CN113326626B - 一种面向用户的系统建模仿真平台及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及系统建模仿真技术领域，具体公开了一种面向用户的系统建模仿真平台及方法。该平台中的设备库模块可响应并为所述平台界面模块提供设备信息数据；所述图元库模块中的设备图元与所述设备库模块中的设备信息数据相匹配，通过在所述平台界面模块中的平台主界面中拖拽设备图元时，可调用所述设备图元所对应的设备信息数据；所述测点库模块可响应为所述平台界面模块提供设备的测点数据；所述运算库模块可响应所述平台界面模块的请求，对设备测点间数据进行运算处理。该平台及方法，基于BS端，通过简单的操作方式构建满足用户需求的系统模型，以实现系统相关参数的实时监督、运算及分析。

Description

一种面向用户的系统建模仿真平台及方法

技术领域

本发明属于系统建模仿真技术领域，具体涉及一种面向用户的系统建模仿真平台及方法。

背景技术

在工业大数据背景下，不少企业或研究机构推出多种多样的面向开发人员的低代码量开发工具，通过数据工程与软件工程的结合，利用软件平台自身的可配置、敏捷性等特点实现低代码开发。然而，尽快这些工具都提出低代码，但其面向开发人员的特性决定了这些工具无法实现无代码，且对不具备软件开发能力的普通工程师不友好。

当然，也有一些软件以客户端的形式能够实现如工艺流程图的绘制、工艺参数的运算、时序数据的治理分析等，但这种面向CS端的软件，必然面临数据接入与实时展示不便利、绘制好的工艺流程图发布不便利等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向用户的系统建模仿真平台及方法，能够满足用户通过简单、便捷的操作，搭建现实中的工艺系统，并完成工艺参数的接入、运算和分析等操作，从而便捷实现对系统的监测和分析。

本发明的技术方案如下：一种面向用户的系统建模仿真平台，该平台包括与平台界面模块均连接的设备库模块、测点库模块、图元库模块以及运算库模块，其中，所述设备库模块可响应并为所述平台界面模块提供设备信息数据；所述图元库模块中的设备图元与所述设备库模块中的设备信息数据相匹配，通过在所述平台界面模块中的平台主界面中拖拽设备图元时，可调用所述设备图元所对应的设备信息数据；所述测点库模块可响应为所述平台界面模块提供设备的测点数据；所述运算库模块可响应所述平台界面模块的请求，对设备测点间数据进行运算处理。

所述平台界面模块可调用运算库模块中的运算符，对所选取的设备任意两个测点数据进行运算，或者对所选取的两个设备间接的不同测点数据进行运算，并将所获得的测点运算数据储存至测点库模块，形成新的测点数据。

所述图元库模块可通过平台界面模块获取设备库模块中的设备信息，并将所述设备信息与图形化的图元进行映射，通过对平台界面模块中平台主界面中的图元操作，实现对所述图元所映射设备信息的调用和操作。

所述图元为各类设备标准化的图形设计，或者用户自行绘制图形为实现对原有图元的替换修改；所述图元模块中的设备图元具有设备组态数据，在所述设备图元所映射的设备达到既定的阈值条件时，所述设备图元可发生颜色和/或位置的改变；或者通过内置的报警模块形成报警信号。

所述设备库模块存储有企业设备的基础信息，所述设备基础信息至少包括设备编码、设备名称、规格型号信息，可直接从企业相关数据库读取，或以固定的数据结构进行录入。

所述测点库模块可响应所述平台界面模块中对拖动至平台主界面上的设备图元测点设置请求，将所述设备图元所匹配的设备预设测点信息数据传输至平台主界面并进行显示；所述测点库模块中的设备测点信息数据包括但不限于测点名称、测点类型、对应的仪表设备、单位、数值范围。

所述测点库模块中的测点数据从PI数据库获取相关数据；或者对所述测点库模块中的测点数据进行修改或增加新的测点或删除原有测点数据。

所述平台界面模块还连接有算法库模块，在所述平台主界面进行测点数据分析操作时，所述平台界面模块调用算法库模块中的相应数据分析算法，对测点的历史数据进行数据分析，并将获得的分析结果数据进行显示或以图形进行展示。

所述运算库模块可响应所述平台主界面对设备图元中测点运算操作的请求，提供响应的运算符对所述设备图元的测点进行运算，并将运算后的测点数据传输至测点库模块进行数据更新；所述运算库模块中的运算符包括基本运算、逻辑运算和三角函数运算。

一种面向用户的系统建模仿真方法，该方法包括：

采集工业场景的设备信息，并建立设备库；

将设备库中的设备信息以图像化方式进行映射，并形成图元库；

构建设备的测点信息数据库，并对在浏览器模式下的平台主界面上所选取的设备图元显示相应设备的测点数据；

在所述平台主界面完成设备图元的选取及设备连接，对所述设备图元中测点间进行数据运算，形成非仪表直接监测的运算结果。

所述对设备图元的选取及设备连接是通过在所述平台主界面中拖拽设备图元库中设备所对应的图元，并根据系统连接流程图将所有的设备图元进行连接，通过调用运算符对设备间所需要计算的测点数据进行运算，获得非仪表仪器可直接监测的测点数据，并将新的测点数据存储并更新测点数据库。

所述完成设备图元中测点的运算后，可对原有测点数据和运算后的测点数据进行分析；通过调用算法对所选取的测点历史数据进行分析，分析所需的算法包括封装在算法库中的傅里叶分析、小波分析和相关性分析算法。

所述设备库中的设备信息至少包括设备编码、设备名称以及规格型号等信息；可以直接从企业的相关数据库直接采集相关数据，或者将工业相关的设备的相关数据信息按照应该的数据格式进行录入。

所述图元库中的图元与所述设备库中的设备相匹配，所述设备图元具有设备的组态信息，并当所述设备达到既定的阈值条件时，设备图元状态可发生颜色和/或位置改变。

所述测点信息数据库是通过采集设备库中每项设备的测点数据而成，所述设备测点数据包括设备测点名称、测点类型、对应的仪表设备、单位、数字范围信息，此外，所述测点数据还包括测点对应的时序数据，包括但不限于历史数据。

本发明的显著效果在于：本发明所述的一种面向用户的系统建模仿真平台及方法，基于BS端，通过简单的操作方式构建满足用户需求的系统模型，以实现系统相关参数的实时监督、运算及分析；该平台及方法能够简单实现系统搭建、数据运算及数据分析，且不需要软件开发人员的代码开发；同时，能够不断丰富运算和算法，方便实现功能的扩展。

附图说明

图1为本发明所述的一种面向用户的系统建模仿真平台示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，一种面向用户的系统建模仿真平台，包括平台界面模块、设备库模块、测点库模块、图元库模块、运算库模块以及算法库模块，其中，平台界面模块与设备库模块相连接，设备库模块可响应平台界面模块的数据传输请求，并将设备库中存储的设备基础信息传输至平台界面模块，用户可通过浏览器模式对传输至平台界面模块的设备基础信息进行查看；设备库模块中的设备基础信息至少包括每个设备编码、设备名称、规格型号等信息，上述设备基础信息数据来源于实际的工业场景，可直接从企业的相关数据库读取，或者以固定的数据格式进行手动录入；

图元库模块与平台界面模块相连接，该图元库模块可通过平台界面模块读取设备库模块中设备基础信息，并以标准图元形成对设备库中设备的图形化映射，此外，用户可对图元库模块中某一设备的图元进行修改，以自行绘制的图形进行替换修改；用户可通过浏览器模式，将在平台界面模块显示的图元进行拖动至主界面时，图元库模块中的设备图元在主界面显示，并读取设备库模块中所映射的设备基础信息，并将该设备基础信息在平台主界面进行显示和处理；图元库模块中的设备图元可增加设备的组态，当设备达到既定的阈值条件时，设备图元状态可发生颜色、位置等方面的改变，或者通过直接相连接的报警模块产生报警信号；

平台界面模块还与测点库模块相连接，该测点库模块可响应平台界面模块中对拖动至平台主界面设备图元的测点设置请求，将设备图元所映射的设备中预设的测点基本信息传输至平台主界面并进行显示，其中，设备库模块中的测点数据来源于实际工业场景，可从企业的相关数据库进行读取，例如从PI数据库进行读取相关数据；用户也可以对测点库模块中设备的测点进行修改或增加新的测点或删除原有测点，每个设备在测点库模块中的测点数据包括测点名称、测点类型、对应的仪表设备、单位、数值范围等基本信息，同时，测点数据还包括测点对应的时序数据，包括但不限于历史数据；例如，针对泵类设备，测点库中针对该泵类设备的测点包括该设备的入口流量、出口流量、入口温度、出口温度、入口压力以及出口压力；

运算库模块与平台界面模块相连接，用户通过在平台主界面对设备图元中的测点进行运算操作时，平台界面模块调用设备图元所对应设备的测点数据，并利用运算库模块中固化的运算符对设备图元中的测点运算进行响应，并将运算结果在平台界面模块中显示，同时，将运算的测点数据信息传输至测点库模块进行数据更新；运算库模块固化的运算符包括基本运算、逻辑运算和三角函数运算等，用户可根据需要，通过编程、封装的方式加入新的运算符；运算库模块可利用自身固化的运算符实现对已有测点的实时数据运算，获得无法通过工艺仪表直接监测的数据，例如通过两个流量测点计算获得两者的差或和等基本运算；通过将不同测点的运算结果作为新的测点并存储在测点库模块中，可供其他场合进行调用；

平台界面模块还与算法库模块相连接，用户在平台主界面进行测点数据分析操作时，平台界面模块调用算法库模块中的相应数据分析算法，对测点的历史数据进行如傅里叶分析、小波分析、相关性分析等，并将获得的分析结果数据进行显示或以图形进行展示；用户可根据需要，通过编程、封装的方式将新的算法固化在算法库模块中；

平台界面模块包括平台主界面面板，上述均与平台界面模块相连接的设备库模块、测点库模块、图元库模块、运算库模块以及算法库模块，在平台主界面面板上均有相应的图像映射，用户通过对上述个模块的拖拽和点击操作，可以实现平台界面模块与上述各模块的数据传输和处理；此外，平台界面面板可直观展示上述各个模块的参数数值，包括但不限于历史数据；用于基于BS端，通过拖拽上述不同模块的图像，完成用户工艺流程图的编辑和调试，并可进行查看、审阅、修改和发布。

一种面向用户的系统建模仿真方法，该方法具体包括如下步骤：

S1、构建设备库；

采集获得工业场景各类设备的基础信息数据形成设备库，每项设备的基础信息至少包括设备编码、设备名称以及规格型号等信息；可以直接从企业的相关数据库直接采集相关数据，或者将工业相关的设备的相关数据信息按照应该的数据格式进行录入；

S2、将设备库中的设备信息进行图像映射，形成图元库；

将设备库中的设备信息与标准化图元或者自主绘制图形进行匹配映射并形成图元库，通过在浏览器模式下的平台主界面选取设备图元，可在平台主界面获取相应设备图元所对应的设备基础信息；此外，每个设备图元可增加设备的组态信息，当设备达到既定的阈值条件时，设备图元状态可发生颜色、位置等方面的改变，或者通过直接相连接的报警模块产生报警信号；

S3、构建设备的测点信息数据库，对所选取的设备图元在浏览器模式下的平台主界面上显示相应的测点数据；

采集获得设备库中的每项设备的测点数据，并将所有设备的测点数据与设备库中的设备数据相匹配，形成设备的测点库；在浏览器模式下的平台主界面上，通过选取并将设备库中所对应的图元拖拽至平台主界面上，从而调用或查看所述设备的测点数据；

设备的测点数据包括设备测点名称、测点类型、对应的仪表设备、单位、数字范围等基本信息，此外，测点数据还包括测点对应的时序数据，包括但不限于历史数据；测点数据库中的测点数据可以从企业的相关数据库进行读取，例如，从PI数据库读取设备的相应测点数据；测点数据可以进行自主修改、删除、增加等操作，实现对测点数据库中测点数据的实时更新维护；

S4、在平台主界面完成设备系统中各个设备图元的连接，并对设备间的测点数据进行运算，并形成新的测点数据；

通过拖拽设备图元库中每项设备所对应的图元，并形成设备系统连接工业流程图，在设备间的测点数据直接引入运算符，实现对所选取测点间数据的运算，以形成新的测点数据，并可将新产生的测点数据存储至测点数据库中，实现对新的测点数据库的完善更新；

测点数据直接的运算符通过调用运算库模块中的运算符进行实现，该运算符包括基本运算、逻辑运算和三角函数运算等，用户可根据需要，通过编程、封装的方式加入新的运算符；

S5、对测点数据进行分析，获得平台主界面系统中各设备测点数据的分析结果；

通过调研算法库中的内置算法对所选取的测点数据进行分析操作，实现对测点历史数据的分析，并将分析结果数据进行显示或以图表形式进行展示；算法库中的数据分析算法包括傅里叶分析、小波分析、相关性分析等，可根据需要，通过编程、封装的方式将新的算法固化在算法库模块中。

Claims (14)

1.一种面向用户的系统建模仿真平台，其特征在于，该平台包括与平台界面模块均连接的设备库模块、测点库模块、图元库模块以及运算库模块，其中，所述设备库模块可响应并为所述平台界面模块提供设备信息数据；所述图元库模块中的设备图元与所述设备库模块中的设备信息数据相匹配，通过在所述平台界面模块中的平台主界面中拖拽设备图元时，可调用所述设备图元所对应的设备信息数据；所述测点库模块可响应为所述平台界面模块提供设备的测点数据；所述运算库模块可响应所述平台界面模块的请求，对设备测点间数据进行运算处理；所述平台界面模块可调用运算库模块中的运算符，对所选取的设备任意两个测点数据进行运算，并将所获得的测点运算数据储存至测点库模块，形成新的测点数据；所述图元库模块可通过平台界面模块获取设备库模块中的设备信息，并将所述设备信息与图形化的图元进行映射，通过对平台界面模块中平台主界面中的图元操作，实现对所述图元所映射设备信息的调用和操作；所述图元为各类设备标准化的图形设计；所述图元模块中的设备图元具有设备组态数据；所述测点库模块可响应所述平台界面模块中对拖动至平台主界面上的设备图元测点设置请求，将所述设备图元所匹配的设备预设测点信息数据传输至平台主界面并进行显示；所述运算库模块可响应所述平台主界面对设备图元中测点运算操作的请求，提供响应的运算符对所述设备图元的测点进行运算，并将运算后的测点数据传输至测点库模块进行数据更新。

2.根据权利要求1所述的一种面向用户的系统建模仿真平台，其特征在于，所述平台界面模块可对所选取的两个设备间接的不同测点数据进行运算，形成新的测点数据。

3.根据权利要求1所述的一种面向用户的系统建模仿真平台，其特征在于，所述图元为用户自行绘制图形为实现对原有图元的替换修改；在所述设备图元所映射的设备达到既定的阈值条件时，所述设备图元可发生颜色和/或位置的改变；或者通过内置的报警模块形成报警信号。

4.根据权利要求1所述的一种面向用户的系统建模仿真平台，其特征在于，所述设备库模块存储有企业设备的基础信息，所述设备基础信息至少包括设备编码、设备名称、规格型号信息，可直接从企业相关数据库读取，或以固定的数据结构进行录入。

5.根据权利要求1所述的一种面向用户的系统建模仿真平台，其特征在于，所述测点库模块中的设备测点信息数据包括但不限于测点名称、测点类型、对应的仪表设备、单位、数值范围。

6.根据权利要求1或5所述的一种面向用户的系统建模仿真平台，其特征在于，所述测点库模块中的测点数据从PI数据库获取相关数据；或者对所述测点库模块中的测点数据进行修改或增加新的测点或删除原有测点数据。

7.根据权利要求1所述的一种面向用户的系统建模仿真平台，其特征在于，所述平台界面模块还连接有算法库模块，在所述平台主界面进行测点数据分析操作时，所述平台界面模块调用算法库模块中的相应数据分析算法，对测点的历史数据进行数据分析，并将获得的分析结果数据进行显示或以图形进行展示。

8.根据权利要求1所述的一种面向用户的系统建模仿真平台，其特征在于，所述运算库模块中的运算符包括基本运算、逻辑运算和三角函数运算。

9.一种如权利要求1所述面向用户的系统建模仿真平台的仿真方法，其特征在于，该方法包括：

采集工业场景的设备信息，并建立设备库；

将设备库中的设备信息以图像化方式进行映射，并形成图元库；

构建设备的测点信息数据库，并对在浏览器模式下的平台主界面上所选取的设备图元显示相应设备的测点数据；

在所述平台主界面完成设备图元的选取及设备连接，对所述设备图元中测点间进行数据运算，形成非仪表直接监测的运算结果。

10.根据权利要求9所述的一种面向用户的系统建模仿真方法，其特征在于，所述对设备图元的选取及设备连接是通过在所述平台主界面中拖拽设备图元库中设备所对应的图元，并根据系统连接流程图将所有的设备图元进行连接，通过调用运算符对设备间所需要计算的测点数据进行运算，获得非仪表仪器可直接监测的测点数据，并将新的测点数据存储并更新测点数据库。

11.根据权利要求9所述的一种面向用户的系统建模仿真方法，其特征在于，所述完成设备图元中测点的运算后，可对原有测点数据和运算后的测点数据进行分析；通过调用算法对所选取的测点历史数据进行分析，分析所需的算法包括封装在算法库中的傅里叶分析、小波分析和相关性分析算法。

12.根据权利要求9所述的一种面向用户的系统建模仿真方法，其特征在于，所述设备库中的设备信息至少包括设备编码、设备名称以及规格型号信息；可以直接从企业的相关数据库直接采集相关数据，或者将工业相关的设备的相关数据信息按照应该的数据格式进行录入。

13.根据权利要求9所述的一种面向用户的系统建模仿真方法，其特征在于，所述图元库中的图元与所述设备库中的设备相匹配，所述设备图元具有设备的组态信息，并当所述设备达到既定的阈值条件时，设备图元状态可发生颜色和/或位置改变。

14.根据权利要求9所述的一种面向用户的系统建模仿真方法，其特征在于，所述测点信息数据库是通过采集设备库中每项设备的测点数据而成，所述设备测点数据包括设备测点名称、测点类型、对应的仪表设备、单位、数字范围信息，此外，所述测点数据还包括测点对应的时序数据，包括但不限于历史数据。