CN109491735B - 集成数据生成与校验的综合监控人机界面组态实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集成数据生成与校验的综合监控人机界面组态实现方法，包括：构建设备模板及点模板并与组态设备图元关联；绘制及编辑监控图，实时记录设备及点数据；通过多图元操作建立设备之间的拓扑结构关系并同步记录设备关系数据；利用图元属性数据辅助建立数据有效性检查规则库，实现对设备图形属性数据的有效性校验；关联图元操作接口与数据库操作接口，确保数据的一致性；利用数据库反向校核约束组态中的图形操作，保证数据的唯一性。本发明方法能够将设备及点数据生成功能与HMI监控画面绘制功能合二为一，在画面绘制的过程中实现设备及点数据的同步生成与有效性校验。

Description

集成数据生成与校验的综合监控人机界面组态实现方法
技术领域
本发明属于城市轨道交通综合监控技术领域，特别是综合监控的人机界面交互系统(Human Machine Interface，HMI)，具体为一种利用人机界面组态各类图形元素，在进行监控图绘制的同时，结合数据库技术实现设备及点数据生成以及数据有效性校验方法。
背景技术
城市轨道交通综合监控系统作为线路行车调度与设备监控的统一平台，集成了环境监控系统、火灾监控系统、供电系统、视频监控系统、广播控制系统、售检票系统、安全门系统、门禁系统等数十个专业系统，监控的设备点数数量级在几十万左右。特别随着近几年无人驾驶技术的发展，综合监控增加了对车载设备的监控，所监控的设备点数更是近乎翻了一倍。传统的综合监控设备及点数据生成主要通过单独开发数据录入工具进行，一方面只能进行单条数据的校验，缺乏数据之间的关联性校验；另一方面无法保证录入的模型数据与HMI组态绘制的设备监控画面保持一致，并且还需要手动进行HMI设备图元与设备数据的关联。
因此，如果能够将设备及点数据录入功能与HMI监控画面绘制功能合二为一，在画面绘制的过程中实现设备及点数据的同步录入与有效性校验，将会极大的提高设备及点数据生成的效率、降低出错的概率以及减少人工工作量。
发明内容
针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种集成数据生成与校验的综合监控人机界面组态实现方法，该方法能够将设备及点数据生成功能与HMI监控画面绘制功能合二为一，在画面绘制的过程中实现设备及点数据的同步生成与有效性校验。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的一种集成数据生成与校验的综合监控人机界面组态实现方法，包括步骤如下：
(1)构建设备模板及点模板并与组态设备图元关联；
(2)绘制及编辑监控图，实时记录设备及点数据；
(3)通过多图元操作建立设备之间的拓扑结构关系并同步记录设备关系数据；
(4)利用图元属性数据辅助建立数据有效性检查规则库，实现对设备图元属性数据的有效性校验；
(5)关联图元操作接口与数据库操作接口，确保数据的一致性；
(6)利用数据库反向校核约束组态中的图元操作，保证数据的唯一性。
优选地，所述步骤(1)中的设备模板覆盖监控子系统所有的设备类型，具备的属性包含名称、所属车站、所属专业、所属设备类别；点模板分为数字量点、模拟量点和累积量点，其作为设备模板的附加属性存在。
优选地，所述步骤(1)还包含：对于每一种设备模板，根据需要从点模板中选择不同的点模板添加，或者删除已存在的点模板；设备模板构建完成后与HMI组态设备图元进行一一关联，实现数据元素与图元元素的关联。
优选地，所述步骤(2)具体包含：经过步骤(1)关联过的组态设备图元，做为可视化数据和设备及点数据两种数据的共同载体出现在绘图场景中，组态设备图元能够进行属性编辑，属性编辑同样分为两部分，一部分是可视化属性编辑；另一部分是设备属性编辑及设备的点属性编辑；绘制及编辑监控图过程中，包含设备及点数据在内的所有属性编辑数据能被实时记录。
优选地，所述步骤(3)具体包含：针对设备之间具有特殊连接关系的专业系统，其组态设备图元能够添加连接点，连接点分为三类：上(左)、下(右)、侧；连接点之间两两互联，连接的过程遵循同类型互斥原则(相同类型的连接点不可连接)，通过连接点之间的互联关系建立设备之间的拓扑结构关系；每个执行过连接操作的图元会自动获取与之连接的其他图元信息，并同步记录设备关系数据作为设备属性的一部分体现在属性编辑界面中，进一步完善设备的数据信息，并保存于数据库中。
优选地，所述设备之间具有特殊连接关系的专业系统为轨道交通电力监控系统及自动列车监控系统。
优选地，所述步骤(4)具体包含：图元的可视化属性和设备及点属性包含坐标、图形边界、设备数据、点数据、连接数据；不仅同一图元属性数据之间存在关联，不同图元之间的属性数据之间也存在关联，综合利用图元的属性数据，制定多种数据有效性检查规则，实现对设备图形属性数据的校验，保证数据的有效性。
优选地，所述步骤(4)中的多种数据有效性检查规则包含：同名检查、先后关系检查、合理性检查、拓扑约束。
优选地，所述步骤(5)具体包含：图元操作联动数据库操作，在HMI组态工具上针对图元进行的增加、删除、复制、属性修改的操作，会同步关联数据库的增加、删除、修改、查找的操作；绘图场景中已完成的组态图其保存的过程分为两部分，针对监控图可视化数据，单独保存为图形文件；针对设备属性及其点属性数据，通过关联的数据库操作接口进行保存，存入数据库的数据带有图形文件标识符，实现在读取图形文件的同时能够同步调用数据库操作接口读取到数据库中对应的设备和点信息数据。
优选地，所述步骤(6)具体包含：利用数据库实现全部数据同步，再通过步骤(5)关联的数据库操作接口进行反向校核，对HMI组态操作人员进行信息提示来辅助监控图绘制和数据生成工作，确保数据的一致性。
本发明的有益效果：
本发明的方法将图形绘制与监控基础数据制作合二为一；一方面减少了人力成本；另一方面，能够确保数据的一致性和唯一性，不会出现多余的数据或者无法使用的数据。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
图2为本发明方法的原理图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
参照图1、所示，本发明的一种集成数据生成与校验的综合监控人机界面组态实现方法，包括步骤如下：
(1)构建设备模板及点模板并与组态设备图元关联；
(2)绘制及编辑监控图，实时记录设备及点数据；
(3)通过多图元操作建立设备之间的拓扑结构关系并同步记录设备关系数据；
(4)利用图元属性数据辅助建立数据有效性检查规则库，实现对设备图元属性数据的有效性校验；
(5)关联图元操作接口与数据库操作接口，确保数据的一致性；
(6)利用数据库反向校核约束组态中的图元操作，保证数据的唯一性。
参照图2所示，本发明的方法中包含了模板构建、图元及数据操作和数据输出三个阶段，实现在绘制监控图的过程中通过对图元的增、删、改、属性编辑、拓扑连接等一系列操作，以及利用图元之间的相对位置关系、连接状态、碰撞检测等信息制定的有效性检查规则，在完成监控图绘制的同时实现设备及点数据的生成及校验，并通过关联数据库操作接口同步写入数据库。达到一次操作，图形数据和监控基础数据同时生成的效果。
以综合监控ATS专业系统为例，首先构建ATS(自动列车监控系统)相关的设备模板(信号机、道岔、区段等)，针对不同的设备模板可增加相应的设备属性(如信号机可选择设置为上行信号机或者下行信号机)。其次构建ATS点模板，由于ATS设备与其他专业设备存在较大的区别，因此需要在通用点模板基础上增加ATS专用点模板内容，比如对于道岔点模板信息需在数字量模板中增加道岔的定位、反位、四开、挤叉状态。然后选择不同的点模板添加到对应的ATS设备模板中，点模板数据添加过程实际上是有选择的从相应的点模板中提取内容的过程，提取的内容自动转化成设备模板的点模板信息添加到附加属性中。
设备模板内容完成后，将设备模板名与组态设备图元进行关联，这样在绘制ATS图形过程中，选择信号机、道岔等图元模板，绘制出的组态设备图元除了有可视化属性外，还拥有从设备模板继承过来的设备及点属性。
图元属性可进行编辑，编辑时可针对具体的设备进行数据的录入，如在设备属性中录入道岔的公里坐标、道岔类型、设备名称，在点属性中录入点号。录入的数据会进行有效性检查，例如ATS站场图中不能出现两个名称一样的信号机、设备名称的必须带有指定范围内的车站前缀、同一个联锁区内不能出现重复的点号且点号必须在指定的范围内，所有无法通过校验的录入数据都会有提示并自动清空。
ATS的图元可以增加连接点，如道岔可以添加左连接、右连接和侧连接三个连接点，可与其相邻的信号机、区段或者其他道岔连接，连接后的图元能够识别与之连接的其他图元，并将连接数据自动填入相应的属性内容中。当把站场图上所有的设备都连接后，就形成了一张完整的拓扑结构图。连接过程中会进行有效性检查，比如无法将两个信号机直接相连，连接成功后还会再进行有效性检查，比如信号机A右连接为区段B，那么A图元属性中的终点公里标数据必然等于B图元属性中的起始公里标数据，如不相等则报错提示，同时A图元中心坐标点X轴数据也必然应当小于B图元中心坐标点X轴数据，如不是也报错提示。
组态中每次图元操作均会联动对应的数据库操作，如增加图元会联动一条数据库接口的新增操作，删除图元时也会联动一条数据库接口的删除操作。当ATS图形绘制完成并且通过了各种有效性检查后，此时一方面会将可视化部分的内容写成图形文件提供给HMI，作为人机接口显示画面数据来源，另一方面执行之前缓存的关联数据库操作，将变化的设备及点数据写入数据库，提供给后台应用。HMI组态工具在下一次读取图形文件信息时，通过数据库关联的图形文件名称将数据库中与该图形文件相关的设备及点数据筛选出来，并与已解析的图元一一对应。
如果在保存的过程中，数据库检测到发生了唯一性冲突，比如发现即将保存的某条数据关键字在数据库中已存在，此时数据库拒绝本次操作并反馈给HMI组态界面，操作人员可根据数据库反向校核结果进行修改。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种集成数据生成与校验的综合监控人机界面组态实现方法，其特征在于，包括步骤如下：
（1）构建设备模板及点模板并与组态设备图元关联；
（2）绘制及编辑监控图，实时记录设备及点数据；
（3）通过多图元操作建立设备之间的拓扑结构关系并同步记录设备关系数据；
（4）利用图元属性数据辅助建立数据有效性检查规则库，实现对设备图元属性数据的有效性校验；
（5）关联图元操作接口与数据库操作接口，确保数据的一致性；
（6）利用数据库反向校核约束组态中的图元操作，保证数据的唯一性；
所述步骤（1）中的设备模板覆盖监控子系统所有的设备类型，具备的属性包含名称、所属车站、所属专业、所属设备类别；点模板分为数字量点、模拟量点和累积量点，其作为设备模板的附加属性存在；
所述步骤（1）还包含：对于每一种设备模板，根据需要从点模板中选择不同的点模板添加，或者删除已存在的点模板；设备模板构建完成后与HMI组态设备图元进行一一关联，实现数据元素与图元元素的关联；
所述步骤（4）具体包含：图元的可视化属性和设备及点属性包含坐标、图元边界、设备数据、点数据、连接数据；不仅同一图元属性数据之间存在关联，不同图元之间的属性数据之间也存在关联，综合利用图元的属性数据，制定多种数据有效性检查规则，实现对设备图元属性数据的校验，保证数据的有效性。
2.根据权利要求1所述的集成数据生成与校验的综合监控人机界面组态实现方法，其特征在于，所述步骤（2）具体包含：经过步骤（1）关联过的组态设备图元，做为可视化数据和设备及点数据两种数据的共同载体出现在绘图场景中，组态设备图元能够进行属性编辑，属性编辑同样分为两部分，一部分是可视化属性编辑；另一部分是设备属性编辑及设备的点属性编辑；绘制及编辑监控图过程中，包含设备及点数据在内的所有属性编辑数据能被实时记录。
3.根据权利要求1所述的集成数据生成与校验的综合监控人机界面组态实现方法，其特征在于，所述步骤（3）具体包含：针对设备之间具有特殊连接关系的专业系统，其组态设备图元能够添加连接点，连接点分为三类：上/左、下/右、侧；连接点之间两两互联，连接的过程遵循同类型互斥原则，通过连接点之间的互联关系建立设备之间的拓扑结构关系；每个执行过连接操作的图元会自动获取与之连接的其他图元信息，并同步记录设备关系数据作为设备属性的一部分体现在属性编辑界面中，进一步完善设备的数据信息，并保存于数据库中。
4.根据权利要求3所述的集成数据生成与校验的综合监控人机界面组态实现方法，其特征在于，所述设备之间具有特殊连接关系的专业系统为轨道交通电力监控系统及自动列车监控系统。
5.根据权利要求1所述的集成数据生成与校验的综合监控人机界面组态实现方法，其特征在于，所述步骤（4）中的多种数据有效性检查规则包含：同名检查、先后关系检查、合理性检查、拓扑约束。
6.根据权利要求1所述的集成数据生成与校验的综合监控人机界面组态实现方法，其特征在于，所述步骤（5）具体包含：图元操作联动数据库操作，在HMI组态工具上针对图元进行的增加、删除、复制、属性修改的操作，会同步关联数据库的增加、删除、修改、查找的操作；绘图场景中已完成的组态图其保存的过程分为两部分，针对监控图可视化数据，单独保存为图形文件；针对设备属性及其点属性数据，通过关联的数据库操作接口进行保存，存入数据库的数据带有图形文件标识符，实现在读取图形文件的同时能够同步调用数据库操作接口读取到数据库中对应的设备和点信息数据。
7.根据权利要求1所述的集成数据生成与校验的综合监控人机界面组态实现方法，其特征在于，所述步骤（6）具体包含：利用数据库实现全部数据同步，再通过步骤（5）关联的数据库操作接口进行反向校核，对HMI组态操作人员进行信息提示来辅助监控图绘制和数据生成工作，确保数据的一致性。
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