CN101015212B - 监控能量分配设备至少一个部件的方法和自动化系统 - Google Patents

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Abstract

为了能特别灵活地访问技术设备的设备部件的图像数据，提出了一种借助控制和/或监控技术设备的自动化系统来监控该技术设备的至少一个设备部件的方法，其中由至少一个图像采集装置产生该至少一个设备部件的图像数据，将采集的图像数据传送给服务器-数据处理装置并存储在那里，将存储的图像数据发送给客户机-数据处理装置，并借助该客户机-数据处理装置的显示装置作为图像显示所发送的图像数据。本发明还涉及一种用于监控和/或控制技术设备的自动化系统，其具有用于产生该技术设备的至少一个设备部件的图像数据的图像采集装置。

Description

监控能量分配设备至少一个部件的方法和自动化系统
为了监控和/或为了控制技术设备，目前通常采用所谓的自动化系统。技术设备例如是指用于执行生产工艺技术过程或工业制造过程的设备，或者用于产生或分配电能的设备。这种技术设备通常具有不同的设备部件，它们依据一定规则的协作保证了技术设备的期望的运行。为了能控制和/或监控技术设备，设置借助传感器采集该技术设备的各个部件的状态并大多传送给上级控制台的自动化系统。从控制台可以对技术设备进行调节和控制，其方法是向自动化系统的执行器输出命令，然后这些命令直接作用于技术设备。
公知的还使用图像采集设备作为自动化系统的传感器。例如在德国专利公开文本DE 4402779A1中公开了一种具有摄像机的观察系统，其中借助该摄像机对拍摄的图像数据进行数字化，并传送给特定的、事先设置的控制台。
此外由美国专利文献US5805813公开了一种用于监控技术设备的设备部件的方法，该技术设备的形式是能量分配网络的中间站，其中在设备部件上借助照相机例如采集测量和监控设备的光学显示。然后，借助计算机系统分析这样采集的图像数据，使得通过自动图像识别而识别出各测量设备的状态并与预先给定的相应阈值进行比较。如果超过阈值，则产生警报信号并例如传送给特定的控制台。
但是在所述方法中采用的图像识别实现起来比较费事，并且要用很高的计算能力来实现。此外控制台的操作人员不能检验图像识别结果的正确性。
本发明要解决的技术问题在于提供一种用于监控技术设备的至少一种设备部件的方法和自动化系统，其中可以对设备部件的图像数据进行比较灵活的访问。
按照本发明，该技术问题是通过一种借助控制和/或监控技术设备的自动化系统来监控该技术设备的至少一个设备部件的方法解决的，其中由至少一个图像采集装置产生该至少一个设备部件的图像数据，将采集的图像数据传送给服务器-数据处理装置并存储在那里，将存储的图像数据发送给客户机-数据处理装置，并借助该客户机-数据处理装置的显示装置作为图像显示所发送的图像数据。本发明解决方案的重要优点在于，借助客户机-数据处理装置几乎可以在任意地点访问所采集的设备部件的图像数据。从而不再需要固定对应于一个接收该图像数据的控制中心。因为所采集的图像数据首先存储在通常设置在图像采集装置附近的服务器-数据处理装置上，并保存在那里以便由客户机-数据处理装置调用。客户机-数据处理装置可以通过任意通信连接、尤其是通过通信网络与服务器-数据处理装置连接。这种网络例如可以是所谓的局域网(LAN)、广域网(WAN)或者是企业内部网络或互联网。由此几乎可以从任意地点、即灵活地访问服务器-数据处理装置。数据传输可以有线或无线地进行，例如通过无线电或通过红外射线。
本发明方法的优选实施方式在于，为了调用存储在服务器-数据处理装置上的图像数据，由客户机-数据处理装置向服务器-数据处理装置发送电子查询，将存储在服务器-数据处理装置上的图像数据作为对该电子查询的响应发送给客户机-数据处理装置。通过这种方式，所需要的数据不是连续地传送，而是应客户机-数据处理装置的调用才传送。由此可以保持较小的传送数据量，并因此将通过传送该数据而对通信连接施加的负担保持得较小，因为只是根据客户机-数据处理装置的特殊调用才传送图像数据。
本发明方法的另一优选实施方式在于，图像采集装置以预定时间间隔采集图像数据。这种图像采集装置例如还可以称为“Web-Cam”(网络照相机)，是一种比较便宜的数码相机。Web-Cam以可调节的时间间隔提供单张图像，并将这些图像例如以JPEG格式传送给服务器-数据处理装置。
可替换地，图像采集装置还作为连续图像采集图像数据。通过该方式可以特别有利地用摄像机采集连续图像。在这种替换方式中传送给服务器-数据处理装置的图像数据量当然大于单张图像采集的情况。
本发明方法的另一个优选实施方式在于，客户机-数据处理装置显示技术设备的示意图，其中各个设备部件在所示出的示意图中对应于相应的部件图，并且该部件图具有可选择的关联，在选择了一个关联之后将属于相应部件图的设备部件的图像数据传送给客户机-数据处理装置。通过该方式可以在多个利用图像采集装置监控的设备部件中减少从服务器-数据处理装置向客户机-数据处理装置发送的图像数据量，其方法是只传送属于所选择的设备部件的图像数据。也就是说不必一直向客户机-数据处理装置传送所有设备部件的图像数据，而只是传送选定的设备部件的图像数据。
本发明方法的另一个优选实施方式在于，在改变设备部件的状态时自动将属于该设备部件的图像数据传送给客户机-数据处理装置并在那里作为图像显示。通过该方式例如可以在设备部件发生干扰时自动将相应的图像数据传送给客户机-数据处理装置以用于显示。这样可以在客户机-数据处理装置上非常快速地通知操作人员。
在该关联下还可以在采用请求-响应通信协议、尤其是采用HTTP协议的情况下，在改变设备部件的状态时将属于该设备部件的图像数据首先存储在服务器-数据处理装置上，并在下一次客户机-数据处理装置调用图像数据时将存储的数据自动传送给客户机-数据处理装置。由于在所谓的“请求-响应”通信协议中数据从服务器-数据处理装置向客户机-数据处理装置的传送只是应客户机-数据处理装置的要求才可能，因此在这种情况下所产生的图像数据首先临时存储在服务器-数据处理装置上，并在下次调用时传送给客户机-数据处理装置。客户机-数据处理装置可以例如以预定规则的或非规则的时间间隔从服务器-数据处理装置调用图像数据，以便总是具有尽可能当前的数据状态。
上述技术问题还通过用于监控和/或控制技术设备的自动化系统解决，其具有用于产生该技术设备的至少一个设备部件的图像数据的图像采集装置，其中该自动化系统具有其中存储所产生的图像数据的服务器-数据处理装置，以及客户机-数据处理装置，借助该客户机-数据处理装置调用存储在服务器-数据处理装置中的图像数据以显示在该客户机-数据处理装置上。在这种自动化系统中，基于该系统的服务器-客户机结构可以从几乎任意地方访问服务器-数据处理装置。
本发明自动化系统的优选实施方式在于，图像采集装置实施为采集单张图像。可替换地，还可以将图像采集装置实施为采集连续图像。
为了进一步解释本发明，在附图中给出用于监控技术设备的至少一个设备部件的方法和自动化系统的实施例。在此示出：
图1示出用于监控能量分配设备的设备部件的自动化系统的示意框图，
图2示出显示在自动化系统的客户机-数据处理装置上的显示屏显示的示例实施方式。
图1示意性示出以能量分配设备如开关板形式的技术设备，其中在图1中代表性地只示出了变压器1。除了示出的变压器1之外，在所述开关板上例如还可以具有功率开关、控制和保护设备、电容器以及其它为清楚起见而没有在此示出的设备部件。在开关板上还设置有例如照相机形式的图像采集装置，在此示例性示出图像采集装置2a至2d。如通过虚线所示的，在开关板上不仅可以具有4个所示的图像采集装置，还可以具有任意多个图像采集装置。图像采集装置2a对准变压器1，而其它图像采集装置2b至2d可以对准图中没有示出的其它设备部件。
图像采集装置2a至2d通过数据导线3与服务器-数据处理装置4连接。代之以有线连接的数据导线3，图像采集装置2a至2d还可以通过无线通信连接与服务器-数据处理装置4通信。服务器-数据处理装置4与网络5(如企业内部网络或互联网)连接。可以借助客户机-数据处理装置6a和6b访问网络5，在此示例性示出膝上型电脑和桌面PC。客户机-数据处理装置6a和6b可以通过有线连接或无线的通信连接与该网络连接。除了示出的客户机-数据处理装置6a和6b之外，还可以采用其它相应地实施为客户机-数据处理装置的设备，如所谓的PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)或移动电话。在此，采用的客户机-数据处理装置还可以是中央控制台的部件。
图像采集装置2a至2d、服务器-数据处理装置4、网络5和客户机-数据处理装置6a和6b是自动化系统的部件，该自动化系统除了在图1中示出的部件之外还具有其它部件，如其它传感器和测量装置、控制和保护装置以及用于执行该开关板中的控制和调节操作的执行器。原理上，利用该自动化系统可以控制和监控技术设备；借助图像采集装置2a至2d对设备部件的光学监控只是自动化系统的一个子功能。通常，借助特殊的自动化软件来控制这样的自动化系统。
下面描述用于监控开关板的设备部件的方法，该方法由图1所示的自动化系统的部件来执行。
由图像采集装置2a拍摄变压器1的图像，并以图像数据的形式通过数据导线3传送给服务器-数据处理装置4。在服务器-数据处理装置4上存储该图像数据。在需要时该图像数据也可以压缩的形式存储在服务器-数据处理装置4中，以节省服务器-数据处理装置上的存储空间。为此可以采用公知的图像数据压缩格式如JPEG。
类似地，利用开关板中具有的其它图像采集装置2b至2d拍摄开关板的其它设备部件的图像，将相应的图像数据传送给服务器-数据处理装置4并存储在那里。
存储在服务器-数据处理装置4上的图像数据可以通过通信网络5传送给客户机-数据处理装置6a和6b。在客户机-数据处理装置6a和6b上可以将图像数据转换为相应的图像显示，并显示在显示装置(通常为监视器)上。因此在图1中纯粹突出地在客户机-数据处理装置6a和6b的监视器上示出由传送的图像数据产生的、由图像采集装置2a监控的变压器1的图像。
图像采集装置2a至2d例如可以是用于以特定的时间间隔采集单张图像的图像采集装置。例如，可以每10秒拍摄相应设备部件的图像数据并存储在服务器-数据处理装置4上。在这种情况下，在客户机-数据处理装置6a和6b上显示不连续的图像显示，其例如每10秒更新一次。
可替换地，图像采集装置2a至2d也可以连续方式采集设备部件的图像数据，从而可以在客户机-数据处理装置6a和6b上所谓“实况地”、即连续地观察开关板上发生的事情。
在两种情况下都可以将过去的图像数据在服务器-数据处理装置4上经过一定的时间之后就删除，以便为新拍摄的图像数据提供存储空间。
通过对技术设备的图像监控，操作人员可以在客户机-数据处理装置6a和6b上非常舒适地观察开关板上发生的事情，并且可以快速识别例如特定的干扰情况。从而例如可以借助显示在客户机-数据处理装置6a和6b上的变压器的图像快速识别变压器1的机械损坏。
通常，不需要不断地将存储在服务器-数据处理装置4上的所有图像数据传送给客户机-数据处理装置6a和6b。例如可以由客户机-数据处理装置借助通过网络5发送给服务器-数据处理装置4的电子查询来请求存储的图像数据，作为对该查询的响应由服务器-数据处理装置4将存储的图像数据发送给相应的客户机-数据处理装置。此外还可以借助该电子查询只将选定的一个或多个设备部件的图像数据从服务器-数据处理装置4发送给相应的客户机-数据处理装置。
为此例如可以在客户机-数据处理装置6a和6b的显示装置上显示技术设备的示意图，如框图。该示意图在此例如由单个部件图(例如针对开关、变压器等的符号)组成，其中这些部件图分别对应于技术设备的真实设备部件。通过例如借助在客户机-数据处理装置上的鼠标点击而选择所示出的一个部件图，可以激活允许服务器-数据处理装置4恰好将对应于选定的部件图的图像数据传送给相应客户机-数据处理装置的关联。
这在图2中进行了详细解释。在图2中示例性地示出自动化软件的显示屏显示的可能视图。通常自动化软件安装在服务器-数据处理装置上并在那里执行，从而在客户机-数据处理装置上只需要安装网页浏览器，利用该浏览器访问自动化软件。但也可以考虑将自动化软件安装在客户机-数据处理装置上并在那里执行。在这种情况下不需要网页浏览器。在下面的例子中以首先提到的情况为基础。
在图2中看到浏览器窗口11，该窗口例如是Microsoft Internet ExplorersTM的窗口或Netscape NavigatorsTM的窗口。浏览器是一种界面，客户机-数据处理装置的用户利用该界面可以访问服务器-数据处理装置。
浏览器窗口11又具有多个单独的窗口，例如设置窗口12“Settings”、工具窗口13“Tools”和控制窗口14“Control”。设置窗口12和工具窗口13在图2中为简化起见示为空的。在此例如可以具有用于操作自动化软件的设置选项和工具选项。利用控制窗口14可以从结构化的树图中-如由Microsoft WindowsExplorerTM公开的-选择由自动化系统监控的技术设备的不同组件。
例如在控制窗口14中选择属于上级设备(Station 1)的特殊技术设备(Substation 3)。由该特殊技术设备(Substation 3)又选择特殊的一段(Unit 2)并在控制窗口14中借助方框来标记。
技术设备的这一段(Unit 2)在概貌窗口15中详细示出。在所谓“单线图”的示意图中可以看见两个总线，它们通过变压器和设置在变压器的输出端的功率开关相互连接。在该单线图中，用部件图显示该技术设备的相应片段的设备部件，例如变压器以变压器符号16的形式示出，而功率开关的部件图以开关符号17的形式显示在概貌窗口15中。
通常可以在这样的概貌窗口中显示各个设备部件的状态，例如可以显示功率开关的设置。此外，还可以直接在该概貌窗口中进行控制操作，以例如断开或闭合功率开关。此外，还可以利用所描述的方法对设备部件进行光学监控。为此为部件图这样分配关联，使得在例如通过用鼠标点击该部件图而选择该部件图时产生相应的电子查询，由相应的客户机-数据处理装置通过网络5将该电子查询发送给服务器-数据处理装置4。该电子查询允许服务器-数据处理装置4将待选择的部件图的图像数据传送给进行查询的客户机-数据处理装置。在图2的情况下，选择功率开关(Circuit Breaker 3)的部件图17，该部件图借助电子查询使得服务器-数据处理装置4将相应功率开关的图像数据传送给客户机-数据处理装置。所传送的图像数据在图像窗口18中显示为图像。因此，在该图像窗口18中识别出属于部件图17的功率开关的3个开关极。
类似地，通过点击其他部件图可以从服务器-数据处理装置分别调用相应的图像数据。通过这种方式不会不断地将所有图像数据作为图像显示在客户机-数据处理装置上。
此外在按照图1的自动化系统中，可以在改变设备部件时将相应的图像数据自动从服务器-数据处理装置4发送给客户机-数据处理装置6a和6b并在那里显示。例如，设备部件的这种改变可以通过图像识别来进行，其自动识别出所观察的设备部件的变化。由此例如可以识别出受监控设备部件的机械变形。据此可将所涉及设备部件的图像自动在客户机-数据处理装置6a、6b上显示给操作人员，必要时结合相应的警报消息。
可替换地，例如还可以由自动化系统识别出已经触发了对特定设备部件的控制操作，或者在设备部件上存在干扰。这例如在相应的设备部件中可以通过由自动化系统利用变流器采集的电流来识别出。由此，自动向服务器-数据处理装置4调用所涉及设备部件的相应图像数据，并传送给客户机-数据处理装置6a和6b。
在使用“请求-响应”通信协议如HTTP互联网协议时，由所涉及设备部件自动采集的图像数据首先存储在服务器-数据处理装置4上，并在下一次客户机-数据处理装置6a和6b调用时传送给该客户机-数据处理装置。

Claims (8)

1.一种借助控制和/或监控能量分配设备的自动化系统来监控该能量分配设备的至少一个设备部件的方法，其中
由至少一个图像采集装置产生该至少一个设备部件的图像数据，
将采集的图像数据传送给服务器-数据处理装置并存储在那里，
将存储的图像数据发送给客户机-数据处理装置，以及
借助该客户机-数据处理装置的显示装置将所发送的图像数据显示为图像，其中
所述客户机-数据处理装置显示该能量分配设备的片段的示意图，其中，各个设备部件在所示出的示意图中分别对应于相应的部件图，并且这些部件图具有可选择的关联，以及
在选择了一个关联之后将属于相应部件图的设备部件的图像数据传送给客户机-数据处理装置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
为了调用存储在所述服务器-数据处理装置中的图像数据，客户机-数据处理装置向该服务器-数据处理装置发送电子查询，以及
将存储在服务器-数据处理装置中的图像数据作为对该电子查询的响应发送给客户机-数据处理装置。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图像采集装置以预定的时间间隔以单张图像来采集图像数据。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图像采集装置以连续图像来采集图像数据。
5.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在改变设备部件状态时自动将属于该设备部件的图像数据传送给客户机-数据处理装置并在那里作为图像显示。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
在采用请求-响应通信协议的情况下，在改变设备部件的状态时将属于该设备部件的图像数据首先存储在服务器-数据处理装置中，以及
在下一次客户机-数据处理装置调用图像数据时将该存储的数据自动传送给该客户机-数据处理装置。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述请求-响应通信协议是HTTP协议。
8.一种用于监控和/或控制技术设备的自动化系统，具有
用于产生该技术设备的至少一个设备部件的图像数据的图像采集装置，
服务器-数据处理装置，所产生的图像数据存储于其中，以及
客户机-数据处理装置，借助该客户机-数据处理装置调用存储在服务器-数据处理装置中的图像数据以在该客户机-数据处理装置上进行显示，其中
该自动化系统用于实施根据权利要求1所述的方法。
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