态的快速反应能力。
[0009]在实际应用过程中，DCS操作界面通常存在四种状态:1)数据无变化，即界面中无任何数据变化；2)数据正常波动，即界面中实时数据在正常范围内波动；3)数据异常波动，即界面中实时数据在异常范围内波动；4)事故状态，即界面中实时数据处于事故状态下的变化。当DCS处于第I种“数据无变化”状态时，操作人员并不需要对显示屏幕进行监视；当DCS处于第2种“数据正常波动”状态时，操作人员仅需要了解变化数据的正常波动及其趋势是否合理，而无需关注DCS操作界面中的全部内容；当DCS处于第3种“数据异常波动”状态时，操作人员则需要密切关注显示屏幕中与异常波动相关联的数据变化并对异常波动进行必要的分析及处理；当DCS处于第4种“事故状态”时，操作人员需要密切关系显示屏幕中所有数据的变化情况并对事故装置下的数据变化进行分析及处理。
[0010]通过分析上述四种状态及其与操作人员之间的关系，可以得出:在实际工作中，操作人员并不需要时刻连续的观察DCS操作界面，其在第I种状态下无需观察，在第2种状态下仅需局部观察，在第3、4种状态下则需全局观察、分析及处理；同时，操作人员需重点关注状态之间过渡性的信息变化，包括:1)数据无变化向正常变化的过渡；2)数据无变化或正常变化向异常波动的过渡；3)数据无变化或正常变化向事故状态的变化。
[0011]当前，DCS终端显示的工作方式是要求操作人员无差别、无重点、连续的密切关注显示屏幕中的所有数据。上述方式无疑会使操作人员产生视觉上的疲劳，进而降低处置突发状态的快速反应能力。
[0012]2、集散控制系统终端显示系统受屏幕尺寸的限制，能够显示的内容及信息有限，其主要界面多以流程图的方式显示实时监测数据，一个界面中往往包含了大量的设备符号、流程指示线、实时数据及监控操作等信息，当发生紧急情况时，系统还需调取并显示异常状态分析数据、操作指导建议等辅助性信息。当大量信息在有限的屏幕内同时显示时，界面将变得非常凌乱，使得许多重要信息及数据无法同时显示，这往往会给操作处置人员带来一定的麻烦。
[0013]本发明有针对性的解决了上述问题。
【发明内容】
[0014]本发明所要解决的技术问题是现有技术中显示空间有限、显示画面单一、危险处置不及时的问题，提供一种新的集散控制系统终端显示黑屏示警方法。该装置用于集散控制系统终端显示黑屏示警中，具有显示空间较大、显示画面丰富、危险处置及时的优点。
[0015]为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下:一种集散控制系统终端显示黑屏示警方法，在原集散控制系统终端显示屏(后屏)前通过定位支架固定具有触控功能的OLED透明显示屏(前屏)，通过微处理系统控制透明显示屏参数，并与电脑主机进行通讯，传输、分析及显示相应数据及信息，所述微处理系统包括由显示屏参数调节系统、摄像头、图像识别与分析系统、示警系统、声光报警器和图形绘制系统，所述电脑主机内安装有前后屏对照显示系统和辅助分析与决策系统，集散控制系统与电脑主机通过数据线进行通讯，电脑主机内的辅助分析与决策系统与微处理系统内的示警系统通过数据线进行通讯，电脑主机内的前后屏对照显示系统与微处理系统内的图形绘制系统通过数据线进行通讯，声光报警器通过数据线与示警系统进行通讯，摄像头通过数据线与图像识别与分析系统进行通讯；其中，透明显示屏显示状态包括:1)当DCS数据无变化(第I种状态)时，透明显示屏以黑屏显示；2)当DCS处于正常波动状态(第2种状态)时，透明显示屏仅对以变化数据为中心的小范围方框进行透明显示，前屏其余部分将仍处于黑屏状态。同时，前屏还将显示波动数据一段时间内的变化趋势曲线，操作人员可以更加直观地观察到相应数据的变化情况并对数据变化趋势进行判断与分析；3)当DCS处于异常波动状态(第3种状态)或事故状态(第4种状态)时，透明显示屏退出黑屏状态，并通过叠加的方式在与原有显示屏关键数据相对应的位置上显示相关的辅助信息，进而更加直观且方便的引导操作人员开展相关工作；4)对于不同状态之间的过渡变化，透明显示屏将通过突出显示变化数据、标注变化曲线、逐步由半透到全透、显示分析与提示信息的方式进行示警。
[0016]上述技术方案中，优选地，所述电脑主机内安装有透明显示屏驱动程序；前屏内设有触控系统，用于设置显示屏操作触点，使得操作人员能够对前屏中显示的重要信息及相关功能进行直接触控式操作。
[0017]上述技术方案中，优选地，所述透明显示屏具有高透光率并可自由调节屏幕亮度及显示颜色，屏幕尺寸宽于原集散控制系统终端显示屏。
[0018]上述技术方案中，优选地，所述定位支架一端固定透明显示屏，并以透明显示屏外边四角为基准向同一方向延伸一定距离，延伸终端为卡扣设计，与原集散控制系统终端显示屏外边四角进行连接，支架底部为支撑底座，定位支架主要用于固定前后屏之间的摆放位置，并与前后屏对照系统、辅助分析与决策系统一起实现关联信息的协同显示。
[0019]上述技术方案中，优选地，所述微处理系统主要功能包括:1)实现前屏显示区域及显示位置的自动或手动调节；2)通过具有自动人脸对焦功能摄像头捕获电脑屏幕前操作工位上的图像信息并将其传送给微处理器，利用图像识别技术，判断在异常状态或事故状态情况下，电脑屏幕前操作工位上是否有操作人员在开展相应工作，若操作人员处于正常工作状态，系统仅以光闪烁的方式进行报警，若操作人员未正常就位或处于瞌睡状态，则系统将以声、光两种方式进行报警；3)通过与前后屏对照显示系统配合使用，在前屏中绘制图形及显示相应信息；4)与触控系统配合使用，实现前屏的触控操作。
[0020]上述技术方案中，优选地，当透明显示屏未连接电脑主机时，前后屏对照显示系统处于伺服状态，此时可透过前屏正常浏览后屏的显示内容；当透明显示屏连接电脑主机时，前后屏对照显示系统启动运行并自动分配前后屏显示内容。
[0021]上述技术方案中，优选地，所述电脑主机内的辅助分析与决策系统用于对DCS波动数据进行分析及处理，判断DCS操作界面当前应处于何种状态，按照DCS数据状态的不同，辅助分析与决策系统将通过控制前后屏对照显示系统以及微处理系统中的图形绘制系统、示警系统，执行相应操作。
[0022]本专利应用透明显示技术，在集散控制系统显示终端原有显示器外部添加一块特殊的透明显示屏，原有显示屏(后屏)与透明显示屏(前屏)叠加显示，操作人员可以透过前屏正常浏览后屏内容，其有益效果包括:1、区别对待DCS操作界面的不同显示状态，将不需要操作人员关注的“数据无变化”状态以透明显示屏黑屏方式屏蔽起来，以此达到减轻操作人员视觉疲劳的目的；2、加强DCS数据波动的示警与信息提示，提高操作人员在波动状态下的分析与快速处置能力，具体包括:1)在DCS数据正常波动状态下，通过突出显示变化数据及其变化趋势曲线，使得操作人员能够以更加直观地方式观察相应数据的变化情况并对数据变化趋势进行判断与分析；2)当DCS数据处于异常波动状态(第3种状态)或事故状态(第4种状态)时，透明显示屏通过叠加的方式在与原有显示屏关键数据相对应的位置上显示相关的辅助信息，进而更加直观且方便的引导操作人员开展相关工作；3)对于DCS数据不同状态之间的过渡变化，透明显示屏将通过突出显示变化数据、标注变化曲线、逐步由半透到全透、显示分析与提示信息等多种方式进行示警；4)当DCS数据处于异常状态或事故状态下时，摄像头每隔一定时间拍取正前方操作工位上的图像信息并将其传送给主控微处理器。主控微处理器利用图像识别技术对比一定时间内的多张图像信息，进而判断电脑前操作人员当前的工作状态。若操作人员处于正常工作状态，系统仅以光闪烁的方式进行报警，若操作人员未正常就位或处于瞌睡状态，则系统将以声、光两种方式进行报警；3、操作人员能够对透明显示屏(前屏)中显示的重要信息及相关功能进行直接触控式操作，以此来达到更加直观且方便的引导操作人员开展相关工作的目的，取得了较好的技术效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明所述装置的主要部件示意图。
[0024]图2为本发明所述装置的工作流程示意图。
[0025]下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
【具体实施方式】
[0026]【实施例1】
[0027]本专利提供一种集散控制系统终端显示黑屏示警方法，其中所述装置由五部分组成，如图1 “装置主要构件示意图”所示，具体包括“透明显示屏”、“定位支架”、“主控微处理系统”、“原有显示屏”以及“电脑主机”。按照屏幕与操作人员之间距离的远近，将透明显示屏称之为前屏，前屏是显示系统的辅助显示屏；将原有显示屏称之为后屏，后屏是显示系统的主显示屏。同时，将DCS操作界面划分为四种状态:1)数据无变化，即界面中无任何数据变化；2)数据正常波动，即界面中实时数据在正常范围内波动；3)数据异常波动，即界面中实时数据在异常范围内波动；4)事故状态，即界面中实时数据处于事故状态下的变化。
[0028]1、透明显示屏(前屏)是装置的核心部件，采用OLED透明显示技术，其尺寸略宽于原有显示屏。
[0029]OLED显示技术具有自发光特性，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当电力供应至适当电压时，阳极空穴与阴极电荷就会在发光层中结合，产生光亮，依其配方不同产生红、绿和蓝RGB三原色，构成基本色彩。OLED主要结构包括:1)基层，为透明组件，用来支撑整个OLED ;2)阳极，为透明组件，用于在电流流过设备时消除电子；3)有机层，由有机物分子或有机聚合物构成；4)阴极，可以是透明的，也可以不透明，视OLED类型而定，当设备内有电流流通时，阴极会将电子注入电路。
[0030]透明OLED只具有透明的组件(基层、阳极、阴极)，其在不发光时的透明度最高可达基层透明度的85%。当透明OLED显示器通电时，光线可以双向通过。
[0031]透明显示屏的基层选用具有触控功能的面板，使得操作人员能够对前屏中显示的重要信息及相关功能进行直接触控式操作。
[0032]2、透明显示屏(前屏)通过定位支架与原有显示屏(后屏)进行连接。定位支架采用工程塑料制作，由支撑底座、前屏固定器、后屏卡扣与中间连接件四个部分组成。其中，支撑底座用于支撑定位支架；前屏固定器与透明显示屏外边沿扣合并通过上下左右四个锁扣进行固定；四个中间连接件分别与前屏固定器四个边角相连接，连接点弹性部件使其始终向前屏固定器中心点方向倾斜；中间连接间顶部为后屏卡扣，可以通过伸展中间连接件，将其顶部的四个后屏卡扣扣合在后屏四个边角上。
[0033]3、透明显示屏主控微处理系统放置于前屏上边沿正中位置，由屏幕调节系统、摄像头、图像识别与分析系统、示警系统、声光报警器以及图形绘制系统六个部分组成。
[0034]屏幕调节系统用于调节透明显示屏(前屏)相关参数，包括:1)调节界面显示位置:通过按动上、下、左、右四个微调按钮移动界面定位线，可以将前屏界面调整至与后屏界面相吻合的位置上；2)屏幕亮度调节:通过按动亮度微调按钮调节屏幕亮度，屏幕亮度也可以通过程序控制进行自动调节；3)屏幕颜色调节:通过按动颜色微调按钮(R、G、B)调节屏幕颜色，屏幕颜色也可以通过程序控制进行自动调节。
[0035]摄像头在多数情况下处于待机状态。当DCS处于异常状态或事故状态下时，摄像头开始工作，其每隔一定时间拍取正前方操作工位上的图像信息并将其传送给主控微处理器的图像识别与分析系统。图像识别与分析系统利用图像识别技术对比一定时间内的多张图像信息，进而判断电脑前操作人员当前的工作状态并将状态信息传递给示警系统。此时的示警系统将执行如下操作:若操作人员工作状态正常，则启动声光报警器，但仅以光闪烁的方式进行报警；若操作人员未正常就位或处于瞌睡状态，则启动声光报警器并将以声、光两种方式进行报警。
[0036]图形绘制系统主要用于与电脑主机中的前后屏对照显示系统进行数据交换，完成前屏显示内容的图形化绘制。
[0037]4、当透明显示屏(前屏)处于关闭状态时，原有显示屏(后屏)进行正常显示；当透明显示屏(前屏)处于开启状态时，电脑主机中的前后屏对照显示系统将本应由后屏独立显示的内容进行分类处理，再将前屏显示内容交由前屏显示、后屏显示交由后屏显示。
[0038]5、电脑主机中需安装透明显示屏的驱动程序、前后屏对照显示系统以及DCS辅助分析与决策系统。
[0039]透明显示屏驱动程序用于电脑主机识别透明显示屏的硬件信息，透明显示屏的开启信息将首先由驱动程序捕获并进行数据初始化处理，然后调用前后屏对照显示系统执行相应操作。同时，驱动程序还将捕获触控屏传递的触控信息并将触控信息交由相应程序进行处理。
[0040]前后屏对照显示系统用于对显示内容进行分类处理，将前屏显示内容交由前屏显示，将后屏显示交由后屏显示。
[0041]DCS辅助分析与决策系统用于对DCS波动数据进行分析及处理，判断DCS操作界面当前应处于何种状态。按照DCS数据状态的不同，辅助分析与决策系统将通过控制前后屏对照显示系统以及主控微处理系统中的图形绘制系统、示警系统，执行相应操作:1)当DCS数据无变化(第I种状态)时，调节透明显示屏调节为全黑状态，即前屏以黑屏状态显示；2)当DCS处于正常波动状态(第2种状态)时，调节透明显示屏，仅对以变化数据为中心的小范围方框进行透明显示，前屏其余部分将仍处于黑屏状态。同时，前屏还将显示波动数据一段时间内的变化趋势曲线，操作人员可以更加直观地观察到相应数据的变化情况并对数据变化趋势进行判断与分析；3)当DCS处于异常波动状态(第3种状态)或事故状态(第4种状态)时，调节透明显示屏退出黑屏状态，通过叠加的方式在与原有显示屏关键数据相对应的位置上显示相关的辅助信息，进而更加直观且方便的引导操作人员开展相关工作；4)对于不同状态之间的过渡变化，调节透明显示屏，通过突出显示变化数据、标注变化曲线、逐步由半透到全透、显示分析与提示信息等多种方式进行示警。
[0042]工作流程如图2所示:
[0043]首先，将透明显示屏(前屏)与原有显示屏(后屏)通过定位支架固定在一起；接着，启动透明显示屏(前屏)，驱动程序将启动信息传递给电脑主机并进行数据初始化，同时启动前后屏对照显示系统，启动后的前后屏对照显示系统首先运行界面校对程序，在前后屏显示校对界面，通过前屏校对按钮可以将前屏校对界面调整至与后屏校对界面相一致的位置上；校对完成后，前后屏对照显示系统启动DCS显示界面，并对显示内容进行分类处理，将前屏显示内容交由前屏显示，将后屏显示交由后屏显示；当透明显示屏(前屏)处于触控状态时，驱动程序捕获触控信息并将触控信息交由电脑主机中相应程序进行处理。
[0044]DCS辅助分析与决策系统通过对DCS波动数据进行分析及处理，判断DCS数据当前所处状态并通过控制前后屏对照显示系统以及主控微处理系统中的图形绘制系统、示警系统，执行相应的显示及示警操作。
[0045]当DCS处于异常状态或事故状态下时，摄像头每隔一定时间拍取正前方操作工位上的图像信息并将其传送给主控微处理器的图像识别与分析系统。图像识别与分析系统利用图像识别技术对比一定时间内的多张图像信息，进而判断电脑前操作人员当前的工作状态并将状态信息传递给示警系统，示警系统则通过分析上述信息来执行相应示警操作。
【权利要求】
1.一种集散控制系统终端显示黑屏示警方法，在原集散控制系统终端显示屏(后屏)前通过定位支架固定具有触控功能的OLED透明显示屏(前屏)，通过微处理系统控制透明显示屏参数，并与电脑主机进行通讯，传输、分析及显示相应数据及信息，所述微处理系统包括由显示屏参数调节系统、摄像头、图像识别与分析系统、示警系统、声光报警器和图形绘制系统，所述电脑主机内安装有前后屏对照显示系统和辅助分析与决策系统，集散控制系统与电脑主机通过数据线进行通讯，电脑主机内的辅助分析与决策系统与微处理系统内的示警系统通过数据线进行通讯，电脑主机内的前后屏对照显示系统与微处理系统内的图形绘制系统通过数据线进行通讯，声光报警器通过数据线与示警系统进行通讯，摄像头通过数据线与图像识别与分析系统进行通讯；其中，透明显示屏显示状态包括:1)当DCS数据无变化(第I种状态)时，透明显示屏以黑屏显示；2)当DCS处于正常波动状态(第2种状态)时，透明显示屏仅对以变化数据为中心的小范围方框进行透明显示，前屏其余部分将仍处于黑屏状态。同时，前屏还将显示波动数据一段时间内的变化趋势曲线，操作人员可以更加直观地观察到相应数据的变化情况并对数据变化趋势进行判断与分析；3)当DCS处于异常波动状态(第3种状态)或事故状态(第4种状态)时，透明显示屏退出黑屏状态，并通过叠加的方式在与原有显示屏关键数据相对应的位置上显示相关的辅助信息，进而更加直观且方便的引导操作人员开展相关工作；4)对于不同状态之间的过渡变化，透明显示屏将通过突出显示变化数据、标注变化曲线、逐步由半透到全透、显示分析与提示信息的方式进行示警。
2.根据权利要求1所述集散控制系统终端显示黑屏示警方法，其特征在于所述电脑主机内安装有透明显示屏驱动程序；前屏内设有触控系统，用于设置显示屏操作触点，使得操作人员能够对前屏中显示的重要信息及相关功能进行直接触控式操作。
3.根据权利要求1所述集散控制系统终端显示黑屏示警方法，其特征在于所述透明显示屏具有高透光率并可自由调节屏幕亮度及显示颜色，屏幕尺寸宽于原集散控制系统终端显示屏。
4.根据权利要求1所述集散控制系统终端显示黑屏示警方法，其特征在于所述定位支架一端固定透明显示屏，并以透明显示屏外边四角为基准向同一方向延伸一定距离，延伸终端为卡扣设计，与原集散控制系统终端显示屏外边四角进行连接，支架底部为支撑底座，定位支架主要用于固定前后屏之间的摆放位置，并与前后屏对照系统、辅助分析与决策系统一起实现关联信息的协同显示。
5.根据权利要求1所述集散控制系统终端显示黑屏示警方法，其特征在于所述微处理系统主要功能包括:1)实现前屏显示区域及显示位置的自动或手动调节；2)通过具有自动人脸对焦功能摄像头捕获电脑屏幕前操作工位上的图像信息并将其传送给微处理器，利用图像识别技术，判断在异常状态或事故状态情况下，电脑屏幕前操作工位上是否有操作人员在开展相应工作，若操作人员处于正常工作状态，系统仅以光闪烁的方式进行报警，若操作人员未正常就位或处于瞌睡状态，则系统将以声、光两种方式进行报警；3)通过与前后屏对照显示系统配合使用，在前屏中绘制图形及显示相应信息；4)与触控系统配合使用，实现前屏的触控操作。
6.根据权利要求1所述集散控制系统终端显示黑屏示警方法，其特征在于当透明显示屏未连接电脑主机时，前后屏对照显示系统处于伺服状态，此时可透过前屏正常浏览后屏的显示内容；当透明显示屏连接电脑主机时，前后屏对照显示系统启动运行并自动分配前后屏显示内容。
7.根据权利要求1所述集散控制系统终端显示黑屏示警方法，其特征在于所述电脑主机内的辅助分析与决策系统用于对DCS波动数据进行分析及处理，判断DCS操作界面当前应处于何种状态，按照DCS数据状态的不同，辅助分析与决策系统将通过控制前后屏对照显示系统以及微处理系统中的图形绘制系统、示警系统，执行相应操作。
【文档编号】G08B21/18GK104469286SQ201410613799
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】刘刚, 李磊, 王延平, 李智临, 王春, 唐晨飞 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院