CN107817777A - 一种电站集控操作台二三维及视频画面联动监控*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电站集控操作台二三维及视频画面联动监控***，包括分散控制***、电厂一体化数据平台和数字化三维装置，在操作台设置第一显示设备和第二显示设备，第一显示设备连接分散控制***操作员站，第二显示设备连接电厂一体化数据平台操作员站；三维模型数据库、SIS***数据库和视频监视数据库分别连接至电厂一体化数据平台的主干网；分散控制***的以太网与电厂一体化数据平台的主干网之间设置有物理隔离装置和接口机。本发明将分散控制***(DCS)、电厂一体化数据平台和数字化三维装置进行有效整合，结构合理，操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种电站的操作台布置***，特别涉及一种电站集控操作台二三维及视频画面联动监控***。
背景技术
首先介绍分散控制***(DCS)、电厂一体化数据平台和数字化三维模型。
1、分散控制***(以下简称：DCS)
DCS以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中的设计原则已经成为目前电厂主流采用的控制***。操作站用来显示并记录来自各控制单元的过程数据，是人与生产过程信息交互的操作接口。典型的操作站包括主机***、显示设备、键盘输入设备、信息存储设备和打印输出设备等，主要实现强大的显示功能、报警功能、操作功能等等。
2、电厂一体化数据平台
电厂中数据信息源十分庞大，随着智能电厂建设要求的提出，需要打通原来各自独立***的数据信息壁垒，全面整合规范数据，因此出现了电厂一体化数据平台。电厂一体化数据平台上能完成全厂所有信息***数据的互通和融合，包含了生产信息监视***(以下简称：SIS)、视频监视***(以下简称：CCTV)、全厂三维数字化模型等全厂所有数据源。一体化数据平台支持来自多种数据源的结构化数据、非结构化数据以及模型数据的集成，并能够根据一定规则对图纸及文档进行数据提取、并建立对象及对象间的关联关系。
3、数字化三维模型
三维建模是智能电厂用来管理电厂复杂工艺***的重要手段，目前国内设计院主流采用的三维建模软件为PDMS，通过PDMS三维建模能在一个物理电厂建成的同时，建成一个与实际电厂完全一致的三维模型。PDMS软件与一体化数据平台间已建立完善的接口。
现有技术：
二三维及视频画面联动监控仍处于工程应用的前期阶段，各家厂商采用的技术均不相同，没有统一的实施方案。例如：
(1)国内工程第一种情况：通过在DCS***设置视频信号服务器，DCS操作员站按双屏布置，已能实现运行人员在点击1块显示器里二维画面设备时，再另一块显示器上调用出相应的视频信号画面，但该工程无法实现二维画面和三维画面的联动。
(2)国内工程第二种情况：国内有工程将CCTV和三维模型数据接入一体化数据平台，同时将三维模型备份在DCS***的数据服务器中，与二维画面及实时数据进行关联。集控室操作员站均按上下双屏进行配置，这样能实现在操作员站上二维画面和三维模型在上下屏幕联动控制，同时通过一体化数据平台将三维模型和视频进行关联，在值长站上能实现三维模型和视频画面的调用和切换。
造就没有统一实施方案的原因，其一是全厂三维数字模型及视频画面信号所占用数据流庞大，传统的DCS控制网络不能承担如此大数据；其二是监控***和信息***有明确的功能分区，监控***功能完全归属于生产控制大区(安全区Ⅰ)，信息***功能完全归属于管理信息大区(安全区Ⅲ)，监控***和信息***间只能实现单向数据传输而不可逆；其三是控制***厂家和信息***厂家通常不是由统一的集成商来完成，之间的功能划分和接口配合不能明确。
现有技术主要具有以下缺点：
(1)国内工程第一种情况的缺点：在操作台上两台显示器均属于DCS操作员站，因此实现二维画面与视频画面的联动，需在DCS存储大量与非生产控制相关的视频数据，这将大大提高DCS***发生网络堵塞甚至网络风暴的可能性。同理，如果再将三维模型数据导入DCS***，则DCS网络不能承担如此庞大的数据流，进而会导致响应速度的降低。由于DCS属于电厂生产控制安全Ⅰ区设备，因此这种做法将对电厂安全运行带来风险。
(2)国内工程第二种情况的缺点：a.由于三维模型存储在一体化数据平台上，而DCS***中的三维模型只是备份，因此若数据平台三维模型进行升级后，DCS***的模型不能及时更新；b.若控制***和信息***不是同一家公司来进行工程实施，则控制***未必会允许信息***厂家在自己***导入三维模型；c.此做法二维画面和三维画面的联动在操作台上DCS操作员站的上下双屏实现，而三维画面和视频画面的联动又在值长台上一体化数据站上实现，无法做到均在操作台上实现；d.上下双屏的布置方式对于运行人员观看显示墙上大屏显示器有明显的视线阻挡，进而无法及时获取显示墙上信息。
(3)另外还有一种做法是操作台上两台显示器均属于一体化数据平台的工作站，点击SIS***中二维画面能做到联动显示三维模型和视频画面。这种做法的缺点是：完全脱离了DCS控制***，无法获取DCS操作员站的操作指令数据，失去了应用的意义。
发明内容
基于对背景技术及现有技术方案分析总结的基础上，设计了DCS负责监视和控制，三维模型和视频数据不应接入DCS数据库而应接入一体化数据平台，通过将DCS操作指令的实时上传，整个功能应在电厂一体化数据平台上实现的电站集控操作台二三维及视频画面联动监控***。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种电站集控操作台二三维及视频画面联动监控***，包括分散控制***、电厂一体化数据平台和数字化三维装置，在操作台设置两个显示设备，分别是第一显示设备和第二显示设备，第一显示设备连接分散控制***操作员站，第二显示设备连接电厂一体化数据平台操作员站；
电厂一体化数据平台包括生产信息监视***和视频监视***，数字化三维装置内设置有三维模型数据库；生产信息监视***包括SIS***数据库，视频监视***包括视频监视数据库；三维模型数据库、SIS***数据库和视频监视数据库分别连接至电厂一体化数据平台的主干网；
分散控制***的以太网与电厂一体化数据平台的主干网之间设置有物理隔离装置和接口机。
作为优选方式，所述的第一显示设备和第二显示设备均为液晶显示屏，第一显示设备和第二显示设备采用左右布置的结构。本方案在确保满足现行设计规范的条件下，在操作台左右布置的显示器(液晶显示屏)上实现，极大丰富了运行人员监控的信息，是目前智能电厂建设的需求，可推广性较强。
作为优选方式，本发明还包括视频流媒体服务器和数字摄像机，视频流媒体服务器分别与数字摄像机和显示设备连接，视频流媒体服务器连接至电厂一体化数据平台。
作为优选方式，在操作台上的两个显示设备应分别接至DCS操作员站和一体化数据平台操作员站，电厂数字化三维装置接入电厂一体化数据平台，并与SIS***实时数据、全厂视频监视***进行数据关联，通过DCS提供的二三维联动OPC服务器，将DCS所有数据操作指令实时传输至一体化数据平台，一体化数据平台再接收到操作指令后联动显示三维及视频画面。
作为优选方式，在电厂一体化数据平台上，首先在SIS实时数据库服务器中建立与DCS控制***完全一致的二维P&ID画面，并将SIS实时数据库服务器与三维模型数据库服务器进行关联，同时将三维模型数据库服务器与生产视频监视服务器关联；工业控制网络DCS操作员站点击用户二维P&ID画面的设备图标，触发的设备操作信号产生一条操作实时指令，该指令使用TCP/IP通讯协议经过OPC服务器单向物理隔离装置和OPC客户端传输到SIS实时数据库服务器，数据库服务器通过对其通讯协议的翻译，将根据该实时操作指令寻找在SIS***中对应的二维P&ID画面中的设备，并联动调用与之关联的三维模型，将画面显示指令发送给全厂一体化数据操作员站，在液晶显示器上显示该画面；当需要调用视频画面时，全厂一体化数据操作员站点击三维模型画面的设备图标，触发的设备操作信号产生一条视频画面调用指令，调用指令与预先设置好的数字摄像机联动，将画面显示指令发送给视频流媒体服务器；视频流媒体服务器在收到画面显示指令后，在液晶显示器上显示该画面。
本发明的有益效果是：操作台2台显示器实现二三维及视频画面联动监控，2台显示器应分属于DCS操作员和一体化数据平台操作员站，DCS操作员站显示器只显示二维监控画面，DCS操作员站的操作指令将通过OPC服务器单向传输至一体化数据平台上的SIS实时数据库，经过数据关联，由一体化数据平台操作员站显示器显示三维画面及视频画面。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种电站集控操作台二三维及视频画面联动监控***，包括分散控制***、电厂一体化数据平台和数字化三维装置，在操作台设置两个显示设备，分别是第一显示设备和第二显示设备，第一显示设备连接分散控制***操作员站，第二显示设备连接电厂一体化数据平台操作员站；
电厂一体化数据平台包括生产信息监视***和视频监视***，数字化三维装置内设置有三维模型数据库；生产信息监视***包括SIS***数据库，视频监视***包括视频监视数据库；三维模型数据库、SIS***数据库和视频监视数据库分别连接至电厂一体化数据平台的主干网；
分散控制***的以太网与电厂一体化数据平台的主干网之间设置有物理隔离装置和接口机。物理隔离装置优选单向物理隔离装置。
作为优选方式，所述的第一显示设备和第二显示设备均为液晶显示屏，第一显示设备和第二显示设备采用左右布置的结构。本方案在确保满足现行设计规范的条件下，在操作台左右布置的显示器(液晶显示屏)上实现，极大丰富了运行人员监控的信息，是目前智能电厂建设的需求，可推广性较强。
作为优选方式，本发明还包括视频流媒体服务器和数字摄像机，视频流媒体服务器分别与数字摄像机和显示设备连接，视频流媒体服务器连接至电厂一体化数据平台。
在一个优选实施例中，在操作台上的两个显示设备应分别接至DCS操作员站和一体化数据平台操作员站，电厂数字化三维装置接入电厂一体化数据平台，并与SIS***实时数据、全厂视频监视***进行数据关联，通过DCS提供的二三维联动OPC服务器，将DCS所有数据操作指令实时传输至一体化数据平台，一体化数据平台再接收到操作指令后联动显示三维及视频画面。
在一个优选实施例中，在电厂一体化数据平台上，首先在SIS实时数据库服务器中建立与DCS控制***完全一致的二维P&ID画面，并将SIS实时数据库服务器与三维模型数据库服务器进行关联，同时将三维模型数据库服务器与生产视频监视服务器关联；工业控制网络DCS操作员站点击用户二维P&ID画面的设备图标，触发的设备操作信号产生一条操作实时指令，该指令使用TCP/IP通讯协议经过OPC服务器单向物理隔离装置和OPC客户端传输到SIS实时数据库服务器，数据库服务器通过对其通讯协议的翻译，将根据该实时操作指令寻找在SIS***中对应的二维P&ID画面中的设备，并联动调用与之关联的三维模型，将画面显示指令发送给全厂一体化数据操作员站，在液晶显示器上显示该画面；当需要调用视频画面时，全厂一体化数据操作员站点击三维模型画面的设备图标，触发的设备操作信号产生一条视频画面调用指令，调用指令与预先设置好的数字摄像机联动，将画面显示指令发送给视频流媒体服务器；视频流媒体服务器在收到画面显示指令后，在液晶显示器上显示该画面。
本发明操作台2台显示器实现二三维及视频画面联动监控，2台显示器应分属于DCS操作员和一体化数据平台操作员站，DCS操作员站显示器只显示二维监控画面，DCS操作员站的操作指令将通过OPC服务器单向传输至一体化数据平台上的SIS实时数据库，经过数据关联，由一体化数据平台操作员站显示器显示三维画面及视频画面。
本发明有以下优点：
(1)本方案的实施不受三维模型数据及CCTV***数据更新所带来的影响，***建成后维护工作量低；
(2)本方案的实施不受各家厂商技术的限制，不存在技术壁垒，工程可实施性、可复制性强。
(3)本方案在确保满足现行设计规范的条件下，在操作台左右布置的显示器上实现，极大丰富了运行人员监控的信息，是目前智能电厂建设的需求，可推广性较强。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种电站集控操作台二三维及视频画面联动监控***，其特征在于：包括分散控制***、电厂一体化数据平台和数字化三维装置，在操作台设置两个显示设备，分别是第一显示设备和第二显示设备，第一显示设备连接分散控制***操作员站，第二显示设备连接电厂一体化数据平台操作员站；
电厂一体化数据平台包括生产信息监视***和视频监视***，数字化三维装置内设置有三维模型数据库；生产信息监视***包括SIS***数据库，视频监视***包括视频监视数据库；三维模型数据库、SIS***数据库和视频监视数据库分别连接至电厂一体化数据平台的主干网；
分散控制***的以太网与电厂一体化数据平台的主干网之间设置有物理隔离装置和接口机。
2.根据权利要求1所述的一种电站集控操作台二三维及视频画面联动监控***，其特征在于：所述的第一显示设备和第二显示设备均为液晶显示屏。
3.根据权利要求1或2所述的一种电站集控操作台二三维及视频画面联动监控***，其特征在于：它还包括视频流媒体服务器和数字摄像机，视频流媒体服务器分别与数字摄像机和显示设备连接，视频流媒体服务器连接至电厂一体化数据平台。
4.一种适用于权利要求1所述联动监控***的方法，其特征在于：在操作台上的两个显示设备应分别接至DCS操作员站和一体化数据平台操作员站，电厂数字化三维装置接入电厂一体化数据平台，并与SIS***实时数据、全厂视频监视***进行数据关联，通过DCS提供的二三维联动OPC服务器，将DCS所有数据操作指令实时传输至一体化数据平台，一体化数据平台再接收到操作指令后联动显示三维及视频画面。
5.一种适用于权利要求1所述联动监控***的方法，其特征在于：在电厂一体化数据平台上，首先在SIS实时数据库服务器中建立与DCS控制***完全一致的二维P&ID画面，并将SIS实时数据库服务器与三维模型数据库服务器进行关联，同时将三维模型数据库服务器与生产视频监视服务器关联；工业控制网络DCS操作员站点击用户二维P&ID画面的设备图标，触发的设备操作信号产生一条操作实时指令，该指令使用TCP/IP通讯协议经过OPC服务器单向物理隔离装置和OPC客户端传输到SIS实时数据库服务器，数据库服务器通过对其通讯协议的翻译，将根据该实时操作指令寻找在SIS***中对应的二维P&ID画面中的设备，并联动调用与之关联的三维模型，将画面显示指令发送给全厂一体化数据操作员站，在液晶显示器上显示该画面；当需要调用视频画面时，全厂一体化数据操作员站点击三维模型画面的设备图标，触发的设备操作信号产生一条视频画面调用指令，调用指令与预先设置好的数字摄像机联动，将画面显示指令发送给视频流媒体服务器；视频流媒体服务器在收到画面显示指令后，在液晶显示器上显示该画面。
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