CN112930523B - 边缘hmi模块服务器系统和方法 - Google Patents

Abstract

一些实施例包括由边缘计算设备从耦合到网络的云平台的服务器处理器接收与从耦合到网络的分布式环境的设备接收的数据的本地显示相关联的人机界面逻辑的系统和方法。此外，所述系统和方法包括将边缘计算设备配置为人机界面，耦合数据摄取器并且建立数据连接到网络的分布式环境，操作数据摄取器以发现设备并且从设备接收数据，以及处理对网络的至少一个更新的本地图形可视化。

Description

边缘HMI模块服务器系统和方法

相关申请

本申请要求2018年9月10日提交的标题为“EDGE HMI MODULE SYSTEM ANDMETHOD”的美国临时申请No.62/729,296的权益和优先权，该美国临时专利申请No.62/729,296的整个内容通过引用并入本文。

背景技术

“物联网”对包括过程控制的许多应用提供了许多优点。工业越来越依赖高度自动化的数据采集和控制系统，以确保工业过程高效、安全、并且可靠地运行，同时降低其总体生产成本。当传感器测量工业过程的方面并且周期性地将其测量报告回数据收集和控制系统时，数据采集开始。这样的测量以各种各样的形式出现。作为示例，由传感器和/或记录器产生的测量包括：温度、压力、pH、材料的质量和/或体积流量、在装运线中等待的包裹的理货清单和/或工厂中的房间的照片。先进的过程管理和控制软件检查传入的数据，产生状态报告，并且在许多情况下，通过向调整工业过程的至少一部分的操作的致动器和/或控制器发送命令来进行响应。传感器产生的数据还可以允许操作员执行若干监督任务，包括：响应变化的外部状况(包括原材料的成本)裁剪过程(例如，指定新设定点)、检测效率低下和/或非最佳的操作状况和/或即将发生的装备故障、和/或采取补救行动，诸如根据需要将装备移入或移出服务。

典型的工业过程极其复杂，并且接收原始形式的比任何人类可能消化的大幅度大的量的信息。作为示例，听说有数千个传感器和控制元件(例如，阀门致动器)监视和/或控制工业工厂内的多阶段过程的方面。这些传感器的类型不同，并且报告过程的不同特性。类似地，它们的输出在其测量的含义、每次测量发送的数据量以及测量的频率上不同。关于后者，为了准确并且使得能够快速响应，这些传感器和/或控制元件中的一些每秒进行一次或多次测量。单个传感器和/或控制元件乘以数千个传感器和/或控制元件(典型的工业控制环境)导致压倒性的量的数据流入到制造信息和过程控制系统中。已开发先进的数据管理和过程可视化技术来处置这样的系统生成的大量数据。

当今存在高度高级的人机界面和/或过程可视化系统，其被链接到诸如上述传感器和控制器的数据源。这样的系统采集并且消化(例如，过滤)上述过程数据。消化的过程数据继而驱动人机界面呈现的图形显示。这样的系统的示例是用于可视化和控制各种各样的工业过程的众所周知的Wonderware人机界面软件系统。/>HMI授权用户快速且容易地开发其过程的自定义图形视图。由数据流内不断变化的过程数据值驱动的动画图形图像对于人类观察者来说比数字流容易理解得多。由于这个原因，过程可视化系统(诸如/>软件)已变成监督过程控制和制造信息系统的关键组件。

然而，传统的自动化数据采集和控制系统严重依赖于基于云的服务器和数据库，这可能导致时延延迟、缓慢、间歇性和/或中断的连接。因此，新系统可以受益于使用“边缘”计算能力执行一些过程分析和其它功能，包括在本地向人机界面(“HMI”)提供执行实时数据捕获、独立操作数据流传输和数据的图形可视化的能力。

附图说明

图1图示了根据本发明的一些实施例的网络架构。

图2图示了根据本发明的至少一个实施例的包括图1的网络架构或与图1的网络架构一起被包括或被包括在图1的网络架构中的计算机系统。

发明内容

一些实施例包括一种服务器系统，所述服务器系统包括有形地存储在至少一个非暂态计算机可读存储介质上的程序逻辑，所述程序逻辑包括被配置为耦合到网络的至少一个边缘计算设备的边缘逻辑。在一些实施例中，所述网络包括被配置为将人机界面功能安装到所述至少一个边缘计算设备的云平台。一些实施例包括耦合到所述非暂态计算机可读存储介质的至少一个处理器，其中在由所述至少一个处理器执行所述程序逻辑的至少一部分时，所述至少一个处理器被配置为执行方法的步骤。在一些实施例中，所述步骤包括从所述网络的云平台向所述至少一个边缘计算设备传送人机界面逻辑。

在一些实施例中，所述步骤包括将所述至少一个边缘计算设备配置为人机界面(HMI)。在一些实施例中，所述步骤包括耦合数据摄取器并且建立数据连接到所述网络的分布式环境。在一些实施例中，所述步骤包括操作所述数据摄取器以发现所述至少一个设备并且从所述至少一个设备接收数据。在一些实施例中，所述步骤包括操作所述人机界面逻辑的至少一个HMI应用以接收所述至少一个设备的一个或多个当前状态数据。在一些实施例中，所述步骤包括至少部分地基于所述至少一个设备的所述一个或多个当前状态数据，处理对所述网络的至少一部分的至少一个更新的图形可视化。

在一些实施例中，所述至少一个边缘计算设备包括可由所述至少一个处理器执行的软件，所述软件被配置为使得所述至少一个边缘计算设备能够在与所述网络的一个或多个部分连接或断开连接时在本地执行操作。

在一些实施例中，所述操作包括根据从所述至少一个边缘计算设备的数据高速缓存接收的数据分析所述分布式环境的所述至少一个设备的至少一个特性，并且准备人机界面模块以图形显示给至少一个用户。

在一些实施例中，所述网络包括历史库模块，所述历史库模块支持从包括来自所述至少一个设备的时间序列数据的所述分布式环境的数据检索操作，其中所述时间序列数据包括所述一个或多个当前状态数据。

在一些实施例中，所述一个或多个当前状态数据包括所述分布式环境的所述至少一个设备的实时操作数据，并且所述至少一个边缘计算设备包括被配置为准备由所述人机界面逻辑显示的基于所述实时操作数据的图形表示的逻辑。

在一些实施例中，所述一个或多个当前状态数据由一个或多个传感器设备生成，所述一个或多个传感器设备从所述分布式环境的所述至少一个设备测量所述一个或多个当前状态数据。

在一些实施例中，所述网络包括历史库模块，所述历史库模块支持从包括来自所述至少一个设备的时间序列数据的所述分布式环境的数据检索操作。

在一些实施例中，所述分布式环境的所述至少一个设备包括以下中的一个或多个：压力传感器、温度传感器、运动传感器、密度传感器、重量传感器、粘度传感器、加速度计、伺服器、接触器、开关、限位开关、螺线管、马达、阀门、加热器、热交换器、泵、风扇、锅炉、涡轮机、发电机、输送机、螺旋钻、电梯、磨机、钻机、压力机、以及制造装备。

一些实施例包括一种计算机实现的方法，所述方法包括以下步骤：i)由至少一个边缘计算设备从耦合到网络的云平台的服务器处理器接收人机界面逻辑，所述人机界面逻辑与从耦合到所述网络的分布式环境的至少一个设备接收的数据的本地显示相关联；ii)使用所述人机界面逻辑的至少一部分，将所述至少一个边缘计算设备配置为人机界面(HMI)；iii)使用所述人机界面逻辑的至少一部分，耦合数据摄取器并且建立数据连接到所述网络的所述分布式环境；iv)使用所述人机界面逻辑的至少一部分，操作所述数据摄取器以发现所述至少一个设备并且从所述至少一个设备接收数据；v)使用所述人机界面逻辑的至少一部分，操作至少一个HMI应用以接收所述至少一个设备的一个或多个当前状态数据；和/或vi)和/或使用所述人机界面逻辑的至少一部分，至少部分地基于所述至少一个设备的所述一个或多个当前状态数据，处理对所述网络的至少一部分的至少一个更新的图形可视化。

在所述方法的一些实施例中，所述一个或多个当前状态数据由一个或多个传感器设备生成，所述一个或多个传感器设备从所述分布式环境的所述至少一个设备测量所述一个或多个当前状态数据。

在所述方法的一些实施例中，所述人机界面逻辑包括人机界面和人机界面配置数据。在所述方法的一些另外的实施例中，步骤(ii)至(vii)中的至少一个在所述至少一个边缘计算设备与所述云平台之间没有可操作的数据连接的情况下操作至少一次。在所述方法的一些其它实施例中，在步骤(vii)之后重复步骤(iv)。

在所述方法的一些实施例中，所述至少一个边缘计算设备包括可由所述至少一个处理器执行的软件，所述软件被配置为使得所述至少一个边缘计算设备能够在与所述网络的一个或多个部分连接或断开连接时在本地执行操作。在所述方法的一些另外的实施例中，所述操作包括根据从所述至少一个边缘计算设备的数据高速缓存接收的数据分析所述分布式环境的所述至少一个设备的至少一个特性，并且准备人机界面模块以图形显示给至少一个用户。

在所述方法的一些实施例中，所述一个或多个当前状态数据由一个或多个传感器设备生成，所述一个或多个传感器设备从所述分布式环境的所述至少一个设备测量所述一个或多个当前状态数据。在所述方法的一些实施例中，所述人机界面逻辑包括被配置为使得能够实现所述至少一个边缘计算设备与所述至少一个设备之间的数据流、而不管所述网络中的一个或多个连接的操作方面如何的逻辑。

在所述方法的一些实施例中，所述至少一个边缘计算设备包括可由所述至少一个边缘计算设备的处理器执行的软件，所述软件使得所述至少一个边缘计算设备能够在与所述网络的一个或多个部分连接或断开连接时在本地操作。在所述方法的一些另外的实施例中，所述网络包括监督控制和数据采集(SCADA)系统，所述监督控制和数据采集(SCADA)系统可操作地耦合到所述云平台和所述分布式环境，并且被配置为在图形用户界面中提供视觉表示，所述视觉表示包括所述一个或多个当前状态数据的显示。在所述方法的一些实施例中，所述监督控制和数据采集(SCADA)系统包括所述人机界面逻辑。

具体实施方式

在详细解释本发明的任何实施例之前，要理解的是，本发明在其应用上不限于在以下描述中阐述或在以下附图中图示的组件的构造和布置的细节。本发明能够具有其它实施例并且能够以各种方式被实践或被执行。而且，要理解的是，本文所使用的措词和术语是出于描述的目的，而不应当被认为是限制性的。本文中“包括”、“包含”或“具有”及其变型的使用意在涵盖其后列出的项目及其等同物以及附加项目。除非另外指明或限制，否则术语“安装”、“连接”、“支撑”和“耦合”及其变型被广泛使用，并且涵盖直接和间接安装、连接、支撑和耦合。另外，“连接”和“耦合”不限于物理或机械连接或耦合。

呈现以下讨论以使得本领域技术人员能够制作和使用本发明的实施例。对示出的实施例的各种修改对于本领域技术人员将容易是清楚的，并且在不脱离本发明的实施例的情况下，本文的一般原理可以应用于其它实施例和应用。因此，本发明的实施例不旨在限于示出的实施例，而是要被赋予与本文所公开的原理和特征一致的最宽范围。将参考附图阅读以下详细描述，其中不同附图中的类似元素具有类似的附图标记。不一定按比例绘制的附图描绘了选择的实施例，并且不旨在限制本发明的实施例的范围。技术人员将认识，本文提供的示例具有许多有用的替代并且落入本发明的实施例的范围内。

本文中本发明的实施例总体上描述了用于数据处理和管理的系统和方法的非传统方式，它们不是众所周知的，并且没有被任何已知的传统方法或系统教导或暗示。而且，特定的功能特征是对传统方法和系统的重大技术改进，至少包括作为技术改进的计算系统的操作和功能。这些技术改进包括本文描述的系统和方法的一个或多个方面，其描述了机器如何操作的细节，联邦巡回法庭明确指出，这是法定主题的实质。

本文描述的实施例中的一个或多个包括功能性限制，这些功能性限制以有序组合协作以便以改善先前存在的数据库的更新和数据存储的问题的方式来变换数据储存库的操作。特别地，本文描述的一些实施例包括用于跨不同源或应用(其对这样的系统和服务的用户创建了问题，并且其中维持对分布式信息的可靠控制是困难的或者不可能的)管理单个或多个内容数据项的系统和方法。

本文的描述进一步描述了提供新颖特征的一些实施例，这些新颖特征通过以不能手动地有效完成的方式对用户提供有效且更高效地管理资源和资产数据的自动化功能来改善通信和软件、系统和服务器的性能。因此，普通技术人员可以容易地认识到，这些功能以不是众所周知的并且当然不是传统的方式提供了本文所描述的自动化功能。由此，本文描述的本发明的实施例不针对抽象构思，并且进一步提供了明显更有形的创新。而且，本文描述的功能在先前存在的计算系统中是不可想象的，并且直到本发明的一些实施例解决了先前描述的技术问题时才存在。

本发明的一些实施例包括受益于使用“边缘”计算在将数据发送到云平台之前在本地执行一些过程分析和其它功能的应用。本发明的一些实施例包括边缘上过程和设备可视化的“物联网”(“IOT”)可视化能力。在一些实施例中，“IOT-HMI”能力和配置从云平台管理，并且被部署到边缘计算框架。在一些实施例中，系统的边缘计算模块或设备可以提供基于web的人机界面，其使得能够进行通过边缘模块流到云平台的实时数据的图形可视化。在一些实施例中，这样的系统可以使得能够实现低或减少的时延时间。此外，一些实施例不需要互联网连接来执行一个或多个预期的功能。一些实施例允许在连接失败或者云计算系统或服务器平台运行中断出现时在某位置处的连续操作可见性。

“IOT-HMI”能力的一些实施例包括四个主要组件或模块，包括“IOT-HMI模块”、“当前数据高速缓存模块”、至少一个“设备发现/数据摄取器”和包括网络的基于云的配置和管理系统的第四个模块。一些实施例包括在部署配置期间不需要连接到网络的至少一个边缘计算设备。一些另外的实施例包括在下一次连接时可以自己进行自我配设的边缘计算设备。一些实施例包括用于持久配置存储的通用智能模型和软件在线组件。一些实施例包括AVEVA Insight软件，用于可视化和操纵传送的状态改变。

一些实施例涉及包括例如计算机或计算机服务器(例如，诸如用作制造执行系统的计算机系统或服务器)的电子设备中的数据的改善的操作和可视化，其提供了用户可以更高效地监视过程、检索、处理和查看有用数据的技术解决方案。一些实施例包括用于使用一个或多个数据或数据流在计算机或计算机服务器中布置、构造和传送数据或数据集的系统和方法。在一些实施例中，数据或数据集可以包括用于在HMI内可视化与至少一个资产相关的警报、提醒、状态更新和/或利用数据的一个或多个数据。

一些实施例包括由程序逻辑操作的一个或多个方法，该程序逻辑由计算机系统的至少一个处理器执行，其可以提供环境，该环境允许用户利用一个或多个远程或“驻地外”计算设备来可视化数据或数据块，监视数据和警报、状态更新、以及利用，其包括到或从警报或提醒状态的一个或多个转变、和/或状态变化、以及利用更新或变化(例如，诸如可以从分布式环境的工业过程系统接收的那些)。在一些实施例中，这个信息可以在计算设备的人机界面中(诸如在一个或多个图形用户界面中)以文本和/或图形的形式传达给用户。在一些实施例中，文本和/或图形可以包括指示不同的事件数据、存储块、或快照、警报状态更新、以及利用的各种图标。

参考图1，图示了网络架构100，一些实施例包括来自分布式环境110中的分布式资产的数据(诸如集成到监督控制和数据采集(下文中为“SCADA”)系统105中的绘图、管道和仪表图，装备数据规范，维护记录，和/或相关事件)的集成。在一些实施例中，分布式网络110可以包括多个设备115，该多个设备115可以包括各种各样的传感器、致动器、机器和其它装备。在一些实施例中，设备115可以包括压力传感器、温度传感器、运动传感器、密度传感器、重量传感器、粘度传感器、加速度计、伺服器和其它种类的传感器。在一些另外的实施例中，设备115可以包括接触器、开关和限位开关。在一些其它的实施例中，设备115可以包括螺线管、马达、阀门、加热器、热交换器、泵、风扇、锅炉、涡轮机、发电机、输送机、螺旋钻、电梯、磨机、钻机、压力机和其它制造装备。在一些实施例中，设备115可以接收和/或传送各种信号，包括模拟信号和/或数字信号。

在一些实施例中，SCADA系统105可以向操作员或用户呈现关于过程(诸如一个或多个分布式资产，包括前述分布式环境110的过程控制和/或制造信息系统的一个或多个分布式组件)的利用的信息。在一些实施例中，SCADA系统105可以管理和/或用作人机界面(“HMI”)，其使得能够进行操作员控制指令的取入和处理。在一些实施例中，存储在有形的非暂态介质上并且可由处理器执行的软件指令可以接收指示正被监视的制造和/或过程控制系统的数据，并且显示指示正被监视的制造和/或过程控制系统的状态的用户界面，其中状态基于接收的数据。另外，一些逻辑指令可以管理作为用户界面的一部分的图形元素的显示，其中元素中的一个或多个与正被监视的制造/过程控制系统的一个或多个方面的利用和/或状态(例如，诸如警报状态，或特定的利用，或故障)相关联并且指示该利用和/或状态。如下面进一步讨论的，在一些另外的实施例中，可以将HMI功能委派、传输或安装到一个或多个边缘计算设备。在一些实施例中，HMI的程序逻辑可以基于经由设备集成和应用对象从驻留在网络中的设备/控制器获得的信息来提供表示过程/工厂、和/或特定的一件装备、和/或组件、或其一部分的状态或利用的图形视图/窗口。在一些实施例中，视图引擎可以托管与由例如分布式环境110中的连接的设备提供的信息驱动的各种配置的过程/设施视图对应的单个或多个HMI对象实例。

一些实施例包括一个或多个历史库模块135，其支持一组可扩展的高级数据检索操作。这样的系统的示例是历史库，其可以从各种数据源(例如，从分布式环境110)收集观察的参数的时间序列数据值。收集的时间序列数据此后被利用一个或多个历史库模块135储存，以实现历史库的数据库的数据访问效率和查询益处/能力。通过其数据库，一个或多个历史库模块135将工厂数据与事件、摘要、生产和配置信息集成在一起。下面更详细地描述一个或多个历史库模块135的操作功能和特性的非限制性示例实施例。

一些实施例包括分布式环境110内的“物联网”(下文中为“IoT”)装备HMI能力。在一些实施例中，HMI模块可以监视来自分布式环境110的一个或多个设备115的多个传感器值，并且使用存储在基于云的通用智能模型中的信息，使用那些值来确定分布式环境110的一个或多个设备115的装备状态或利用中的任一个或两个，和/或使得能够进行数据的实时或近实时的可视表示。此外，本发明的一些实施例使得能够实现状态事件的本地低或减少的时延生成，其中去往和/或来自基于云的计算系统(诸如由云120定义的计算系统)的流量减少。此外，本发明的一些实施例可以在没有互联网连接的情况下操作、运行和处理数据。一些实施例可以使得能够在连接失败或云平台运行中断出现时继续使用。例如，在一些实施例中，网络架构100的至少一部分可以在本地低或减少的时延生成或者没有互联网连接的情况下继续工作。在一些实施例中，可以通过分布式控制环境内的可扩展边缘计算能力使得能够实现系统性能优势。

一些实施例包括一个或多个边缘计算设备，所述一个或多个边缘计算设备包括至少一个HMI模块140，其中的每一个可以包括边缘模块。例如，一些实施例包括至少一个边缘模块145，用于本地数据处理、本地执行、操作以及如先前所讨论的一个或多个HMI能力。此外，一些实施例包括至少一个边缘高速缓存模块150，用于本地存储来自一个或多个发现的设备的当前状态数据，以及至少一个设备发现/数据摄取器155，用于处理来自一个或多个发现的设备的传入数据。在一些实施例中，当前状态数据可以由从分布式环境110的至少一个设备115测量当前状态数据的一个或多个传感器设备来生成。在一些实施例中，当前状态数据是从设备115中的一个或多个接收的实时或近实时的数据。

在一些实施例中，至少一个边缘模块145可以包括有形地存储在至少一个非暂态计算机可读存储介质(诸如至少一个边缘高速缓存模块150)上的程序逻辑。在一些实施例中，网络架构100的至少一个处理器可以耦合到非暂态计算机可读存储介质，以执行程序逻辑的至少一部分来操作网络架构100的过程、功能或方法，包括用于在云120和至少一个边缘模块145之间传输数据。在一些实施例中，至少一个边缘模块145可以提供基于web的人机界面，其使得能够进行通过至少一个边缘模块145流到诸如云120和/或分布式网络110的云平台的实时数据的图形可视化。

在一些实施例中，可以通过执行程序逻辑初始化应用对象来访问网络架构100的应用接口。例如，在一些实施例中，程序逻辑的逻辑引擎可以启动或关闭边缘模块145的应用对象，和/或发起对应的应用代码的调度执行。在一些实施例中，边缘模块145的至少一部分可以包括程序逻辑，该程序逻辑初始化应用，启动或关闭应用，和/或调度应用，和/或尝试发起与至少一个远程网络(例如，诸如云120和/或分布式环境110的数据传输协议。例如，在一些实施例中，在执行程序逻辑之后，一个或多个边缘计算设备可以向操作员或用户呈现关于过程(诸如一个或多个分布式资产，包括前述分布式环境110的过程控制和/或制造信息系统的一个或多个分布式组件)的利用的信息。

在一些实施例中，边缘模块145可以管理和/或用作人机界面(“HMI”)，其使得能够进行控制指令的取入和处理，并且使用存储在有形的非暂态介质上且可由处理器执行的软件指令，可以接收指示正被监视的制造/过程控制系统的数据，并且显示指示正被监视的制造/过程控制系统的状态的用户界面。边缘模块145的一些逻辑指令可以管理作为用户界面的一部分的图形元素的显示，其中元素中的一个或多个与正被监视的制造/过程控制系统的一个或多个方面的利用和/或状态(例如，诸如警报状态，或特定的利用，或故障)相关联和/或指示该利用和/或状态。在一些实施例中，HMI边缘模块145的程序逻辑可以基于经由设备集成和应用对象从驻留在网络中的设备/控制器获得的信息来提供表示过程/工厂、和/或特定的一件装备、和/或组件、或其一部分的状态或利用的图形视图/窗口。在一些实施例中，视图引擎可以托管与由例如分布式环境110中的连接的设备提供的信息驱动的各种配置的过程/设施视图对应的单个或多个HMI对象实例。

在一些实施例中，边缘模块145可以从云120下载应用或配置数据和/或更新。例如，在一些实施例中，可以发起下载过程190以将HMI应用125和/或HMI配置126下载到至少一个HMI模块140的至少一个边缘模块145。此外，在一些实施例中，可以发起下载过程190以将对HMI应用125的至少一个更新、和/或对HMI配置126的至少一个更新下载到至少一个HMI模块140的至少一个边缘模块145。在一些实施例中，来自HMI应用125和/或HMI配置126的任何改变或后续的上传可以被自动或专门上传到HMI模块140。然后，HMI模块可以利用来自上传版本的任何应用改变来更新自己。

在一些实施例中，HMI应用和HMI能力从云部署到驻地上(即，部署到一个或多个边缘计算设备)。一些实施例包括从云120部署HMI能力、连接到本地设备并且提供数据的本地图形可视化的能力。例如，本发明的一些实施例包括流过至少一个边缘计算设备(诸如HMI模块140的边缘计算设备145)的实时数据的本地可视化。

在一些实施例中，可以通过执行引导逻辑初始化应用对象来访问网络架构100的应用接口。在一些实施例中，引导逻辑的引擎可以启动应用对象，和/或发起对应的应用代码的调度执行。在一些实施例中，边缘高速缓存模块150的至少一部分可以包括初始化或启动应用和/或调度应用的引导逻辑。

本发明的一些实施例包括通用智能模型和/或在线组件，以用于持久配置存储。例如，在一些实施例中，一个或多个历史库模块135支持边缘模块145中的至少一个的数据检索操作和数据共享。一些实施例包括AVEVA Insight软件，以用于可视化和操纵传送的状态变化。例如，一些实施例包括与/> 软件的一个或多个模块的集成。

在一些实施例中，可由网络架构100的处理器执行的逻辑的至少一部分包括通信耦合到至少一个分布式环境110的历史库135，其中历史库135被配置为使得用户能够接收、存储和传送数据或数据流。一般地，历史库可以存储(即“历史化”)与工业过程的至少一个设备或组件相关的各种类型的数据。一些示例数据可以包括但不限于时间序列数据、元数据、事件数据、配置数据、原始时间序列二进制数据、标签元数据、诊断日志数据等。在一些实施例中，历史库135还可以适于记录关于工业过程的趋势和历史信息以供将来参考。在一些实施例中，历史库135可以分析存储在操作历史数据库中的过程相关的数据，并且将该数据变换成被传递给一个或多个用户设备的及时报告。以这种方式，操作历史库可以过滤数据以提高数据对用户的可见性(例如，经由用户设备)。在一些实施例中，用户设备可以被实施为具有移动应用的移动设备，该移动应用利用可以呈现包括图表、趋势、网格等的数据组件的基于浏览器的显示的方面。

在一些实施例中，网络架构100的至少一些程序逻辑可以包括报告服务，该报告服务可以适于从历史库135检索数据，检测检索的数据中的模式，生成包括关于检测的模式的信息的报告，以及将生成的报告存储在报告储存库(诸如数据库)中。在一些实施例中，报告服务可以作为处理器可执行指令来提供，这些处理器可执行指令包括由SCADA 105的计算设备独立地或结合网络架构100的附加方面利用的规程、函数、例程、方法和/或子程序。在一些实施例中，应用特定的报告服务可以基于一个或多个HMI模块140和/或SCADA 105的HMI、和/或客户端应用配置。在一些其它实施例中，应用特定的报告服务可以使用算法来分析传入数据，并且检测数据中的某些模式(例如，“关注的模式”)和/或不合格，以用于报告和/或用于触发警报和/或报告特定的利用。例如，一些算法包括能够检测某些模式的统计算法、机器学习算法、基于规则的算法、映射算法或规则等。

在非限制性示例实施例中，报告或更新(包括由HMI模块140实时或近实时处理的任何报告或更新)可以包括文本、图形(例如，图表、图像等)和/或元数据，和/或一个或多个警报或警报数据，和/或一个或多个利用特性(其在取入到设备发现/数据摄取器155之后从多个设备115中的至少一个设备流过边缘模块145)。在一些实施例中，报告或更新可以包括关于检测的模式的、以适合于组织服务的格式和/或当经由显示设备和/或HMI(包括但不限于边缘模块145)显示时人类可理解的格式的信息。

在本发明的一些实施例中，HMI应用125和/或HMI配置126可以使用HMI开发工具119开发，并且被上传到云120。在一些实施例中，来自HMI开发工具119的任何改变或后续的上传可以被自动或专门上传到HMI模块140。然后，HMI模块可以利用来自上传版本的任何应用改变来更新自己。

在一些实施例中，HMI应用125和/或HMI配置126可以被分配给至少一个边缘模块145，即使那些设备离线。一些实施例包括分配给至少一个边缘模块145的软件模块，该软件模块可以自配置和/或将它自身下载到一个或多个可应用的HMI模块140。此外，一些实施例包括至少一个边缘模块145的软件模块，该软件模块即使与网络架构100的一个或多个部分(包括但不限于云120)断开连接，也可以在本地操作并且继续工作。一些实施例包括利用事件的本地低时延生成，其中去往云120的流量减少。

在一些实施例中，至少一个HMI模块140可以使用可以有线和/或无线耦合到互联网的任何固定或移动计算设备或者通过内联网和/或以太网耦合到网络架构100的网络，该固定或移动计算设备包括但不限于个人数字助理、和/或蜂窝电话、移动电话、或智能电话、和/或寻呼机、和/或数字平板电脑、和/或固定或移动互联网装置。在一些实施例中，网络架构100的一个或多个组件可以包括多个用户设备，其可以是个人计算机，包括例如桌面计算机、膝上型计算机、数字助理、个人数字助理、蜂窝电话、移动电话、智能电话、寻呼机、数字平板电脑、互联网装置、车辆显示器、可穿戴显示器、虚拟现实观看设备(诸如虚拟现实耳机、虚拟现实眼镜等)以及其它基于处理器的设备。

在一些实施例中，网络架构100内的数据连接或传输可以包括一个或多个网关、服务器和/或防火墙。例如，在一些实施例中，边缘模块145中的一个或多个之间的连接可以包括网关175和/或服务器177。在一些实施例中，网络架构100的连接和/或数据传输中的任何一个或多个可以包括网关175和/或服务器177，和/或至少一个防火墙。

参考图2，在一些实施例中，计算机系统210可以包括和/或操作和/或处理以上提到的软件模块和/或系统中的一个或多个的计算机可执行代码。此外，在一些实施例中，计算机系统210可以在一个或多个图形用户界面(诸如，图2的GUI)内操作和/或显示信息。在一些实施例中，计算机系统210可以包括云和/或可以耦合到一个或多个基于云的服务器系统。在一些实施例中，系统210可以包括至少一个计算设备，该至少一个计算设备包括至少一个处理器232。在一些实施例中，至少一个处理器232可以包括驻留在一个或多个服务器平台中或耦合到一个或多个服务器平台的处理器。在一些实施例中，系统210可以包括耦合到能够处理至少一个操作系统234的至少一个处理器232的网络接口235a和应用接口235b。另外，在一些实施例中，耦合到至少一个处理器232的接口235a、235b可以被配置为处理软件模块238中的一个或多个(例如，诸如一个或多个企业应用)。在一些实施例中，软件模块238可以包括基于服务器的软件，并且可以操作以托管至少一个用户账户和/或至少一个客户端账户，并且使用至少一个处理器232操作以在这些账户中的一个或多个之间传输数据。

考虑到以上实施例，应当理解的是，本发明可以采用涉及存储在计算机系统中的数据的各种计算机实现的操作。而且，通篇描述的上述数据库和模型可以将分析模型和其它数据存储在系统210内的计算机可读存储介质上以及耦合到系统210的计算机可读存储介质上。此外，系统的上述应用可以存储在系统210内的计算机可读存储介质上以及耦合到系统210的计算机可读存储介质上。这些操作是要求物理量的物理操纵的操作。通常，尽管不是必然地，但是这些量采取能够被存储、传输、组合、比较和以其它方式操纵的电、电磁或磁信号的形式，光学或磁光形式。在本发明的一些实施例中，系统210可以包括耦合到至少一个数据源237a和/或至少一个数据存储设备237b和/或至少一个输入/输出设备237c的至少一个计算机可读介质236。在一些实施例中，本发明可以被实施为计算机可读介质236上的计算机可读代码。在一些实施例中，计算机可读介质236可以是可以存储数据的任何数据存储设备，该数据此后可以由计算机系统(诸如系统210)读取。在一些实施例中，计算机可读介质236可以是可以用于有形地存储期望的信息或数据或指令并且可以由计算机或处理器232访问的任何物理或物质介质。在一些实施例中，计算机可读介质236可以包括硬盘驱动器、网络附加存储(NAS)、只读存储器、随机存取存储器、基于FLASH的存储器、CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD、磁带、其它光学和非光学数据存储设备。在一些实施例中，各种其它形式的计算机可读介质236可以将指令传送或传载到计算机240和/或至少一个用户231，包括路由器、私有或公共网络、或其它传送设备或信道，有线和无线的。在一些实施例中，软件模块238可以被配置为发送和接收来自数据库(例如，来自包括可以包括数据库的数据存储装置237b和数据源237a的计算机可读介质236)的数据，并且软件模块238可以从至少一个其它源接收数据。在一些实施例中，软件模块238中的至少一个可以被配置在系统内以经由在至少一个数字显示器上呈现的至少一个图形用户界面将数据输出到至少一个用户231。

在本发明的一些实施例中，计算机可读介质236可以经由网络接口235a分布在传统计算机网络上，其中可以以分布式方式存储和执行由计算机可读代码实施的系统。例如，在一些实施例中，系统210的一个或多个组件可以被耦合以通过局域网(“LAN”)239a和/或互联网耦合的网络239b(例如，诸如无线互联网)发送和/或接收数据。在一些另外的实施例中，网络239a、239b可以包括广域网(“WAN”)、直接连接(例如，通过通用串行总线端口)或其它形式的计算机可读介质236、或其任何组合。

在一些实施例中，网络239a、239b的组件可以包括任何数量的用户设备，诸如个人计算机，包括例如桌面计算机和/或膝上型计算机，或者通过LAN 239a耦合的任何固定、一般非移动的互联网装置。例如，一些实施例包括通过LAN 239a耦合的至少一个计算机240，其可以被配置用于包括管理员的任何类型的用户。其它实施例可以包括通过网络239b耦合的个人计算机。在一些另外的实施例中，系统210的一个或多个组件可以被耦合以通过互联网网络(例如，诸如网络239b)发送或接收数据。例如，一些实施例包括至少一个用户231，其无线耦合并且经由输入和输出(“I/O”)设备237c访问包括至少一个企业应用238的系统的一个或多个软件模块。在一些其它实施例中，系统210可以使得至少一个用户231能够被耦合以通过LAN 239a经由I/O设备237c访问企业应用238。在一些实施例中，用户231可以包括使用桌面计算机和/或膝上型计算机或通过互联网239b耦合的任何固定、一般非移动的互联网装置耦合到系统210的用户231a。在一些另外的实施例中，用户231可以包括耦合到系统210的移动用户231b。在一些实施例中，用户231b可以使用任何移动计算设备231c无线耦合到系统210，包括但不限于个人数字助理，和/或蜂窝电话、移动电话或智能电话，和/或寻呼机，和/或数字平板电脑，和/或固定或移动互联网装置。

本文描述的形成本发明的一部分的任何操作是有用的机器操作。本发明还涉及用于执行这些操作的设备或装置。可以针对所需的目的专门构造装置，诸如专用计算机。当被定义为专用计算机时，计算机还可以执行不是专门目的的一部分的其它处理、程序执行或例程，同时仍然能够针对专门目的进行操作。替代地，可以通过由存储在计算机存储器、高速缓存中或通过网络获得的一个或多个计算机程序选择性地激活或配置的通用计算机来处理操作。当通过网络获得数据时，数据可以被网络上的其它计算机(例如，计算资源的云)处理。

本发明的实施例还可以被定义为将数据从一个状态变换成另一个状态的机器。数据可以表示物品，其可以被表示为电子信号并且电子操纵数据。在一些情况下，变换后的数据可以被可视地描绘在显示器上，表示从数据的变换得到的物理对象。变换后的数据可以一般地或以使得能够构造或描绘物理和有形对象的特定格式保存到存储装置。在一些实施例中，操纵可以由处理器执行。在这样的示例中，处理器因此将数据从一个事物变换成另一个。更进一步地，一些实施例包括可以由可以通过网络连接的一个或多个机器或处理器处理的方法。每个机器可以将数据从一个状态或事物变换成另一个，并且还可以处理数据、将数据保存到存储装置、通过网络传送数据、显示结果或将结果传递到另一个机器。如本文所使用的，计算机可读存储介质是指物理或有形存储装置(与信号相反)，并且包括但不限于以用于信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据)的有形存储的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除存储介质。

为了本公开的目的，术语“服务器”应当被理解为是指提供处理、数据库和通信设施的服务点。计算设备可以能够发送或接收信号(诸如经由有线或无线网络)，或者可以能够处理或存储信号(诸如在存储器中作为物理存储器状态)，并且因此可以作为服务器操作。因此，能够作为服务器操作的设备作为示例可以包括专用的机架式服务器、桌面计算机、膝上型计算机、机顶盒、组合各种特征(诸如前述设备的两个或更多个特征)的集成设备等。通过示例而非限制的方式，术语“服务器”可以是指具有相关联的通信和数据存储和数据库设施的单个物理处理器，或者它可以是指处理器及其相关联的网络和存储设备、以及支持由服务器提供的服务的操作软件以及一个或多个数据库系统和应用软件的联网或集群复合体。服务器在配置或能力上可以广泛地变化，但是一般服务器可以包括一个或多个中央处理单元和存储器。服务器还可以包括一个或多个大容量存储设备、一个或多个电源、一个或多个有线或无线网络接口、一个或多个输入/输出接口、或一个或多个操作系统(诸如Server、Mac OS X、Unix、Linux和/或任何其它传统操作系统)。

为了本公开的目的，“网络”应当被理解为是指可以耦合设备使得可以交换通信的网络，诸如服务器和客户端设备之间、对等通信、或其它类型的设备之间，包括例如经由无线网络耦合的无线设备之间。网络还可以包括大容量存储，例如诸如网络附加存储(NAS)、存储区域网络(SAN)或其它形式的计算机或机器可读介质。网络可以包括互联网、一个或多个局域网(LAN)、一个或多个广域网(WAN)、有线类型连接、无线类型连接、蜂窝或它们的任何组合。同样地，可以采用不同架构或者可以符合不同协议或与不同协议兼容的子网络可以在较大的网络内互操作。例如，可以使各种类型的设备可用于为不同架构或协议提供互操作能力。作为一个说明性示例，路由器可以提供原本分开且独立的LAN之间的链接。通信链路或信道可以包括例如模拟电话线，诸如双绞线，同轴电缆，包括T1、T2、T3或T4类型线的完整或部分数字线，“综合业务数字网络”(ISDN)，“数字订户线”(DSL)，包括卫星链路的无线链路，或者其它通信链路或信道，诸如对于本领域技术人员可能是已知的。此外，计算设备或其它相关电子设备可以例如诸如经由电话线或链路远程耦合到网络。

为了本公开的目的，“无线网络”应当被理解为将用户或客户端设备与网络耦合。无线网络可以采用单独的自组织网络、网状网络、无线LAN(WLAN)网络、蜂窝网络等。无线网络还可以包括通过无线电链路等耦合的终端、网关、路由器等的系统，这些终端、网关、路由器等可以自由、随机移动或任意组织它们，使得网络拓扑可以改变，有时甚至快速地改变。无线网络还可以采用多个网络接入技术，包括“长期演进”(LTE)，WLAN，无线路由器(WR)网状网，或第二代、第三代、第四代或第五代(2G、3G、4G或5G)蜂窝技术等。网络接入技术可以使得能够进行设备(例如，诸如移动性程度不同的客户端设备)的广域覆盖。例如，网络可以使得能够经由一个或多个网络接入技术(诸如“全球移动通信系统”(GSM)、“通用移动电信系统”(UMTS)、“通用分组无线电服务”(GPRS)、“增强型数据GSM环境”(EDGE)、3GPP LTE、LTE高级、“宽带码分多址接入”(WCDMA)、802.11b/g/n等)进行RF或无线类型通信。无线网络实际上可以包括任何类型的无线通信机制，通过该机制，可以在诸如客户端设备或计算设备的设备之间、网络之间或之内等传递信号。

为了本公开的目的，客户端(或消费者或用户)设备可以包括能够诸如经由有线或无线网络发送或接收信号的计算设备。客户端设备可以例如包括桌面计算机或便携式设备，诸如蜂窝电话、智能电话、显示寻呼机、射频(RF)设备、红外(IR)设备、近场通信(NFC)设备、个人数字助理(PDA)、手持计算机、平板计算机、平板手机、膝上型计算机、机顶盒、可穿戴计算机、组合各种特征(诸如前述设备的特征)的集成设备等。

客户端设备可以在能力或特征方面变化，并且所要求保护的主题旨在覆盖宽范围的潜在变化。启用web的固定或移动设备可以包括被配置为接收和发送网页、基于web的消息等的浏览器应用。浏览器应用可以被配置为接收和显示图形、文本、多媒体等，采用几乎任何传统的基于web的语言。在一些实施例中，可以在HTML5兼容的浏览器中托管/消费本文描述的任何系统的一个或多个服务。然而，其它实施例可以包括将服务在嵌入NVDEC解码器的C#组件中包起来，即，不使用浏览器控件。在一些实施例中，服务呈现支持缩放到/突出显示和/或选取返回选择的标签标识符/名称的API。

注意的是，图1中所描绘和上文所描述的网络架构100仅仅是包括用于监督过程控制和制造信息系统的多层分层架构的系统的示例。还注意的是，图1作为安装的组件(包括软件和物理计算硬件)之间的托管和/或容纳相互关系的逻辑视图而呈现。本文公开的系统适合于几乎任何网络拓扑。例如，本发明的一些实施例可应用于这样的系统：其中配置实用程序和监督过程控制可视化应用两者在链接到受控制的过程的单个计算机系统上运行。此外，尽管可以以特定的次序描述方法操作，但是应当理解的是，其它内务操作可以在操作之间执行，或者可以调整操作使得它们在稍微不同的时间发生，或者可以分布在系统中(其允许以与处理相关联的各种间隔发生处理操作)，只要以期望的方式执行重叠操作的处理。

本领域技术人员将认识到，虽然以上已结合特定实施例和示例描述了本发明，但是本发明不是一定限于此，并且许多其它实施例、示例、使用、修改和与实施例的偏离、示例和使用旨在被本文的说明书和权利要求书所涵盖。

Claims (20)

1.一种服务器系统，包括：

有形地存储在至少一个非暂态计算机可读存储介质上的程序逻辑，所述程序逻辑包括被配置为耦合到网络的至少一个边缘计算设备的边缘逻辑，所述网络包括被配置为将人机界面功能安装到所述至少一个边缘计算设备的云平台；

耦合到所述非暂态计算机可读存储介质的至少一个处理器，其中在由所述至少一个处理器执行所述程序逻辑的至少一部分时，所述至少一个处理器被配置为执行步骤，包括：

从所述网络的所述云平台向所述至少一个边缘计算设备传送人机界面逻辑；

将所述至少一个边缘计算设备配置为人机界面；

耦合数据摄取器并且建立数据连接到所述网络的分布式环境；

操作所述数据摄取器以发现所述至少一个设备并且从所述至少一个设备接收数据；

操作所述人机界面逻辑的至少一个人机界面应用以接收所述至少一个设备的一个或多个当前状态数据；以及

至少部分地基于所述至少一个设备的所述一个或多个当前状态数据，处理对所述网络的至少一部分的至少一个更新的图形可视化。

2.根据权利要求1所述的服务器系统，其中所述至少一个边缘计算设备包括可由所述至少一个处理器执行的软件，所述软件被配置为使得所述至少一个边缘计算设备能够在与所述网络的一个或多个部分连接或断开连接时在本地执行操作。

3.根据权利要求2所述的服务器系统，其中所述操作包括根据从所述至少一个边缘计算设备的数据高速缓存接收的数据分析所述分布式环境的所述至少一个设备的至少一个特性，并且准备人机界面模块以图形显示给至少一个用户。

4.根据权利要求1所述的服务器系统，其中所述网络包括历史库模块，所述历史库模块支持从包括来自所述至少一个设备的时间序列数据的所述分布式环境的数据检索操作，其中所述时间序列数据包括所述一个或多个当前状态数据。

5.根据权利要求1所述的服务器系统，其中所述一个或多个当前状态数据包括所述分布式环境的所述至少一个设备的实时操作数据，并且所述至少一个边缘计算设备包括被配置为准备由所述人机界面逻辑显示的基于所述实时操作数据的图形表示的逻辑。

6.根据权利要求1所述的服务器系统，其中所述一个或多个当前状态数据由一个或多个传感器设备生成，所述一个或多个传感器设备从所述分布式环境的所述至少一个设备测量所述一个或多个当前状态数据。

7.根据权利要求1所述的服务器系统，其中所述网络包括历史库模块，所述历史库模块支持从包括来自所述至少一个设备的时间序列数据的所述分布式环境的数据检索操作。

8.根据权利要求1所述的服务器系统，其中所述分布式环境的所述至少一个设备包括以下中的一个或多个：压力传感器、温度传感器、运动传感器、密度传感器、重量传感器、粘度传感器、加速度计、伺服器、接触器、开关、限位开关、螺线管、马达、阀门、加热器、热交换器、泵、风扇、锅炉、涡轮机、发电机、输送机、螺旋钻、电梯、磨机、钻机、压力机、以及制造装备。

9.一种计算机实现的方法，包括以下步骤：

i)由至少一个边缘计算设备从耦合到网络的云平台的服务器处理器接收人机界面逻辑，所述人机界面逻辑与从耦合到所述网络的分布式环境的至少一个设备接收的数据的本地显示相关联；

ii)使用所述人机界面逻辑的至少一部分，将所述至少一个边缘计算设备配置为人机界面；

iii)使用所述人机界面逻辑的至少一部分，耦合数据摄取器并且建立数据连接到所述网络的所述分布式环境；

iv)使用所述人机界面逻辑的至少一部分，操作所述数据摄取器以发现所述至少一个设备并且从所述至少一个设备接收数据；

v)使用所述人机界面逻辑的至少一部分，操作至少一个人机界面应用以接收所述至少一个设备的一个或多个当前状态数据；以及

vi)使用所述人机界面逻辑的至少一部分，至少部分地基于所述至少一个设备的所述一个或多个当前状态数据，处理对所述网络的至少一部分的至少一个更新的图形可视化。

10.根据权利要求9所述的计算机实现的方法，其中所述一个或多个当前状态数据由一个或多个传感器设备生成，所述一个或多个传感器设备从所述分布式环境的所述至少一个设备测量所述一个或多个当前状态数据。

11.根据权利要求9所述的计算机实现的方法，其中所述人机界面逻辑包括人机界面和人机界面配置数据。

12.根据权利要求9所述的计算机实现的方法，其中步骤(ii)至(vi)中的至少一个在所述至少一个边缘计算设备与所述云平台之间没有可操作的数据连接的情况下操作至少一次。

13.根据权利要求9所述的计算机实现的方法，其中在步骤(vi)之后重复步骤(iv)。

14.根据权利要求9所述的计算机实现的方法，其中所述至少一个边缘计算设备包括可由所述至少一个处理器执行的软件，所述软件被配置为使得所述至少一个边缘计算设备能够在与所述网络的一个或多个部分连接或断开连接时在本地执行操作。

15.根据权利要求9所述的计算机实现的方法，其中所述操作包括根据从所述至少一个边缘计算设备的数据高速缓存接收的数据分析所述分布式环境的所述至少一个设备的至少一个特性，并且准备人机界面模块以图形显示给至少一个用户。

16.根据权利要求9所述的计算机实现的方法，其中所述一个或多个当前状态数据由一个或多个传感器设备生成，所述一个或多个传感器设备从所述分布式环境的所述至少一个设备测量所述一个或多个当前状态数据。

17.根据权利要求9所述的计算机实现的方法，其中所述人机界面逻辑包括被配置为使得能够实现所述至少一个边缘计算设备与所述至少一个设备之间的数据流、而不管所述网络中的一个或多个连接的操作方面如何的逻辑。

18.根据权利要求9所述的计算机实现的方法，其中所述至少一个边缘计算设备包括可由所述至少一个边缘计算设备的处理器执行的软件，所述软件使得所述至少一个边缘计算设备能够在与所述网络的一个或多个部分连接或断开连接时在本地操作。

19.根据权利要求9所述的计算机实现的方法，其中所述网络包括监督控制和数据采集(SCADA)系统，所述监督控制和数据采集(SCADA)系统可操作地耦合到所述云平台和所述分布式环境，并且被配置为在图形用户界面中提供视觉表示，所述视觉表示包括所述一个或多个当前状态数据的显示。

20.根据权利要求19所述的计算机实现的方法，其中所述监督控制和数据采集(SCADA)系统包括所述人机界面逻辑。