CN104995573B - 用于监视并控制工业过程的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及用于借助于包括布置成投影与工业过程的过程构件相关联的过程图形的投影仪的便携式装置来促进对工业过程的监视和控制的方法。本方法包括：a）借助于便携式装置来获得过程构件的过程构件识别数据；b）获得用于确定便携式装置与过程构件之间的距离的距离数据；以及c）基于过程构件识别数据和距离数据而获得过程图形图像以供便携式装置投影，其中，过程图形图像与包括过程构件的一部分工业过程相关联，并且其中，过程图形图像中所包含的信息基于便携式装置与过程构件之间的距离。本公开还涉及计算机程序和便携式装置。
Description
技术领域
本公开通常涉及工业过程监视及控制。具体地，本公开涉及促进对工业过程的监视及控制的方法、包括用于执行该方法的计算机可运行的代码的计算机程序以及便携式装置。
发明背景
诸如制浆造纸、油气、发热发电、金属采矿以及化学工业的这样的不同的领域中的工业过程通常包括用于实行各种过程步骤的多个过程构件，即过程装备。在工业过程中，传感器典型地布置成测量与过程构件相关联的工业过程构件相关数据，诸如过程变量值。所测量到的过程变量值用于借助于控制器来根据设定点值而控制过程变量。
大规模工业过程包括相当多个传感器和控制回路，能够例如借助于允许监视并控制整个工业过程的分布式控制系统（DCS）或监督控制及数据采集（SCADA）系统来监视并控制。出于监视的目的，这些系统布置成从多个传感器接收测量数据，例如过程变量数据。对监督工业过程的过程操作员呈现由DCS或SCADA系统接收的测量数据。过程操作员从而可以一般通过一起显示整个工业过程的信息并允许过程操作员之间的合作的多个大屏幕而监视整个工业过程，促进决策制定。
过程工程师或其他工厂/工业过程监视人员偶尔需要在例如工厂的过程构件环境下执行维护工作或其他操作。为了促进他们的工作，他们可以利用提供链接至（多个）控制系统和/或SCADA系统的通信链路的便携式收音机装置，即便携式收音机通信启用装置，以致于可以在基本上任何位置获得涉及工业过程的过程构件的信息。
关于在工业过程监视且/或控制情境下使用的现有的便携式收音机装置的问题是，在一些情况下，它们可能不能提供与另外可能例如经由控制室中的固定工作站而提供的监视且/或控制过程构件的机会相同的机会。此外，便携式收音机通信启用装置可能限制维护人员之间的合作，致使决策制定更难。WO 2007066166A1是本技术领域内的现有技术。
发明概要
鉴于上文，本公开的总体目标是促进对工业过程的监视和控制。具体地，将期望能够提供允许维护人员高效地合作以改进工业过程环境下的决策制定的方法及便携式装置。
因此，根据本公开的第一方面，提供一种用于借助于包括布置成投影与工业过程的过程构件相关联的过程图形的投影仪的便携式装置来促进对工业过程的监视和控制的方法，其中，该方法包括：
a）借助于便携式装置来获得过程构件的过程构件识别数据，
b）获得用于确定便携式装置与过程构件之间的距离的距离数据，以及
c）基于过程构件识别数据和距离数据而获得过程图形图像以供便携式装置投影，其中，过程图形图像与包括过程构件的一部分工业过程相关联，并且其中，过程图形图像中所包含的信息基于便携式装置与过程构件之间的距离。
从而可能可获得的效果是，可以借助于便携式装置的投影仪来投影包含感兴趣的过程构件的表示的过程图形图像，以致于当位于例如工厂的工业过程环境下时，若干个过程工程师或维护人员能够同时地观察过程图形图像。对过程图形图像的同时观察允许讨论并促进涉及监视和控制的决策制定。此外，过程图形图像中所包含的信息基于便携式装置与过程构件之间的距离。因此，可以通过移动便携式装置更接近或更远离过程构件而影响过程图形图像中的信息。例如，当移动便携式装置更接近过程构件时，可以投影涉及显示于过程图形图像中的对象的更详细的信息，并且，当移动便携式装置更远离过程构件时，可以投影包含另外的对象的视图。朝向过程构件和远离过程构件的移动可以看作取决于过程构件与便携式装置之间的距离的缩放特征。从而，可以将焦点放在移除不必要的细节的过程图形的特定的部分上，进一步促进维护人员之间的合作。
一个实施例包括获得便携式装置的投影仪相对于过程构件的定向，其中，在步骤c）中，过程图形图像中所包含的信息进一步基于所获得的定向。
一个实施例包括基于所获得的距离而确定过程图形图像的尺寸。
一个实施例包括从布置于过程构件上的标签获得数据，其中，获得距离的步骤基于从标签获得的数据。
一个实施例包括基于从布置于过程构件上的标签获得的数据而将标签的尺寸与标签的参考尺寸比较。
根据一个实施例，获得的步骤a）包括从布置于过程构件上的标签获得识别数据。
根据一个实施例，获得便携式装置的投影仪相对于过程构件的定向的步骤包括从布置于过程构件上的标签获得数据，其中，基于从标签获得的数据而获得定向。
一个实施例包括基于从布置于过程构件上的标签获得的数据而将标签的位置与过程构件的参考模型的标签比较。
一个实施例包括将过程图形图像投影于过程构件上。
一个实施例包括经由便携式装置而获得对显示于过程图形图像中的过程构件的表示的选择。
一个实施例包括获得用户命令并基于用户命令而控制过程构件。
根据一个实施例，在步骤c）中获得的过程图形图像描绘描述工业过程的过程图形的部分越大则便携式装置与过程构件之间的距离越大。
根据一个实施例，获得便携式装置的投影仪相对于过程构件的定向的步骤确定在步骤c）中在过程图形图像中获得描述工业过程并包含过程构件的表示的过程图形的哪个部分。
根据一个实施例，由便携式装置实行该方法。
根据一个实施例，由工业过程的控制系统实行该方法。
根据本公开的第二方面，提供一种计算机程序，该计算机程序包括计算机可运行构件，该计算机可运行构件用于当在便携式装置中所包括的处理器上运行计算机可运行构件时，使便携式装置执行根据第一方面所述的步骤。
根据本公开的第三方面，提供一种用于促进对工业过程的监视和控制的便携式装置。便携式装置包括投影仪和包括布置成执行第一方面的步骤的计算机可运行构件的处理器。
通常，在权利要求中使用的所有术语都将根据其在技术领域中的通常含义而解释，除非在本文中另外明确地定义。对一/一个/这个元件、仪器、构件、设备等的所有参考将被开放地解释为参考元件、仪器、构件、设备等的至少一个实例，除非明确地另外规定。
附图简述
现在，将参考附图而经由示例来描述本发明构思的具体实施例，其中：
图1是便携式装置的示意图；
图2a-d示出操作中的图1中的便携式装置的示例；并且，
图3示出用于促进对工业过程的监视和控制的方法的流程图。
发明详述
现在，将参考示出举例说明的实施例的附图而在下文中更充分地描述本发明构思。然而，本发明构思可以以许多不同的形式体现，不应当被解释为限于在本文中阐明的实施例；更确切地说，这些实施例经由示例而提供，以便本公开将是全面的且完整的，将对本领域技术人员充分地表达本发明构思的范围。在整个描述中，相同的数字指的是相同的元件。
图1描绘促进对工业过程的监视和控制的布置1的示例。以下，将以便携式装置1举例说明布置1，但要注意到，该布置也可以是例如带有处理器的便携式投影仪的分布式系统和固定式工业控制系统。便携式装置1可以是例如智能手机、平板电脑或出于工业监视和控制的目的而专门设计并构建的便携式收音机通信装置。因而，便携式装置1优选为便携式收音机通信装置。
便携式装置1布置成与工业控制系统通信，包括输入单元3、天线5、处理器7、存储器9以及投影仪11。存储器9包括具有计算机可运行的构件的计算机程序，当载入处理器7时，该计算机程序执行在本文中公开的用于促进对工业过程的监视和控制的方法的至少一个步骤。假使便携式装置1是智能手机或平板电脑，则计算机程序可以有利地处于可下载的应用的形式。
输入单元3可以是例如触摸屏或触控板，可以经由该触摸屏或触控板而将用户输入提供给便携式装置1。优选为微型投影仪的投影仪11可以是可附接于便携式装置1的单独的单元。备选地，投影仪可以与便携式装置1一体。
便携式装置1布置成与诸如DCS或SCADA系统的工业控制系统无线地通信，以获得工业过程的过程图形图像并借助于投影仪来投影过程图形图像。由参与执行工业过程的过程步骤的过程构件的多个过程构件表示定义过程图形。过程构件可以是例如罐、阀、涡轮、制浆造纸厂的辊或一组辊、干燥装备、精炼机、发电机、发动机、变压器或锅炉。
图2a-d示意性地示出工业过程环境下的便携式装置1的使用的示例。当过程工程师或其他人员打算移入例如工厂的工业过程环境13下时，他或她带来便携式装置1。如果当便携式装置1的用户位于工业过程环境13下时，用户想要监视且/或控制过程构件15，则他或她使便携式装置1的设有投影仪11的端部指向过程构件15。然后，用户可以通过例如经由输入单元3而将用户输入提供给便携式装置1来打开投影仪，以如图2a中所示地将过程图形图像I1投影于过程构件15上。
投影于过程构件上的过程图形图像I1可以形成与过程构件相关联且能够整体地投影于过程构件15上的较大的过程图形I2的一部分。在图2a中的示例中，仅一部分过程图形可见，即过程图形图像I1。过程图形图像I1相对于能够投影于过程构件上的过程图形I2的最大尺寸的尺寸取决于便携式装置1与过程构件15之间的距离。因而，投影于过程构件15上的过程图形图像I1中所包含的信息取决于便携式装置1与过程构件15之间的距离。例如，根据本案的一个变型，如果便携式装置1定位成接近过程构件15，则仅一部分过程图形I2将作为过程图形图像I1而在投影中示出，而如果距离足够大，则整个过程图形I2可以作为过程图形图像而示出。
根据本案的一个变型，有可能通过改变便携式装置1的指向方向而在较大的过程图形I2中导航。因而，有可能决定过程图形I2的哪个部分将被投影于过程构件15上以便可视化。通过借助于投影仪11而照明过程构件15的不同的部分来达成导航。换句话说，通过使不同的方向上的便携式装置1指向过程构件15来获得导航。图2d示出过程图形图像I1，其中，投影于过程构件上的过程图形图像I1是过程图形I2的右上角部分。
根据本案的一个变型，可以提供任何过程图形图像I1中的导航。与如上所述的过程图形I2中的导航形成对比，任何具体的过程图形图像I1中的导航都不导致过程图形I2的不同的部分被投影。出于该目的，光标17可以显示于所投影的任何过程图形图像I1中，允许便携式装置1的用户在所投影的过程图形图像I1中移动光标并选择显示于其中的对象，诸如过程构件15’的表示。用户可以例如通过与便携式装置1的输入单元3交互来移动光标17。因此，能够通过改变便携式装置1，具体地投影仪11指向的方向来获得过程图形I2中的导航，而能够通过与输入单元3交互来获得过程图形图像I1中的导航。备选地或另外，预期能够例如由用户通过将手指维持于输入单元上并移动该手指以便移动镜头（panning）来经由单元3而执行过程图形I2中的导航。在该情况下，例如通过经由点击光标而选择该光标，从而在过程图形图像I1中导航，以便能够作出借助于光标的过程图形图像I1中的导航与过程图形I2中的导航之间的选择。如果尚未选择光标，则能够经由输入单元而通过用户输入来进行过程图形I2中的导航，即移动镜头。
过程图形图像I1可以包括过程构件15’的表示。根据本案的一个变型，便携式装置1指向且过程图形图像I1投影于的过程构件15的表示以过程构件15为中心。
过程构件15的外表面可以设有标签15a，例如矩阵条码或图片标签。便携式装置1可以出于阅读标签15a的目的而设有标签阅读器，例如照相机。从而，可以识别过程构件15。而且，过程图形图像I1中的过程图形表示15’可以以过程构件15为中心，标签定义参考点。备选地，能够在工业过程环境的坐标系下确定便携式装置的位置和方向。这能够例如借助于根据一个变型而可以被包括在便携式装置中的定位系统和陀螺仪来获得。
现在，将参考图3而更详细地描述用于促进对工业过程的监视和控制的方法。当便携式装置1，具体地，投影仪11指向或指往过程构件15时，典型地实行步骤。
在步骤a）中，获得关于对过程构件15的识别的过程构件识别数据。如上所述，可以从布置于过程构件15上的标签15a获得过程构件识别数据或可以由定位/陀螺仪系统获得过程构件识别数据。当用户使便携式装置指向过程构件且与便携式装置的输入单元交互时，可以例如触发便携式装置的定位和定向。能够将沿投影仪指向的方向最接近便携式装置的过程构件例如识别为感兴趣的过程构件。根据一个变型，可以通过将便携式装置的定位和定向数据与接近便携式装置的过程构件的位置比较来获得识别数据。
步骤a）可以由便携式装置1的处理器7实行或备选地由工业控制系统实行。在后者的情况下，便携式装置可以当作数据获得设备，该数据获得设备获得关于对过程构件的识别的数据，但然后将该数据无线地发送至工业控制系统，以便处理过程构件，例如识别过程构件。任何以下的步骤都能够由工业控制系统或由便携式装置同样地良好地执行。
在步骤b）中，获得距离数据，以确定便携式装置与过程构件15之间的距离。根据本案的一个变型，能够通过从布置于过程构件15上的标签15a获得数据并将该数据与参考数据比较来获得距离数据。例如，数据可能涉及如由便携式装置的照相机捕获的标签15a的尺寸，能够将如所捕获的标签的尺寸与标签的参考尺寸比较。从而，能够确定便携式装置1与标签15a的距离，因而能够确定过程构件15与标签15a的距离。备选地，可以通过确定沿投影仪11指向的方向最接近的过程构件的位置并将该位置与便携式装置1的位置比较来获得距离数据。如在上文中已经注意到的，可以由便携式装置1或工业控制系统执行步骤b）。
在步骤c）中，获得过程图形图像I1。所获得的过程图像I1基于过程构件识别数据和距离数据。具体地，过程图形图像I1与包括过程构件15的一部分工业过程相关联，在步骤c）中获得的过程图形图像I1中所包含的信息基于已借助于在步骤a）中获得的识别数据来识别的便携式装置1与过程构件15之间的距离。然后，在步骤d）中，由便携式装置1将过程图形图像I1投影于过程构件15上。在由工业控制系统实行步骤c）的变型中，将过程图形图像I1无线地提供给便携式装置，以致于可以由投影仪11投影过程图形图像I1。
根据一个变型，基于所获得的距离而确定所投影的过程图形图像的尺寸。例如，在步骤c）中获得的过程图形图像可以描绘过程图形I2的越大部分则便携式装置1与过程构件15之间的距离越大。因而，能够将便携式装置往返于过程构件的移动看作一种缩放操作的形式。缩放可以有利地是连续的运动；然而，能够在离散的步骤中执行缩放。设想，作为备选方案或另外，能够借助于经由输入单元3而由用户输入的收缩/伸展操作来执行缩放。
根据一个变型，获得便携式装置1的投影仪11相对于过程构件的定向。可以在步骤b）前后执行该步骤。在该情况下，在步骤c）中，过程图形图像中所包含的信息进一步基于所获得的定向。这导致上述的过程图形I2中的导航；除了便携式装置1与过程构件15之间的距离之外的过程图形I2的特定的部分的投影如此大，以便整个过程图形I2显示于所投影的过程图形图像I1中。获得便携式装置的投影仪相对于过程构件的定向的步骤可以包括从布置于过程构件15上的标签15a获得数据。然后，基于从标签15a获得的数据而获得定向。具体地，可以将从数据获得的标签15a的位置与例如过程构件的模型中的标签的参考位置比较，其中，可以确定投影仪11相对于所指向的过程构件15的定向。如在上文中所注意到的，还可以由便携式装置或例如工业控制系统执行该步骤，便携式装置适应于与该工业控制系统通信。
用户可以经由便携式装置1的输入单元3而提供用户输入，其中，能够获得显示于过程图形图像I1中的过程构件15的表示的选择。因而，用户可以借助于光标17来选择显示于过程图形图像I1中的对象。通过选择对象，控制室中的过程操作员可利用的面板及其他信息可以变得可利用，显示于过程图形图像I1中。此外，用户可以输入用户命令，以控制显示于过程图形图像I1中的对象，例如过程构件15。因而，另一个步骤可以包括获得用户命令并基于用户命令而控制过程构件。通常地，该用户命令将发送至工业控制系统，以便执行控制动作。
因此，本方法及便携式装置允许过程工程师以简单的方式讨论涉及过程监视和控制的问题，可以基于工业过程环境下的合作的决策制定而获得用户与工业过程的交互。可以有利地使用诸如DCS系统、SCADA系统或SCADA系统和DCS系统的组合的工业控制系统来利用本方法及便携式装置。该情境下的工业控制系统的示例是ABB® 800xA控制系统。
在上文中参考几个示例而主要地描述了本发明构思。然而，如本领域技术人员容易地意识到的，如所附权利要求所定义的，除了在上文中公开的实施例以外的实施例同样地可能在本发明构思的范围内。
Claims (27)
1.一种用于借助于便携式装置（1）来促进对工业过程的监视和控制的方法，其特征在于，
所述便携式装置（1）包括布置成投影与工业过程的过程构件（15）相关联的过程图形的投影仪（11），其中，所述方法包括：
a）借助于所述便携式装置（1）来获得过程构件（15）的过程构件识别数据，
b）获得用于确定所述便携式装置（1）与所述过程构件（15）之间的距离的距离数据，
c）基于所述过程构件识别数据和所述距离数据而获得过程图形图像（I1）以供所述便携式装置（1）投影，其中，所述过程图形图像（I1）与包括所述过程构件（15）的一部分所述工业过程相关联，并且其中，所述过程图形图像（I1）中所包含的信息基于所述便携式装置（1）与所述过程构件（15）之间的所述距离，以及
获得所述便携式装置（1）的所述投影仪（11）相对于所述过程构件（15）的定向，其中，在步骤c）中，所述过程图形图像（I1）中所包含的所述信息进一步基于所述获得的定向，
其中，获得所述便携式装置（1）的所述投影仪（11）相对于所述过程构件（15）的定向的所述步骤确定在步骤c）中在所述过程图形图像（I1）中获得描述所述工业过程并包含所述过程构件（15’）的表示的所述过程图形（I2）的哪个部分。
2.如权利要求1所述的方法，包括基于所述获得的距离而确定所述过程图形图像（I1）的尺寸。
3.如权利要求1所述的方法，包括从布置于所述过程构件（15）上的标签（15a）获得数据，其中，获得所述距离的所述步骤基于从所述标签获得的所述数据。
4.如权利要求3所述的方法，包括基于从布置于所述过程构件（15）上的所述标签（15a）获得的所述数据而将所述标签（15a）的尺寸与标签的参考尺寸比较。
5.如权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，获得的步骤a）包括从布置于所述过程构件上的标签（15a）获得识别数据。
6.如权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，获得所述便携式装置（1）的所述投影仪（11）相对于所述过程构件（15）的所述定向的所述步骤包括从布置于所述过程构件（15）上的标签（15a）获得数据，其中，基于从所述标签（15a）获得的所述数据而获得所述定向。
7.如权利要求6所述的方法，包括基于从布置于所述过程构件（15）上的所述标签（15a）获得的所述数据而将所述标签（15a）的位置与所述过程构件的参考模型的标签比较。
8.如权利要求1-4中的任一项所述的方法，包括d）将所述过程图形图像（I1）投影于所述过程构件上。
9.如权利要求1-4中的任一项所述的方法，包括经由所述便携式装置（1）而获得对显示于所述过程图形图像（I1）中的所述过程构件（15）的表示的选择。
10.如权利要求1所述的方法，包括获得用户命令并基于所述用户命令而控制所述过程构件（15）。
11.如权利要求1-4和10中的任一项所述的方法，其中，在步骤c）中提供的所述过程图形图像（I1）描绘描述所述工业过程的所述过程图形（I2）的部分越大则所述便携式装置（1）与所述过程构件（15）之间的所述距离越大。
12.如权利要求1-4和10中的任一项所述的方法，包括在所投影的所述过程图形图像（I1）中显示光标（17），允许所述便携式装置1的用户通过与所述便携式装置（1）的输入单元（3）交互而在所述过程图形图像（I1）中移动所述光标并选择显示于其中的对象。
13.如权利要求1-4和10中的任一项所述的方法，其中，由所述便携式装置（1）实行所述方法。
14.如权利要求1-4和10中的任一项所述的方法，其中，由所述工业过程的控制系统实行所述方法。
15.一种用于在便携式装置（1）中使用的用于促进对工业过程的监视和控制的系统，其特征在于，所述便携式装置（1）包括布置成投影与工业过程的过程构件（15）相关联的过程图形的投影仪（11），其中，所述系统包括：
a）用于借助于所述便携式装置（1）来获得过程构件（15）的过程构件识别数据的部件，
b）用于获得用于确定所述便携式装置（1）与所述过程构件（15）之间的距离的距离数据的部件，
c）用于基于所述过程构件识别数据和所述距离数据而获得过程图形图像（I1）以供所述便携式装置（1）投影的部件，其中，所述过程图形图像（I1）与包括所述过程构件（15）的一部分所述工业过程相关联，并且其中，所述过程图形图像（I1）中所包含的信息基于所述便携式装置（1）与所述过程构件（15）之间的所述距离，以及
用于获得所述便携式装置（1）的所述投影仪（11）相对于所述过程构件（15）的定向的部件，其中，所述过程图形图像（I1）中所包含的所述信息进一步基于所述获得的定向，
其中，所述用于获得所述便携式装置（1）的所述投影仪（11）相对于所述过程构件（15）的定向的部件确定在所述过程图形图像（I1）中获得描述所述工业过程并包含所述过程构件（15’）的表示的所述过程图形（I2）的哪个部分。
16.如权利要求15所述的系统，包括用于基于所述获得的距离而确定所述过程图形图像（I1）的尺寸的部件。
17.如权利要求15所述的系统，包括用于从布置于所述过程构件（15）上的标签（15a）获得数据的部件，其中，所述距离基于从所述标签获得的所述数据来获得。
18.如权利要求17所述的系统，包括用于基于从布置于所述过程构件（15）上的所述标签（15a）获得的所述数据而将所述标签（15a）的尺寸与标签的参考尺寸比较的部件。
19.如权利要求15-18中的任一项所述的系统，其中，用于获得的所述部件包括用于从布置于所述过程构件上的标签（15a）获得识别数据的部件。
20.如权利要求15-18中的任一项所述的系统，其中，用于获得所述便携式装置（1）的所述投影仪（11）相对于所述过程构件（15）的所述定向的所述部件包括用于从布置于所述过程构件（15）上的标签（15a）获得数据的部件，其中，基于从所述标签（15a）获得的所述数据而获得所述定向。
21.如权利要求20所述的系统，包括用于基于从布置于所述过程构件（15）上的所述标签（15a）获得的所述数据而将所述标签（15a）的位置与所述过程构件的参考模型的标签比较的部件。
22.如权利要求15-18中的任一项所述的系统，包括d）用于将所述过程图形图像（I1）投影于所述过程构件上的部件。
23.如权利要求15-18中的任一项所述的系统，包括用于经由所述便携式装置（1）而获得对显示于所述过程图形图像（I1）中的所述过程构件（15）的表示的选择的部件。
24.如权利要求15所述的系统，包括用于获得用户命令并基于所述用户命令而控制所述过程构件（15）的部件。
25.如权利要求15-18和24中的任一项所述的系统，其中，所述过程图形图像（I1）描绘描述所述工业过程的所述过程图形（I2）的部分越大则所述便携式装置（1）与所述过程构件（15）之间的所述距离越大。
26.如权利要求15-18和24中的任一项所述的系统，包括用于在所投影的所述过程图形图像（I1）中显示光标（17）的部件，其允许所述便携式装置1的用户通过与所述便携式装置（1）的输入单元（3）交互而在所述过程图形图像（I1）中移动所述光标并选择显示于其中的对象。
27.一种用于促进对工业过程的监视和控制的便携式装置（1），其中，所述便携式装置包括：
投影仪（11），以及
处理器（7），包括布置成执行如权利要求1-12中的任一项所述的步骤的计算机可运行构件。
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