CN101551664B - 大屏幕指挥调度系统及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大屏幕指挥调度系统，包括：网络服务端Expemesa、网络客户端PowerReal Info、SVG模块、AutoCAD扩展模块和PowerView显示处理模块；网络服务端Expemesa用于采集SCADA系统的实时状态数据；网络客户端PowerReal Info用于从网络服务端Expemesa接收数据，并将该数据本地保存；PowerView显示处理模块用于读取网络客户端PowerRealInfo保存的数据，装载SVG模块提供的SVG文件和AutoCAD扩展模块提供的DXF文件，向用户提供交互用户界面、显示图形、图形预览、恢复历史数据和手动挂牌等功能。该系统能实现高性能动态矢量图形显示，帮助调度人员在大屏幕上快速地查看各种节点的实时状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种大屏幕显示系统，尤其涉及一种用于大屏幕显示系统的大屏幕指挥调度系统。此外，本发明还涉及上述大屏幕指挥调度系统的实现方法。
背景技术
本发明主要基于两个方面的背景，一是当今大屏幕系统的广泛使用；二是SCADA系统(Supervisory Control And Data Acquisition，实时监控系统)的发展，尤其在电力系统中，SCADA系统应用最为广泛，技术发展也最为成熟。
目前，大屏幕显示系统越来越广泛地被应用到通讯、电力、军队指挥等各机构，在提供共享信息、决策支持、态势显示方面发挥着重要作用。随着技术的完善，大屏幕显示系统的功能越来越多地被开发出来。不过，大屏幕显示系统的最基本的功能是显示图像，将图像以高分辨率显示在大屏幕上，给人们提供完美的视觉效果。和大屏幕控制器建立了连接的计算机，能够以远程的方式控制大屏幕，同时又能将大屏幕作为扩展屏幕，这为多用户同时操作大屏幕以及用户显示更清晰的图像提供了方便。
另一方面，实时监控系统SCADA系统广泛应用也是本发明的重要背景。SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制和调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节及各类信号报警等各项功能。
由于SCADA系统可以导出SVG图和导出实时数据给第三方，这就使大屏幕直接在本地显示SCADA系统导出的SVG图成为可能，以方便监控和操作。如果将SCADA系统的计算机和大屏幕控制器建立网络连接，就可以直接通过IE(Internet Explorer，网页浏览器)将SVG图像显示在大屏幕上，但由于IE要显示SVG图必须使用外部插件，而现有的插件性能不好，无法方便地拖动和缩放。而且这些SVG是静态图像，也不能接入实时数据。
SCADA系统直接显示到大屏幕也是可能的，但由于这些系统都是基于Unix平台的，无法直接在大屏幕上运行，只能通过XServer的远程显示功能通过仿真投到大屏幕上，不旦占用很大的网络带宽，而且速度慢，信息杂乱，不便于直接让调度人员使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种大屏幕指挥调度系统，能实现高性能动态矢量图形显示，帮助调度人员在大屏幕上快速地查看各种节点的实时状态。为此，本发明还提供上述大屏幕指挥调度系统的实现方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种大屏幕指挥调度系统，包括：网络服务端Expemesa、网络客户端PowerRealInfo、SVG模块、AutoCAD扩展模块和PowerView显示处理模块；所述网络服务端Expemesa装在SCADA系统上，用于采集SCADA系统的实时状态数据；所述网络客户端PowerRealInfo、SVG模块、AutoCAD扩展模块和PowerView显示处理模块装在大屏幕系统上；所述网络客户端PowerRealInfo与网络服务端Expemesa和PowerView显示处理模块连接，用于从网络服务端Expemesa中接收数据，并将该数据本地保存供PowerView显示处理模块使用；所述AutoCAD扩展模块用于给PowerView显示处理模块提供DXF文件；所述SVG模块用于给PowerViewer显示处理模块提供SVG文件；所述PowerView显示处理模块与网络客户端PowerRealInfo、SVG模块和AutoCAD扩展模块连接，用于读取网络客户端PowerRealInfo保存的数据，装载SVG文件和DXF文件，向用户提供包括交互用户界面、显示图形、图形预览、恢复历史数据和手动挂牌的功能。
所述的PowerViewer显示处理模块采用双缓冲方式来显示图形，该系统的第二缓冲区创建在系统主内存中，再由系统主内存以位块传输方式画到窗口上。
此外，本发明还提供一种上述大屏幕指挥调度系统的实现方法，包括如下步骤：A.网络服务端Expemesa连接SCADA系统的实时数据库，采集SCADA系统的实时状态数据；B.网络客户端PowerRealInfo连接网络服务端Expemesa，接收网络服务端Expemesa发送的实时数据并本地保存该数据；C.PowerView显示处理模块装入AutoCAD扩展模块产生的DXF图，并接收网络客户端PowerRealInfo保存的数据，进行交互用户界面、显示图形、恢复历史数据、图形预览和手动挂牌的操作。
步骤A和步骤B具体为：(1)SCADA服务端应用程序Expemesa.exe启动，连接SCADA系统的实时数据库；客户端应用程序PowerRealInfo.exe启动，尝试连接服务端主机；(2)服务端创建一个新线程，等待客户端网络连接，同时服务端的主线程经过用户设定的延时，读取实时数据库；(3)若服务端连接客户端成功，服务端则创建一个新线程，等待接收命令，客户端则发送Get命令；若客户端连接服务端失败，客户端则等待用户设定的延时；(4)服务端接收客户端发送的Get命令，把当前缓冲区中的数据发送到客户端，客户端把得到的数据保存，然后发送Exit命令断开连接，等待用户设定的延时，服务端则接收到Exit命令，退出这个连接线程，并关闭连接。
步骤C所述的进行显示图形的操作具体为：首先从PowerView显示处理模块中装入的DXF图中双击绑定了子图的节点；然后，载入SVG子图，读取子图中的所有开关、闸刀和电流节点ID；之后，把状态恢复成当前载入的历史数据文件；最后，显示矢量图像。
所述DXF图和SVG子图采用TextOut方式绘制。
所述装入DXF图和装入SVG子图时对读取浮点值采用转换函数ConvertToDouble做类型转换。
步骤C所述的进行恢复历史数据的操作具体为：首先选择恢复历史数据；然后，弹出对话框，选择历史数据文件；之后，装入数据；最后，更新当前的图形使用新的数据。
步骤C所述的进行图形预览的操作具体为：首先将鼠标移动到绑定了子图的节点；然后显示预览图。
步骤(2)中所述新线程是在端口6434侦听并等待连接的新线程。
本发明有益效果在于：本发明系统显示符合SVG，DXF等标准矢量格式的图形在大屏幕上显示用于指挥调度。该系统具有通用的实时数据接口，还能够从原SCADA系统中读取实时的数据，并把这些数据反映到图形上。由于该系统是针对大屏幕系统设计的，因此充分考虑了显示的响应速度和大屏幕上特殊的操作习惯，由于该系统定时记录了数据，因此可以追溯数据。本发明的大屏幕指挥调度系统能够从SCADA系统中接收实时的数据，并定期对这些数据进行保存，也能够解码SVG图，并将图形显示在大屏幕上。使用该大屏幕指挥调度系统，不仅能快速显示SVG图，还能进行手工挂牌，开关打开闭合等常用操作，也可以进行历史数据的保存。
附图说明
图1是本发明大屏幕指挥调度系统的示意图；
图2是本发明大屏幕指挥调度系统中的矢量图；
图3是本发明大屏幕指挥调度系统中的ConvertToDouble函数流程图；
图4是本发明大屏幕指挥调度系统的网络服务端Expemesa的流程图；
图5是本发明大屏幕指挥调度系统的网络客户端PowerRealInfo的流程图；
图6是本发明大屏幕指挥调度系统的PowerViewer显示处理模块的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明大屏幕指挥调度系统包括网络服务端Expemesa(装在SCADA系统上)、网络客户端PowerRealInfo(装在大屏幕系统上)、SVG模块(装在大屏幕系统上)、AutoCAD扩展模块(装在大屏幕系统上)和PowerView显示处理模块(装在大屏幕系统上)。其中网络服务端Expemesa与SCADA系统连接，网络客户端PowerRealInfo与网络服务端Expemesa连接，PowerView显示处理模块与网络客户端PowerRealInfo、SVG模块和AutoCAD扩展模块连接。
PowerViewer显示处理模块(PowerViewer.exe)是本发明系统中的一个主模块，它负责向用户提供交互用户界面、显示图形、恢复历史数据、图形预览和手动挂牌等功能。PowerViewer显示处理模块能直接装在大屏幕控制器上运行，可以先对需要查看的调度图形做一些布局图或地理图(用AutoCAD来画)，然后绑定上相应的调度图形，并接入SCADA系统导入实时数据，调度图形由SCADA厂家以SVG文件格式提供。PowerViewer显示处理模块可以显示这些图形并把图形中的点关联到SCADA厂家的实时数据库中。PowerViewer能在大屏幕上做平滑的移动，缩放大小，子图绑定，预览，挂牌等常用操作，并对于在大屏幕上的显示做了优化，有着很好的响应速度。例如，打开SVG图形，可以通过从布局图中双击绑定的节点打开，也可以直接把SVG文件拖动到窗口上进行打开，文件打开后，PowerViewer显示处理模块会自动把SVG图中相应的节点关联到实时数据上。此系统有即时预览功能，即当鼠标移动到有子图的节点时，会自动弹出预览图。此系统也能直接打开位图格式的图片，可以通过从布局图中双击绑定的节点打开，也可以直接把位图文件拖放到窗口上进行打开。本系统可以回溯历史数据，在SVG图形上显示这些数据。操作时，选择菜单中的“恢复到…”，并选择相应的历史数据文件即可。本系统中也可以在SVG图中进行挂牌操作，右击图中的线路进行挂牌，被挂的牌会记录到数据库中。
网络客户端PowerRealInfo(PowerRealInfo.exe)是SCADA数据接收模块。使用TCP的6434端口，它是一个交互接口，负责从SCADA实时数据接口Expemesa中接收数据，并将数据保存到硬盘供PowerViewer应用程序使用。
网络服务端Expemesa(Expemesa.exe)是一个外部接口程序。使用TCP的6434端口，它是外部系统(SCADA系统)和数据接收模块(PowerRealInfo)之间的交互接口。它负责采集SCADA系统的瞬时状态数据，并将这些提供给数据接收模块PowerRealInfo。
AutoCAD扩展模块负责给应用程序提供有绑定子图、标识线路信息的DXF文件。为方便调用，利用AutoCAD扩展模块可以画出一个布局图，对于布局图中的节点进行子图的绑定。
SVG模块用于给PowerViewer显示处理模块提供SVG文件。
PowerViewer显示处理模块必须先从SCADA系统中导入实时数据，由网络服务端接口Expemesa来进行数据的缓冲。再经由6434 TCP端口传到大屏幕系统的网络客户端PowerRealInfo接口，网络客户端PowerRealInfo则进行数据的下载和本地保存。PowerViewer显示处理模块再通过读取网络客户端PowerRealInfo保存的历史文件，装载分析SVG图、AutoCAD扩展模块提供的DXF图等把状态恢复出来。
本系统不但能显示矢量图如：SVG、DXF格式的图形文件，还可以绑定图片，如BMP、JPEG图像。PowerViewer显示处理模块可以对绑定的信息进行预览，对已标识的线路进行提示。可以把鼠标移动到已经绑定子图的节点来显示预览图，双击在新的窗口中打开子图，也可以把文件直接拖动到窗口上直接打开一幅SVG或DXF的图形。
为了避免闪烁，矢量图的显示使用了双缓冲方式。通常的图形显示系统都会把缓冲区建到显示内存区域，但大屏幕系统的显示分辨率非常高，在屏幕拼接多的情况下无法分配出如此大的一块连续显存而导致图像的最终不可显示。此系统的第二缓冲区不直接放在显存中，而是创建在系统主内存中，再由系统主内存以位块传输方式画到窗口上，解决了双缓冲导致的图形系统在大屏幕上不可显示的问题。
如图2所示，在图形系统内部的每条矢量线路和文字，在画之前都先计算确定在当前的缩放比例下是否可见，不可见的线路不会被画出到内存中，文字小于5像素单位的不被画出，这样提高了显示速度。
绘制矢量图中大于5像素的文字方面，一般是以DrawText(一种函数，该函数在指定的矩形里写入格式化文本，根据指定的方法对文本格式化，如扩展的制表符，字符对齐、折行等)来做多行文字的输出，此系统以TextOut(一种函数，该函数用当前选择字符、背景颜色和正文颜色将一个字符串写到指定位置)的方式代替了DrawText方式。由程序计算出文本的长度和换行位置，再根据计算结果画出文本，避免了采用DrawText方式带来的性能下降。经测试，用TextOut方式代替DrawText方式可以带来6倍左右的性能提升。
由于SVG、DXF格式的图形文件是以ASCII码的字符串的形式保存，因此通常在装入矢量文件时，对读取浮点值是运用C运行库中提供的atof函数来做类型转换，但效率非常低。本系统设计了一个转换函数ConvertToDouble(该函数的流程见图3)，通过测试，在Release模式下可以比C运行库中的atof函数效率高出14倍左右，提高了图形文件的载入速度，经测试，使用ConvertToDouble代替atof可以带来14倍左右的性能提升。
本发明大屏幕指挥调度系统的实现方法如图4、图5、图6所示，下面对图4、图5和图6进行详细说明：
如图4和图5所示，客户端和服务端的具体控制过程详细说明如下：
1.SCADA服务端应用程序Expemesa.exe(采用通用的服务端应用程序)启动，连接SCADA系统的实时数据库；客户端应用程序PowerRealInfo.exe(采用通用的客户端应用程序)启动，尝试连接服务端主机；
2.服务端创建在端口6434侦听并等待连接的线程，等待客户端网络连接，同时服务端的主线程经过用户设定的延时，读取实时数据库；
3.若服务端连接客户端成功，服务端则创建一个线程，等待接收命令，客户端则发送Get命令；若客户端连接服务端失败，客户端则等待用户设定的延时；
4.服务端接收客户端发送的Get命令，把当前缓冲区中的数据发送到客户端，客户端把得到的数据存到History目录下并命名为History/1和History/年-月-日/时-分，然后发送Exit命令断开连接，等待用户设定的延时，服务端则接收到Exit命令，退出这个连接线程，并关闭连接。
如图6所示，PowerViewer显示处理模块的具体控制过程详细说明如下：
1.主应用程序PowerViewer.exe启动，装入AutoCAD扩展模块产生的布局图(DXF图)，装入从PowerRealInfo接收到的数据；
2.等待操作，选择采用如下三种操作中的一种：
(1)先从上述布局图中双击绑定了子图的节点；然后，载入SVG模块产生的SVG子图，读取子图中的所有开关、闸刀和电流节点ID；之后，把状态恢复成当前载入的历史数据文件；最后，显示矢量图像；
(2)先选择恢复历史数据；然后，弹出对话框，选择历史数据文件；之后，装入数据；最后，更新当前的图形使用新的数据；
(3)先将鼠标移动到绑定了子图的节点；然后显示预览图。
Claims (10)
1.一种大屏幕指挥调度系统，其特征在于，包括：网络服务端Expemesa、网络客户端PowerRealInfo、SVG模块、AutoCAD扩展模块和PowerView显示处理模块；所述网络服务端Expemesa装在SCADA系统上，用于采集SCADA系统的实时状态数据；所述网络客户端PowerRealInfo、SVG模块、AutoCAD扩展模块和PowerView显示处理模块装在大屏幕系统上；所述网络客户端PowerRealInfo与网络服务端Expemesa和PowerView显示处理模块连接，用于从网络服务端Expemesa中接收数据，并将从网络服务端Expemesa中接收的数据本地保存供PowerView显示处理模块使用；所述AutoCAD扩展模块用于给PowerView显示处理模块提供DXF文件；所述SVG模块用于给PowerViewer显示处理模块提供SVG文件；所述PowerView显示处理模块与网络客户端PowerRealInfo、SVG模块和AutoCAD扩展模块连接，用于读取网络客户端PowerRealInfo保存的数据，装载SVG文件和DXF文件，向用户提供包括交互用户界面、显示图形、图形预览、恢复历史数据和手动挂牌的功能。
2.如权利要求1所述的大屏幕指挥调度系统，其特征在于，所述的PowerViewer显示处理模块采用双缓冲方式来显示图形，该大屏幕指挥调度系统的第二缓冲区创建在大屏幕指挥调度系统主内存中，再由大屏幕指挥调度系统主内存以位块传输方式画到窗口上。
3.一种如权利要求1所述的大屏幕指挥调度系统的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：A.网络服务端Expemesa连接SCADA系统的实时数据库，采集SCADA系统的实时状态数据；B.网络客户端PowerRealInfo连接网络服务端Expemesa，接收网络服务端Expemesa发送的实时数据并本地保存网络服务端Expemesa发送的实时数据；C.PowerView显示处理模块装入AutoCAD扩展模块产生的DXF图，并接收网络客户端PowerRealInfo保存的数据，进行交互用户界面、显示图形、恢复历史数据、图形预览和手动挂牌的操作。
4.如权利要求3所述的大屏幕指挥调度系统的实现方法，其特征在于，步骤A和步骤B具体为：(1)网络服务端Expemesa应用程序Expemesa.exe启动，连接SCADA系统的实时数据库；网络客户端PowerRealInfo应用程序PowerRealInfo.exe启动，尝试连接网络服务端Expemesa主机；(2)网络服务端Expemesa创建一个新线程，等待网络客户端PowerRealInfo网络连接，同时网络服务端Expemesa的主线程经过用户设定的延时，读取实时数据库；(3)若网络服务端Expemesa连接网络客户端PowerRealInfo成功，网络服务端Expemesa则创建一个新线程，等待接收命令，网络客户端PowerRealInfo则发送Get命令；若网络客户端PowerRealInfo连接网络服务端Expemesa失败，网络客户端PowerRealInfo则等待用户设定的延时；(4)网络服务端Expemesa接收网络客户端PowerRealInfo发送的Get命令，把当前缓冲区中的数据发送到网络客户端PowerRealInfo，网络客户端PowerRealInfo把得到的数据保存，然后发送Exit命令断开连接，等待用户设定的延时，网络服务端Expemesa则接收到Exit命令，退出这个连接线程，并关闭连接。
5.如权利要求3所述的大屏幕指挥调度系统的实现方法，其特征在于，步骤C所述的进行显示图形的操作具体为：首先从PowerView显示处理模块中装入的DXF图中双击绑定了子图的节点；然后，载入SVG子图，读取子图中的所有开关、闸刀和电流节点ID；之后，把状态恢复成当前载入的历史数据文件；最后，显示矢量图像。
6.如权利要求5所述的大屏幕指挥调度系统的实现方法，其特征在于，所述DXF图和SVG子图采用TextOut方式绘制。
7.如权利要求5所述的大屏幕指挥调度系统的实现方法，其特征在于，所述装入DXF图和装入SVG子图时对读取浮点值采用转换函数ConvertToDouble做类型转换。
8.如权利要求3所述的大屏幕指挥调度系统的实现方法，其特征在于，步骤C所述的进行恢复历史数据的操作具体为：首先选择恢复历史数据；然后，弹出对话框，选择历史数据文件；之后，装入数据；最后，更新当前的图形使用新的数据。
9.如权利要求3所述的大屏幕指挥调度系统的实现方法，其特征在于，步骤C所述的进行图形预览的操作具体为：首先将鼠标移动到绑定了子图的节点；然后显示预览图。
10.如权利要求4所述的大屏幕指挥调度系统的实现方法，其特征在于，步骤(2)中所述新线程是在端口6434侦听并等待连接的新线程。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhao Jian Inventor after: Zhao Junping Inventor after: Tang Zhenli Inventor before: Zhao Junping Inventor before: Tang Zhenli |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: ZHAO JUNPING TANG ZHENLI TO: ZHAO JIAN ZHAO JUNPING TANG ZHENLI |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 201203, No. 3000, building A, building 1, Zhangjiang port, Zhangjiang East Road, Shanghai, Pudong New Area, 401C Patentee after: Avenue network (Shanghai) Limited by Share Ltd Address before: 201203, No. 3000, building A, building 1, Zhangjiang port, Zhangjiang East Road, Shanghai, Pudong New Area, 401C Patentee before: Shanghai Dartop Computer Technology Co., Ltd. |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20101229 Termination date: 20200504 |