CN115345763A - 一种安全控制显示模拟系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的安全控制显示模拟系统，可以包括仿真服务器以及和仿真服务器连接的运行在虚拟操作系统上的安全控制显示模拟装置。其中仿真服务器用于响应于用户的操作指令运行和操作指令相匹配的模拟算法，并将模拟算法的运行结果数据发送至安全控制显示模拟装置。安全控制显示模拟装置包括：图形显示模块、运行控制模块和数据存储模块，数据存储模块用于存储运行结果数据，图形显示模块用于将运行结果数据中的统计数据转换为相应格式的图形进行展示。运行控制模块用于响应于用户的数据处理指令，对数据存储模块中的目标运行结果数据进行处理并生成处理结果数据。实现了对大屏安全控制显示系统的模拟，在降低投入成本的同时能够提高培训效率。

Description

一种安全控制显示模拟系统
技术领域
本发明涉及系统仿真技术领域，具体涉及一种安全控制显示模拟系统。
背景技术
核电DCS系统(分散控制系统)中有大屏安全控制显示系统，其作为核电DCS系统重要的人机接口设备，以触摸屏实现显示和操作，用于控制和显示核电站DCS系统的重要参数。目前在对操作员进行核电DCS系统的大屏安全控制显示系统培训时，需要采购实际的大屏安全控制显示系统的设备进行培训，不仅成本高昂而且在参与培训的操作员较多时，培训效率较低造成操作员的操作熟练程度不高。
发明内容
为了解决现有技术存在的成本高、效率低的问题，本发明提供了一种安全控制显示模拟系统，其具有降低投入成本、提高训练效率等特点
根据本发明具体实施方式提供的一种安全控制显示模拟系统，包括：仿真服务器以及和所述仿真服务器连接的运行在虚拟操作系统上的安全控制显示模拟装置；
所述仿真服务器用于响应于用户的操作指令运行和所述操作指令相匹配的模拟算法，并将所述模拟算法的运行结果数据发送至所述安全控制显示模拟装置；
所述安全控制显示模拟装置包括：图形显示模块、运行控制模块和数据存储模块，所述数据存储模块用于存储所述运行结果数据，所述图形显示模块用于将所述运行结果数据中的统计数据转换为相应格式的图形进行展示；
所述运行控制模块用于响应于用户的数据处理指令，对所述数据存储模块中的目标运行结果数据进行处理并生成处理结果数据，所述数据存储模块还用于存储所述处理结果数据，所述图形显示模块还用于基于所述处理结果数据的数据类型确定所述处理结果数据的展示图形并进行展示。
进一步地，所述安全控制显示模拟装置还包括：趋势数据模块，所述趋势数据模块用于周期性的提取所述模拟算法所表征的工程组态中参数数据的趋势特征；
所述图形显示模块还用于将所述趋势特征以图形的形式进行表示。
进一步地，所述安全控制显示模拟装置还包括：日志生成模块，所述日志生成模块用于获取所述模拟算法运行过程中所产生的运行日志以及所述运行控制模块中的操作日志，并将所述运行日志和所述操作日志存储至所述数据存储模块；
所述图形显示模块还用于响应于用户的日志查看指令，从所述数据存储模块中调取和所述日志查看指令关联的日志信息进行展示。
进一步地，所述安全控制显示模拟装置还包括：身份识别模块，所述身份识别模块用于获取用户的身份信息，并基于所述身份信息确定用户的操作级别；
所述图形显示模块还用于基于所述操作级别展示和所述操作级别相对应的操作选项。
进一步地，所述操作级别至少包括：学员级别和教练级别，在所述操作级别为所述学员级别时，所述图形显示模块用于显示和学员相关联的教学界面；在所述操作级别为所述教练级别时，所述图形显示界面用于显示和教练相关联的各学员的学习内容。
进一步地，所述图形显示界面还用于响应于用户对所述图形显示界面中目标学员的选中操作，展示和所述目标学员相关联的教学内容。
进一步地，所述图形显示模块对所述趋势特征表示至少包括：曲线和表格。
进一步地，所述日志生成模块还用于获取所述模拟算法运行过程中的故障信息，并生成故障日志。
进一步地，所述运行控制模块还用于定时获取所述运行结果数据后，对所述图形显示模块的显示内容进行更新。
进一步地，多个所述安全控制显示模拟装置基于组态功能配置在主机上，以在所述主机上对多个所述运行结果数据进行展示。
本发明所提供的安全控制显示模拟系统，可以包括仿真服务器以及和仿真服务器连接的运行在虚拟操作系统上的安全控制显示模拟装置。其中仿真服务器用于响应于用户的操作指令运行和操作指令相匹配的模拟算法，并将模拟算法的运行结果数据发送至安全控制显示模拟装置。安全控制显示模拟装置包括：图形显示模块、运行控制模块和数据存储模块，数据存储模块用于存储运行结果数据，图形显示模块用于将运行结果数据中的统计数据转换为相应格式的图形进行展示。运行控制模块用于响应于用户的数据处理指令，对数据存储模块中的目标运行结果数据进行处理并生成处理结果数据，其中数据存储模块还用于存储处理结果数据，图形显示模块还用于基于处理结果数据的数据类型确定处理结果数据的展示图形并进行展示。该安全控制显示模拟系统实现了对大屏安全控制显示系统的模拟，以提供模拟机的方式对操作员的大屏安全控制显示系统的培训和考核，在降低投入成本的同时能够提高培训效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是根据一示例性实施例提供的安全控制显示模拟系统的结构图；
图2是根据一示例性实施例提供的安全控制显示模拟系统的另一结构图；
图3是根据一示例性实施例提供的三个模块间的数据交互图；
图4是根据一示例性实施例提供的趋势数据的展示流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1所示，本发明的实施例提供了一种安全控制显示模拟系统，该系统可以包括：仿真服务器1以及和该仿真服务器1连接的运行在虚拟操作系统上的安全控制显示模拟装置2；
其中仿真服务器1用于响应于用户的操作指令运行和操作指令相匹配的模拟算法，并将模拟算法的运行结果数据发送至安全控制显示模拟装置2。
其中安全控制显示模拟装置2包括：图形显示模块201、运行控制模块202和数据存储模块203，数据存储模块203用于存储运行结果数据，图形显示模块201用于将运行结果数据中的统计数据转换为相应格式的图形进行展示。
运行控制模块202用于响应于用户的数据处理指令，对数据存储模块203中的目标运行结果数据进行处理并生成处理结果数据，数据存储模块203还用于存储处理结果数据，图形显示模块201还用于基于处理结果数据的数据类型确定处理结果数据的展示图形并进行展示。
具体的，该安全控制显示模拟系统中的图形显示模块201可采用和核电DCS系统中的大屏安全控制显示系统同样的19英寸的触摸显示屏，在电脑主机上采用虚拟操作系统(虚拟QNX操作系统)为支持平台构建各个模块，实现各模拟功能。触摸显示屏的尺寸满足核电控制室安装人机接口装置的要求，同时其显示精度、触摸反应时间等各项指标均达到了系统控制所要求的标准。在仿真服务器上可运行表征不同系统组态配置的模拟算法，对DCS系统中不同设备所构成的不同的子系统的运行进行模拟，产生各种运行结果数据。其中仿真服务器可为能够运行模拟算法的计算机主机。安全控制显示模拟装置2和仿真服务器1之间通过TCP协议进行数据交互。其中数据存储模块203负责对仿真服务器得到的各类数据的存储、数据查询功能的实现。运行控制模块202可在运行的计算机上进行周期运行、实时数据接收、控制运算、日志处理、报警处理等功能，用户可通过图形显示模块进行相应处理功能的选择，然后运行控制模块会根据用户的选择进行功能的模拟以及数据的处理。图形显示模块201根据运行控制模块的控制信号显示刷新数据、日志显示、查询等功能。图形显示模块201、运行控制模块202和数据存储模块203三个模块之间的数据交互可通过消息队列进行。该安全控制显示模拟系统，可以在同一台主机上通过不同的组态配置，实现对多台大屏安全控制显示系统的模拟，进一步降低了主机的软、硬件采购成本。并可根据需要在操作员的设备上进行安全控制显示模拟系统的移植，方便操作员自行进行学习操作，能有效提高操作员学习的效率。
作为上述实施例可行的实现方式，参照图3所示，图形显示模块201、运行控制模块202和数据存储模块203三个模块之间数据的交互过程，其中数据存储模块203和图形显示模块201之间：图形显示模块201向数据存储模块203发送日志请求、运行数据请求等数据的获取请求，然后数据存储模块203会对图形显示模块201所发送的数据请求进行相应的运行数据、日志数据的应答内容供图形显示模块201进行显示。运行控制模块202和数据存储模块203之间：运行控制模块202向数据存储模块203发送运行数据写入、日志写入等请求，然后数据存储模块203进行相应的写入操作，然后发送运行数据、日志等操作完成的应答。图形显示模块201和运行控制模块202之间：运行控制模块202向图形显示模块201发送显示数据请求、报警数据请求等业务请求，然后图形显示模块201在根据运行控制模块的请求进行成功显示后，会进行显示数据应答、报警数据应答的反馈结果。
其中多个安全控制显示模拟装置基于组态功能配置在主机上，以在主机上对多个运行结果数据进行展示，即在虚拟机上运行该安全控制显示模拟装置，通过组态配置能在一台主机上实现对多个大屏安全控制显示系统的模拟。
为进一步优化该技术方案，参照图2所示在本发明的一些具体实施例中，安全控制显示模拟装置还可包括：趋势数据模块204，其中趋势数据模块204用于周期性的提取模拟算法所表征的工程组态中参数数据的趋势特征。
图形显示模块201还用于将趋势特征以图形的形式进行表示。
其中参照图4所示，趋势数据的处理过程可包括以下步骤：
401、组态解析。
402、周期运行并存储趋势数据。
403、趋势数据显示。
在进行安全控制显示系统的模拟时，趋势数据模块204会根据运行控制模块与仿真服务器中的运行结果数据之间的通信，周期性的获取趋势变量的实时数据，并将数据通过数据存储模块进行保存，同时保存的趋势数据可由图形显示模块进行趋势数据的图形曲线显示或表格显示。
安全控制显示模拟装置还可包括：日志生成模块205，其中日志生成模块205可用于获取模拟算法运行过程中所产生的运行日志以及运行控制模块中的操作日志，并将运行日志和操作日志存储至数据存储模块。
图形显示模块201还用于响应于用户的日志查看指令，从数据存储模块203中调取和日志查看指令关联的日志信息进行展示。
仿真服务器1中的模拟算法在运行时以及用户通过安全控制显示模拟装置在对数据进行操作过程中产生的各种日志信息如运行日志、操作日志、模拟算法运行过程中的故障信息所生成故障日志等信息，数据存储模块可对日志的分类别存储，显示进程实现日志查询、显示功能。日志数据可以通过存储进程将日志数据导出保存，与实际的设备功能一致。
安全控制显示模拟装置还可包括：身份识别模块206，身份识别模块206用于获取用户的身份信息，并基于身份信息确定用户的操作级别。
图形显示模块201还用于基于操作级别展示和操作级别相对应的操作选项。
在具体实施时，当有用户需打开安全控制显示模拟装置使用时，在图形显示模块上会首先展示装置的登录界面，用户在依次输入账户、密码和相应的验证码后。在仿真服务器中会首先会根据用户的账户对用户的操作身份进行识别，确定登录用户为操作员还是教练，然后根据得到的识别结果向用户展示相应的操作界面。
其中操作级别至少包括：学员级别和教练级别，当操作级别为学员级别时，图形显示模块用于显示和学员相关联的教学界面；在操作级别为教练级别时，图形显示界面用于显示和教练相关联的各学员的学习内容。
用户操作级别的设定可通过在系统的配置文件中进行学员和教练角色的配置，通过对配置项的识别即可确定用户的操作级别。并在模拟算法进行初始化时作为不同的模拟站进行初始化，以实现展示不同的操作界面。能大幅降低核电操作员培训的设备采购数量和采购成本。
当用户在进行操作时，图形显示界面还用于响应于用户对图形显示界面中目标学员的选中操作，展示和目标学员相关联的教学内容。
在本发明的另一些具体实施例中，运行控制模块202还用于定时获取运行结果数据后，对图形显示模块的显示内容进行更新。在模拟显示画面时，图形显示模块可根据运行控制模块运行的结果实时或者定时的刷新工程变量的值，如系统状态信息、变量列表显示、自诊断信息等内容。
本发明上述实施例所提供的安全控制显示模拟系统，实现了图形显示、运行控制、数据存储、趋势数据、报警数据、日志功能等功能，使核电站操作员在接近真实画面操作的情况下提高培训效率，熟练操作核电站大屏安全控制显示系统。并能在一台主机上实现对多个大屏安全控制显示系统的模拟。
对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本发明各实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减，各实施例中记载的技术特征可以进行替换或者组合。
本发明各实施例中装置及终端中的模块和子模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的终端，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的终端实施例仅仅是示意性的，例如，模块或子模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个子模块或模块可以结合或者可以集成到另一个模块，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的模块或子模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块或子模块的部件可以是或者也可以不是物理模块或子模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块或子模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块或子模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或子模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块或子模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块或子模块集成在一个模块中。上述集成的模块或子模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块或子模块的形式实现。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件单元，或者二者的结合来实施。软件单元可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种安全控制显示模拟系统，其特征在于，包括：仿真服务器以及和所述仿真服务器连接的运行在虚拟操作系统上的安全控制显示模拟装置；
所述仿真服务器用于响应于用户的操作指令运行和所述操作指令相匹配的模拟算法，并将所述模拟算法的运行结果数据发送至所述安全控制显示模拟装置；
所述安全控制显示模拟装置包括：图形显示模块、运行控制模块和数据存储模块，所述数据存储模块用于存储所述运行结果数据，所述图形显示模块用于将所述运行结果数据中的统计数据转换为相应格式的图形进行展示；
所述运行控制模块用于响应于用户的数据处理指令，对所述数据存储模块中的目标运行结果数据进行处理并生成处理结果数据，所述数据存储模块还用于存储所述处理结果数据，所述图形显示模块还用于基于所述处理结果数据的数据类型确定所述处理结果数据的展示图形并进行展示。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述安全控制显示模拟装置还包括：趋势数据模块，所述趋势数据模块用于周期性的提取所述模拟算法所表征的工程组态中参数数据的趋势特征；
所述图形显示模块还用于将所述趋势特征以图形的形式进行表示。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述安全控制显示模拟装置还包括：日志生成模块，所述日志生成模块用于获取所述模拟算法运行过程中所产生的运行日志以及所述运行控制模块中的操作日志，并将所述运行日志和所述操作日志存储至所述数据存储模块；
所述图形显示模块还用于响应于用户的日志查看指令，从所述数据存储模块中调取和所述日志查看指令关联的日志信息进行展示。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述安全控制显示模拟装置还包括：身份识别模块，所述身份识别模块用于获取用户的身份信息，并基于所述身份信息确定用户的操作级别；
所述图形显示模块还用于基于所述操作级别展示和所述操作级别相对应的操作选项。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述操作级别至少包括：学员级别和教练级别，在所述操作级别为所述学员级别时，所述图形显示模块用于显示和学员相关联的教学界面；在所述操作级别为所述教练级别时，所述图形显示界面用于显示和教练相关联的各学员的学习内容。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述图形显示界面还用于响应于用户对所述图形显示界面中目标学员的选中操作，展示和所述目标学员相关联的教学内容。
7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述图形显示模块对所述趋势特征表示至少包括：曲线和表格。
8.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述日志生成模块还用于获取所述模拟算法运行过程中的故障信息，并生成故障日志。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述运行控制模块还用于定时获取所述运行结果数据后，对所述图形显示模块的显示内容进行更新。
10.根据权利要求1至9任一项所述的系统，其特征在于，多个所述安全控制显示模拟装置基于组态功能配置在主机上，以在所述主机上对多个所述运行结果数据进行展示。
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