CN106357665B - 一种核电厂安全级显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电厂安全级显示装置，包括人机输入设备、图形及通信处理模块、电源模块、显示屏，并预留维护接口，该发明用于核电厂中向操作员提供与反应堆保护系统、事故后监视系统等有关的各种安全相关的参数信息，同时支持操作员通过该装置向相关的安全系统发出控制指令，本发明通过简洁的系统结构，选用低功耗元器件，优化网络拓扑等方式，降低了核电厂安全级显示装置的复杂度、降低了整机功耗，与非安全级系统的连接方式更为合理，通过离线组态和在线运行软件相结合的方法，将所有静态页面处理放在离线组态部分，降低了装置计算处理负荷，提高了装置的响应速度。

Description

一种核电厂安全级显示装置

技术领域

本发明涉及核电厂数字化仪控领域，具体地，涉及核电厂具有安全级显示功能的终端。

背景技术

核电厂数字控制系统需要向操作员提供与反应堆保护系统有关的各种安全相关的参数信息显示的安全级显示装置。

核电厂数字控制系统需要向操作员提供与事故后监测系统有关的各种安全相关的参数信息显示的安全级显示装置。

核电厂数字控制系统需要提供向安全系统发送控制指令的装置。

为了满足核电厂安全级数字控制系统严格的安全性要求，用于完成以上功能的显示装置必须和非安全级系统之间进行隔离。

目前市场上应用于核电厂的安全级显示装置，这些安全级显示装置有以下几个方面的问题：采用X86架构，系统功耗较高；屏幕过小，多参数显示时对一页显示参数数量有限制；为了达到通信、显示等功能的扩展，系统的复杂度较高，增加了安装维护的复杂性，占用空间增大，成本较高。

综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，现有的核电厂的安全级显示装置存在设计不合理，系统功耗较高，安装维护复杂，占用空间大，成本较高的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种核电厂安全级显示装置，解决了现有的核电厂的安全级显示装置存在设计不合理，系统功耗较高，安装维护复杂，占用空间大，成本较高的技术问题，实现了系统结构简单、功耗低、装置响应速度快，安全级系统与非安全级系统有效隔离，操控人性化的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种核电厂安全级显示装置，所述装置包括：图形及通信处理模块、电源模块、显示屏及人机输入设备，其中，所述图形及通信处理模块用于完成数据的处理、人机响应、图形计算处理、视频信号输出控制、与外部装置进行通信，所述电源模块用于对装置进行供电，所述人机输入设备与所述图形及通信处理模块连接，所述图形及通信处理模块与所述显示屏连接，所述装置通过外部接口与安全级数字化保护系统的信号传输装置和维护网络均连接。

其中，所述图形及通信处理模块具体包括：数据处理单元、图形处理单元、通信处理单元、存储单元、DMA单元、电源管理单元、自诊断单元、状态指示灯、人机输入接口、显示输出接口、调试接口、4对光纤接口、与电源模块连接的电气接口，其中：

所述数据处理单元用于接收数据并进行处理，并将处理后的数据发送至光纤接口或存储单元和图形处理单元；

所述图形处理单元用于对需要显示的页面数据进行处理后转换成RGB视频信号，并控制视频信号的输出；

所述通信处理单元用于完成数据处理单元同与外部装置连接的4对光纤口之间需要交互数据的透传转发；

所述存储单元用于完成历史数据、预置数据及各种缓存数据的存储；

所述DMA单元用于完成存储单元内部的数据搬运；

所述人机输入接口包括：模式切换开关接口、PS/2机械键盘接口、PS/2机械鼠标接口、独立按键接口、触摸屏接口、门控开关接口；所述调试接口包括：RS232接口、工业以太网光纤接口、程序烧录接口；

所述自诊断单元用于完成数据处理单元、图形处理单元、通信处理单元、存储单元、DMA单元、电源管理单元以及接口的运行状态监视，并对运行过程中出现的故障进行上报或提示，严重故障时将装置至于安全状态。

优选的，所述电源模块提供双路供电，两路供电相互独立；人机输入设备包括模式切换开关、PS/2机械键盘、PS/2机械鼠标、独立按键、触摸屏。

优选的，所述装置通过离线组态单元和在线运行单元相结合实现装置所有功能。

优选的，所述通过离线组态单元和在线运行单元相结合实现装置所有功能，具体包括：

用户通过离线组态单元提供的模板和组态环境，对监控参数及控制设备进行确定，然后进行组态编译并生成配置文件，将配置文件通过维护网络下装到装置图形及通信处理模块；

图形及通信处理模块中的在线运行单元对组态生成的显示页面静态部分进行预存，上电完成初始化后以单周期循环方式完成所有功能。

优选的，所述上电完成初始化后以单周期循环方式完成所有功能，具体包括：首先在单个运行周期内以时间切片的方式实现自诊断，然后读取网络输入数据及解包，然后读取人机输入，然后进行人机处理，然后进行数据打包及网络输出，然后进行页面准备，然后将准备完成的页面进行显示输出，最后循环到自诊断步骤。

优选的，所述进行页面准备包括静态页面调用及页面局部动态图形计算及更新，所述将准备完成的页面进行显示输出包括页面切换、显示屏驱动及屏幕刷新。

优选的，装置对各种安全相关的参数信息的监视以及向相关的安全系统发出控制指令实现流程为：

用户进行组态配置后将配置信息通过维护网络下装至装置图形及通信处理模块；

正常运行时装置的图形及通信处理模块接收信号传输装置通过其通信模块发送过来的与反应堆保护系统、事故后监视系统有关的各种安全相关的参数；

图形及通信处理模块的数据处理单元通过当前人机输入设备的输入状态确定需要进行显示的页面和相关参数信息；

图形及通信处理模块的数据处理单元根据页面信息调用存储单元中对应区域的预置图形数据，同时对需要更新的图形数据进行计算处理，并将预置图形数据和局部动态更新数据重新进行图形数据组合；

图形及通信处理模块的图形驱动单元对组合后的图形数据转换为RGB视频信号，并控制输出至显示屏进行显示；

图形及通信处理模块的数据处理单元对历史数据处理后存储到存储单元的对应区域；

图形及通信处理模块的数据处理单元将需要传送给信号传输装置的控制指令、故障信号数据进行打包后通过通信单元进行发送。

优选的，所述装置采用一体机结构。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于采用了将核电厂安全级显示装置设计为包括：图形及通信处理模块、电源模块、显示屏及人机输入设备，其中，所述图形及通信处理模块用于完成数据的处理、人机响应、图形计算处理、视频信号输出控制、与外部装置进行通信，所述电源模块用于对装置进行供电，所述人机输入设备与所述图形及通信处理模块连接，所述图形及通信处理模块与所述显示屏连接，所述装置通过外部接口与安全级数字化保护系统的信号传输装置和维护网络均连接的技术方案，本方案采用一体式结构，外部接口设计仅有光纤接口、调试接口、人机接口和电源接口，不同类型接口之间采用不同的物理接口形式，能有效降低和核电厂安全级数字化保护系统搭建系统的复杂度和减少安装所需占用物理空间；同时因为采用了一体式结构设计，减少了装置因为物理安装位置不同而带来的额外接口数量及相应电路规模，并在性能满足的情况下选用低功耗元器件，有效降低了系统的功耗；通过一个安全级显示装置仅与一个信号传输装置进行连接的点对点通信方式，系统结构更为简洁明了；与非安系统的连接必需经过网关隔离的方式，达到了安全级系统和非安全级系统的有效隔离；通过离线组态和在线运行软件相结合的方法，将所有静态页面处理放在离线组态部分，降低了装置计算处理负荷，提高了装置的响应速度。本方案在各类测试中优于其他核电厂安全级显示装置，且因上述设计，不但在装置本身成本上具有优势，而且能节约后期安装调试及维护成本，所以，有效解决了现有的核电厂的安全级显示装置存在设计不合理，系统功耗较高，安装维护复杂，占用空间大，成本较高的技术问题，进而实现了系统结构简单、功耗低、装置响应速度快，安全级系统与非安全级系统有效隔离，操控人性化的技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定，在附图中：

图1是本申请实施例一中装置外部接口示意图；

图2是本申请实施例一中装置组成示意图；

图3是本申请实施例一中离线组态单元流程示意图；

图4是本申请实施例一中在线运行单元流程示意图；

图5是本申请实施例一中图形及通信处理模块原理示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种核电厂安全级显示装置，解决了现有的核电厂的安全级显示装置存在设计不合理，系统功耗较高，安装维护复杂，占用空间大，成本较高的技术问题，实现了系统结构简单、功耗低、装置响应速度快，安全级系统与非安全级系统有效隔离，操控人性化的技术效果。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例一：

在实施例一中，提出了一种核电厂安全级显示装置，装置通过光纤接口与安全级数字化保护系统的信号传输装置进行连接，通过工业以太网、RS232等与维护网络进行连接，装置外部接口图如图1所示，图1示意了安全级显示装置与安全级数字化保护系统的接口关系，以及维护网络与装置的连接关系。

该装置包括负责装置通信和负责数据及图形处理的图形及通信处理模块、负责装置供电的电源模块、显示屏及人机输入设备，如图2所示，图2示意了安全级显示装置的各个模块组成以及他们之间的连接关系。

图形及通信处理模块主要完成数据的处理、人机响应、图形计算处理及视频信号输出控制、与外部装置进行通信等功能。包括数据处理单元、图形处理单元、通信处理单元、存储单元、DMA单元、电源管理单元、自诊断单元、状态指示灯、人机输入接口、显示输出接口、调试接口、4对光纤接口、与电源模块的电气接口。

数据处理单元接收光纤接口、人机输入设备和调试接口的数据并进行处理，并将处理后的数据发送至光纤接口或存储单元和图形驱动单元；

图形处理单元对需要显示的页面数据进行处理后转换成RGB视频信号，并控制视频信号的输出；

通信处理单元用于完成数据处理单元同与外部装置连接的4对光纤口之间需要交互数据的透传转发；

存储单元完成历史数据、预置数据及各种缓存数据的存储；

DMA单元完成存储单元内部的数据高速搬运；

人机输入接口包括模式切换开关接口、PS/2机械键盘接口、PS/2机械鼠标接口、独立按键接口、触摸屏接口、门控开关接口；

调试接口包括RS232接口、工业以太网光纤接口、程序烧录接口。

电源模块提供双路供电，两路供电相互独立。

人机输入设备包括模式切换开关、PS/2机械键盘、PS/2机械鼠标、独立按键、触摸屏。

该装置通过离线组态单元和在线运行单元相结合的方法实现所有功能。

用户通过离线组态单元提供的模板和组态环境，对监控参数及控制设备进行确定，然后进行组态编译并生成配置文件，将配置文件通过维护网络下装到装置图形及通信处理模块。如图3所示，图3示意了组态单元的整个流程以及和在线运行单元的连接关系

图形及通信处理模块中的在线运行单元对组态生成的显示页面静态部分进行预存，上电完成初始化后以单周期循环方式完成所有功能。在单个运行周期内以时间切片的方式实现自诊断、读取网络输入数据及解包，读取人机输入，进行人机处理，数据打包及网络输出，进行页面准备（包括静态页面调用及页面局部动态图形计算及更新），将准备完成的页面进行显示输出（包括页面切换，显示屏驱动及屏幕刷新等）等功能。如图4所示，图4示意了在线运行软件的整个流程。

本发明的安全级显示装置主要用于核电厂向操作员提供与反应堆保护系统、事故后监视系统等有关的各种安全相关的参数信息，同时操作员可通过该装置向相关的安全系统发出控制指令。

其中图形及通信处理模块原理框图如图5所示，其由数据处理单元、存储单元、通信单元、DMA单元、图形驱动单元、电源管理、人机接口、光纤接口、调试接口、状态指示灯等部分共同组成。

装置对各种安全相关的参数信息的监视以及向相关的安全系统发出控制指令实现流程如下：

用户进行组态配置后将配置信息通过维护网络下装至装置图形及通信处理模块。

正常运行时装置的图形及通信处理模块接收信号传输装置通过其通信模块发送过来的与反应堆保护系统、事故后监视系统等有关的各种安全相关的参数。

图形及通信处理模块的数据处理单元通过当前人机输入设备的输入状态确定需要进行显示的页面和相关参数信息。

图形及通信处理模块的数据处理单元根据页面信息调用存储单元中对应区域的预置图形数据，同时对需要更新的图形数据进行计算处理，并将预置图形数据和局部动态更新数据重新进行图形数据组合。

图形及通信处理模块的图形驱动单元对组合后的图形数据转换为RGB视频信号，并控制输出至显示屏进行显示。

图形及通信处理模块的数据处理单元对历史数据处理后存储到存储单元的对应区域。

图形及通信处理模块的数据处理单元将需要传送给信号传输装置的控制指令、故障信号等数据进行打包后通过通信单元进行发送。

装置采用一体机结构，独立按键分布于显示屏正面四周，触摸屏分布于显示屏表面，模式切换开关分布于一体机正面，光纤接口、人机输入接口、调试接口及电源接口分布于一体机下面及背面。支持机柜上架安装与台屏嵌入式安装两种安装方式。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

由于采用了将核电厂安全级显示装置设计为包括：图形及通信处理模块、电源模块、显示屏及人机输入设备，其中，所述图形及通信处理模块用于完成数据的处理、人机响应、图形计算处理、视频信号输出控制、与外部装置进行通信，所述电源模块用于对装置进行供电，所述人机输入设备与所述图形及通信处理模块连接，所述图形及通信处理模块与所述显示屏连接，所述装置通过外部接口与安全级数字化保护系统的信号传输装置和维护网络均连接的技术方案，本方案和核电厂安全级数字化保护系统搭建系统，系统复杂度低、整机功耗低，通信网络拓扑清晰，在各类测试中优于其他核电厂安全级显示装置，本方案用于核电厂中向操作员提供与反应堆保护系统、事故后监视系统等有关的各种安全相关的参数信息，同时支持操作员通过该装置向相关的安全系统发出控制指令，本方案通过简洁的系统结构，选用低功耗元器件，优化网络拓扑等方式，降低了核电厂安全级显示装置的复杂度、降低了整机功耗，与非安全级系统的连接方式更为合理，通过离线组态和在线运行软件相结合的方法，将所有静态页面处理放在离线组态部分，降低了装置计算处理负荷，提高了装置的响应速度，所以，有效解决了现有的核电厂的安全级显示装置存在设计不合理，系统功耗较高，安装维护复杂，占用空间大，成本较高的技术问题，进而实现了系统结构简单、功耗低、装置响应速度快，安全级系统与非安全级系统有效隔离，操控人性化的技术效果。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种核电厂安全级显示装置，其特征在于，所述装置包括：图形及通信处理模块、电源模块、显示屏及人机输入设备，其中，所述图形及通信处理模块用于完成数据的处理、人机响应、图形计算处理、视频信号输出控制、与外部装置进行通信，所述电源模块用于对装置进行供电，所述人机输入设备与所述图形及通信处理模块连接，所述图形及通信处理模块与所述显示屏连接，所述装置通过外部接口与安全级数字化保护系统的信号传输装置和维护网络均连接；所述图形及通信处理模块具体包括：数据处理单元、图形处理单元、通信处理单元、存储单元、DMA单元、电源管理单元、自诊断单元、状态指示灯、人机输入接口、显示输出接口、调试接口、4对光纤接口、与电源模块连接的电气接口，其中：

所述数据处理单元用于接收数据并进行处理，并将处理后的数据发送至光纤接口或存储单元和图形处理单元；

所述图形处理单元用于对需要显示的页面数据进行处理后转换成RGB视频信号，并控制视频信号的输出；

所述通信处理单元用于完成数据处理单元同与外部装置连接的4对光纤口之间需要交互数据的透传转发；

所述存储单元用于完成历史数据、预置数据及各种缓存数据的存储；

所述DMA单元用于完成存储单元内部的数据搬运；

所述人机输入接口包括：模式切换开关接口、PS/2机械键盘接口、PS/2机械鼠标接口、独立按键接口、触摸屏接口、门控开关接口；所述调试接口包括：RS232接口、工业以太网光纤接口、程序烧录接口；

所述自诊断单元用于完成数据处理单元、图形处理单元、通信处理单元、存储单元、DMA单元、电源管理单元以及接口的运行状态监视，并对运行过程中出现的故障进行上报或提示，严重故障时将装置至于安全状态。

2.根据权利要求1所述的核电厂安全级显示装置，其特征在于，所述电源模块提供双路供电，两路供电相互独立；人机输入设备包括模式切换开关、PS/2机械键盘、PS/2机械鼠标、独立按键、触摸屏。

3.根据权利要求1所述的核电厂安全级显示装置，其特征在于，所述装置通过离线组态单元和在线运行单元相结合实现装置所有功能，具体包括：

用户通过离线组态单元提供的模板和组态环境，对监控参数及控制设备进行确定，然后进行组态编译并生成配置文件，将配置文件通过维护网络下装到装置图形及通信处理模块；

图形及通信处理模块中的在线运行单元对组态生成的显示页面静态部分进行预存，上电完成初始化后以单周期循环方式完成所有功能。

4.根据权利要求3所述的核电厂安全级显示装置，其特征在于，所述上电完成初始化后以单周期循环方式完成所有功能，具体包括：首先在单个运行周期内以时间切片的方式实现自诊断，然后读取网络输入数据及解包，然后读取人机输入，然后进行人机处理，然后进行数据打包及网络输出，然后进行页面准备，然后将准备完成的页面进行显示输出，最后循环到自诊断步骤。

5.根据权利要求4所述的核电厂安全级显示装置，其特征在于，所述进行页面准备包括静态页面调用及页面局部动态图形计算及更新，所述将准备完成的页面进行显示输出包括页面切换、显示屏驱动及屏幕刷新。

6.根据权利要求1所述的核电厂安全级显示装置，其特征在于，装置对各种安全相关的参数信息的监视以及向相关的安全系统发出控制指令实现流程为：

用户进行组态配置后将配置信息通过维护网络下装至装置图形及通信处理模块；

正常运行时装置的图形及通信处理模块接收信号传输装置通过其通信模块发送过来的与反应堆保护系统、事故后监视系统有关的各种安全相关的参数；

图形及通信处理模块的数据处理单元通过当前人机输入设备的输入状态确定需要进行显示的页面和相关参数信息；

图形及通信处理模块的数据处理单元根据页面信息调用存储单元中对应区域的预置图形数据，同时对需要更新的图形数据进行计算处理，并将预置图形数据和局部动态更新数据重新进行图形数据组合；

图形及通信处理模块的图形驱动单元对组合后的图形数据转换为RGB视频信号，并控制输出至显示屏进行显示；

图形及通信处理模块的数据处理单元对历史数据处理后存储到存储单元的对应区域；

图形及通信处理模块的数据处理单元将需要传送给信号传输装置的控制指令、故障信号数据进行打包后通过通信单元进行发送。

7.根据权利要求1所述的核电厂安全级显示装置，其特征在于，所述装置采用一体机结构。