CN117203587A - 曲线区段在过程控制系统中的使用 - Google Patents

Abstract

一种用于过程控制系统的用户终端获得过程控制系统中的过程控制装备的所检测到的物理量(Q)的第一曲线，其中第一曲线包括在各种时间实例处具有物理量(Q)的值的点，提供第一曲线的区段中的点中的至少一个点作为用户可以改变的可操纵点(P1、P2、P3、P4)，从用户接收区段中的可操纵点中的至少一个可操纵点的改变，从而改变第一曲线(C1')的区段，并且应用经改变的第一曲线(C1')的区段作为对过程控制系统中的操作的输入。

Description

曲线区段在过程控制系统中的使用

技术领域

本发明涉及曲线在过程控制系统中的使用。更具体地，本发明涉及一种用户终端和包括这种用户终端的过程控制系统，以及涉及一种用于在过程控制系统中使用曲线的方法、计算机程序和计算机程序产品。

背景技术

过程控制系统的过程工厂的操作员和工程师在日常工作中严重依赖趋势图表中的曲线。该趋势通常是包含多个参数的复杂趋势。

当提到通过趋势搜索时，关键挑战由此产生。用户已经阐述需要将趋势和搜索历史趋势进行比较，以协助诊断、问题解决和优化。在他们的工作中，操作员和工程师就趋势上的特定异常提出的主要问题中的一个主要问题是“这种情况以前发生过吗？”。

US2019/0171775公开了用于允许计算机搜索与用户选定的图形形状相似的图形形状的技术。因此，可以选择图表的区段用于与其他图表进行比较。

在US2020/004741中还对基于曲线的搜索进行了描述。

然而，目前手头的曲线可能并非一个良好的候选曲线以供使用。曲线可能不具有用户正寻找的形状。比如，它可能具有过高或过低的最小值和/或最大值和/或过陡的斜率或过缓的斜率。此外，对于用户在过程控制系统中定位期望的曲线形状可能很麻烦。

在其他领域中，诸如当执行模拟时，曲线也会引起人们的兴趣。

因此，需要关于曲线在过程控制系统中的使用的改进。

发明内容

因此，本发明的一个目的是简化曲线在过程控制系统中的使用。

根据第一方面，该目的由用于过程控制系统的用户终端实现，该用户终端包括处理器，该处理器被配置为：

获得过程控制系统中的过程控制装备的所检测到的物理量的第一曲线，其中第一曲线包括在各种时间实例处具有物理量的值的点，

提供第一曲线的曲线中的点中的至少一个点作为用户可以改变的可操纵点，

从用户接收区段中的可操纵点中的至少一个可操纵点的改变，从而改变第一曲线的区段，并且

应用经改变的第一曲线的区段作为对过程控制系统中的操作的输入。

根据第二方面，该目的通过包括根据第一方面的用户终端的过程控制系统来实现。

根据第三方面，该目的通过用于在过程控制系统中使用曲线的方法来实现，其中该方法在用户终端中执行并且包括：

获得过程控制系统中的过程控制装备的所检测到的物理量的第一曲线，其中第一曲线包括在各种时间实例处具有物理量的值的点，

提供第一曲线的区段中的点中的至少一个点作为用户可以改变的可操纵点，

从用户接收区段中的点中的至少一个可操纵点的改变，从而改变第一曲线的区段，并且

应用经改变的第一曲线的区段作为对过程控制系统中的操作的输入。

根据第四方面，该目的还通过一种用于在过程控制系统中使用曲线的计算机程序来实现，该计算机程序包括计算机程序代码，当在处理器中运行时，该计算机程序代码使得用户终端：

获得过程控制系统中的过程控制装备的所检测到的物理量的第一曲线，其中第一曲线包括在各种时间实例处具有物理量的值的点，

提供第一曲线的区段中的点中的至少一个点作为用户可以改变的可操纵点，

从用户接收上述区段中的可操纵点中的至少一个可操纵点的改变，从而改变第一曲线的区段，并且

应用经改变的第一曲线的区段作为对过程控制系统中的操作的输入。

根据第五方面，该目的还通过一种用于在过程控制系统中使用曲线的计算机程序产品来实现，该计算机程序产品包括具有计算机程序的数据载体，该计算机程序具有根据第四方面的计算机程序代码。

根据上述方面的本发明具有一些优点。由于用户可以创建他或她自己的形状，所以与用户必须在数据库或曲线中定位形状相比，可以更快地定位期望形状。而且，由于期望形状可以由现有形状形成，所以用户达到期望形状所需的努力也可以保持得很低。

过程控制系统中的过程控制装备的所检测到的物理量可以是在该过程控制装备处检测到的物理量。曲线又可以是趋势图表，诸如过程控制系统中的物理量的基于时间的趋势图表。然而，曲线不是局限于这样的趋势，而是可以是过程控制系统中的过程相关值的任何类型的图形可视化。

曲线的可操纵点可以是某个时间点处或用户被允许改变的某个时间实例处的物理量值。可操纵点的物理量值可能是可操纵的。可操纵点的时间实例此外或代替地是可操纵的。

在第一方面的一个变型中，处理器还被配置为从用户接收曲线的区段中的新点和/或接收用户从曲线的区段删除的可操纵点。

在第二方面的相应变型中，该方法还包括：从用户接收曲线的区段中的新点和/接收或用户从曲线的区段删除的可操纵点。

可操纵点可以限定曲线分段的端点，并且所接收到的至少一个可操纵点的改变可以导致至少一个曲线分段的改变。比如，移动点可能会导致它被用来限定的曲线分段正在被改变，这可能是所讨论的曲线分段的斜率的改变。另一方面，删除点可能会导致该点被用来限定的曲线分段的移除或使用新曲线分段对这些曲线分段进行替换。

在第一方面的另一变型中，处理器还被配置为从用户接收对第一曲线的区段的选择，用于实现对第一曲线的区段的改变。

在第二方面的对应变型中，该方法还包括：从用户接收对第一曲线的区段的选择，用于实现对第一曲线的区段的改变。

在第一方面的另一变型中，处理器被配置为在选择两个区段时接收对第一曲线的区段的选择，每个区段都是对应曲线的区段；并且当应用第一曲线的区段时，被配置为在过程控制系统中应用两个曲线的两个曲线区段。

在第二方面的对应变型中，在选择两个区段时接收对第一曲线的区段的选择，每个区段都是对应曲线的区段，并且应用包括：在过程控制系统中应用两个曲线的两个曲线区段。

该应用可以包括：在包括物理量的值的数据库中搜索曲线区段。该搜索可以包括：在具有过程控制系统的物理量的历史曲线的数据库中搜索。备选地或附加地，搜索可以包括：在由其他用户进行的搜索的数据库中搜索。可以根据不同的组来提供结果。然后，第一组可以包括根据与历史曲线的相似性而排序的多个结果，而第二组可以包括与由其他用户进行的搜索中的曲线区段的相似性。

搜索可以包括：在过程控制系统中的相同装备的相同或相似量的数据中搜索曲线区段。备选地，搜索可以包括：在过程控制系统中的另一装备的相同或相似量的数据中搜索经改变的曲线区段，该另一装备可以位于从中获得经改变的曲线区段的装备的上游或下游。此外，搜索可以基于标识与基于距离函数(诸如使用基于z归一化的欧几里得(Euclidean)距离)的经改变的曲线区段的形状相似的形状。

在第一方面的另一变型中，处理器可以被配置为接收对曲线区段的曲线分段的权重的选择，并且搜索曲线分段可以包括：使用针对曲线分段而应用的所选择的权重进行搜索。

在第三方面的对应变型中，该方法还可以包括：接收对曲线区段的曲线分段的权重的选择，并且搜索曲线区段可以包括：使用针对所述曲线分段而应用的所选择的权重进行搜索。

处理器可以附加地执行用户录入的曲线区段与过程控制系统中的其他物理量和/或其他装备的曲线区段的相关性，即，对于与相同或其他装备的相同或相似量不同的物理量和/或装备。然后，处理器可以标识其他物理量和/或其他装备中的一个或多个其他物理量和/或其他装备的一个或多个曲线区段，并且建议用户在这些其他物理量或其他装备中进行搜索。

然后，该方法可以包括：执行用户录入的曲线区段与过程控制系统中的其他物理量和/或其他装备的曲线区段的相关性性，标识其他物理量和/或其他装备中的一个或多个其他物理量和/或其他装备的一个或多个曲线区段，并且建议用户在这些其他物理量或其他装备中进行搜索。

根据另一变型，该应用包括：在过程的模拟中应用曲线区段作为物理量的曲线区段。比如，经改变的曲线区段可以用于对过程控制系统中使用的模型的训练，诸如用于事件(异常)分类器中。

用户终端的处理器可以被配置为实现曲线操作功能，该曲线操作功能包括：

曲线区段选择模块，被配置为获得第一曲线并且可选地还从用户接收对第一曲线的区段的选择，

曲线区段编辑模块，被配置为在区段中提供至少一个可操纵点，并且从用户接收可操纵点中的至少一个可操纵点的改变，以及

曲线区段应用模块，被配置为在过程控制系统中应用经改变的第一曲线的区段。

应当强调，本规范中使用时的术语“包括/包括(comprises/comprising)”用于指定所述特征、整数、步骤或部件的存在，但不排除其一个或多个其他特征、整数，步骤、部件或其组的存在或添加。

附图说明

现在，结合附图对本发明进行更详细的描述，其中：

图1示意性地示出了过程控制系统；

图2示出了过程控制系统中的用户终端的框图；

图3示意性地示出了被用来实现用户终端的曲线操作功能的多个模块；

图4示出了在过程控制系统中使用曲线并且经由用户终端执行的方法中的流程图；

图5示出了对从中对操作的输入正在进行的显示器的区域的选择，该区域包括第一曲线、第二曲线和第三曲线的曲线区段；

图6示出了第一曲线的曲线区段，该曲线区段包括第一曲线分段、第二曲线分段和第三曲线分段以及第一可操纵点、第二可操纵点、第三可操纵点和第四可操纵点，该第一曲线区段已经由用户改变；

图7示出了由用户进行的第三曲线分段的第一改变；

图8示出了用户如何使用单个新的曲线分段替换第一曲线的第一曲线分段和第二曲线分段；

图9示出了具有全部可以由用户改变的第一曲线分段、第二曲线分段、第三曲线分段、第四曲线分段和第五曲线分段以及第一可操纵点、第二可操纵点、第三可操纵点、第四可操纵点、第五可操纵点和第六可操纵点的另一曲线的曲线区段；

图10示出了用户如何选择要在过程控制系统中被应用作为操作的输入的第一曲线分段和第五曲线分段，同时省略应用第二曲线分段、第三曲线分段和第四曲线分段；

图11示出了关于第一物理量的由用户进行以用作对过程控制系统中的操作的输入的第一曲线的曲线区段的第三曲线分段的第一改变，以及关于与第一物理量有关的第二物理量的以用作对过程控制系统中的操作的输入的第一曲线的曲线区段的第三曲线分段的第二改变；

图12示出了具有用于与搜索的例示结果一起搜索的第一曲线分段、第二曲线分段和第三曲线分段的第一曲线的曲线区段的使用以及用户对搜索结果中的一个搜索结果的选择以供进一步使用；

图13示出了已经与用于执行操作的套索工具组合的两个曲线；以及

图14示出了具有执行曲线操作功能的计算机程序的形式为CD ROM盘的计算机程序产品。

具体实施方式

在以下描述中，出于解释而非限制的目的，阐述了特定细节，诸如具体架构、接口、技术等，以便提供对本发明的全面理解。然而，对于本领域技术人员而言，显而易见的是，本发明可以在偏离这些特定细节的其他实施例中实践。在其他实例中，省略了对公知设备、电路和方法的详细描述，以免使用不必要的细节模糊对本发明的描述。

本发明通常涉及一种过程控制系统，更具体涉及在过程控制系统中使用用于各种操作的曲线。曲线可以是基于时间的趋势。然而，它不是局限于这样的趋势，而是可以是过程相关值的任何类型的图形可视化。

图1示意性地示出了用于控制工业过程或工业过程的一部分的过程控制系统10。典型的过程是发电、输电、配电和供应过程，水净化和分配过程，石油和天然气生产和分配过程，石化、化工、制药和食品过程，以及纸浆和纸张生产过程。这些只是其中可以应用系统的过程的一些示例。存在无数其他过程。通常，这种系统中可能存在一个或多个控制器，该一个或多个控制器具有用于控制一个或多个过程控制装备的一些本地软件。过程控制装备可以包括影响或测量技术过程的不同特性的设备。过程控制装备可以比如为泵、电机、阀门等。过程或过程的一部分可以经由服务器控制，然后服务器通常与控制器通信以提供本地控制。过程可以通过与服务器通信的操作员终端或工作站进行监测。这种工作站或操作员终端也是用户终端的一种形式。

在图1中，系统10因此包括连接到第一总线B1的一些用户终端UT1 12、UT2 13和UT3 14。此外，还存在第二总线B2，并且第一总线B1与第二总线B2之间连接有具有用于控制过程的控制功能的服务器16和具有关于过程控制装备的数据(诸如关于过程控制装备的物理量的数据)的数据库18。第二总线B2上还连接有用于在系统10中提供本地控制的控制器20(过程控制器或可编程逻辑控制器PLC)。

在该图中，仅提供了一个控制器20。然而，应当认识到，系统10中可能存在更多个控制器。然后，控制器20连接到一个或多个过程控制装备。作为示例，控制器20被示为连接到过程区段PS19中的用于控制工业过程的一部分的过程控制装备，该过程区段19包括通向罐25的第一入口管道和离开罐25的第二出口管道。在第一管道中设有将流体泵送到第一管道中的泵22以及第一阀门24。在罐25中设有两个液位传感器26和28，并且在出口管道中设有流量计30和第二阀门32。在罐25中还存在温度传感器29。管道、罐、阀门和传感器是过程控制装备的示例。液位传感器26和28测量物理量液体体积，温度传感器测量物理量液体温度，流量计30测量液体的物理量体积流速。控制器20可以从泵22、液位传感器26和28以及温度传感器29接收控制输入值，并且通过控制第一阀门24基于这些控制输入值来调节罐25中的液位。它还从流量计30和温度传感器29接收控制输入值，并且控制用于调节输出流体流动的第二阀门32。上文所描述的控制仅仅是过程控制示例中的一个控制类型的示例。应当认识到，若干不同的其他类型的控制是可能的，并且可以测量若干其他类型的物理量。比如，还可以测量压力。因此，上文所描述的过程控制装备也仅仅是可以使用的过程控制装备的示例。

图2示意性地示出了第一用户终端UT1 12的一种实现方式。存在处理器34和具有计算机程序指令42的数据存储装置40，该计算机程序指令42当由处理器34执行时，实现曲线操作功能或曲线操作程序。还存在输入/输出(I/O)接口38，用于与过程控制系统中的其他实体进行通信，更具体地，用于与服务器16和/或数据库18进行通信。最后，存在包括显示器D 37的用户接口UI 36，用于向诸如操作员之类的用户显示关于过程和过程控制系统的信息。显示器37可以是允许用户输入数据和命令的触摸屏显示器。应当认识到，用户接口36可以此外或代替地包括允许用户输入的其他装置，诸如鼠标或轨迹球、键盘或小键盘。

图3示意性地示出了用于实现曲线操作功能COF 44的一些模块。存在曲线区段选择模块CSS 46、曲线区段编辑模块CSE 48、曲线区段应用模块CSA 50，这些模块通过处理器34和计算机程序指令42来实现。

在过程控制系统中，用户通常感兴趣的是查看与过程控制装备相关联的所检测到或所测量到的物理量的曲线，即，已经在过程控制装备处检测到的物理量的曲线，其中曲线可以是当前检测到的量的曲线或历史曲线。对于用户而言，可能由于多种原因而对曲线的区段感兴趣。可能令人感兴趣的是在其他地方(诸如在相同曲线的其他区段中或在相同或其他过程控制装备中的相同或相关量的曲线中)找到相同或相似的形状。

而且，这样的曲线通常是包含多个参数的复杂曲线。

当提到通过曲线进行搜索时，关键挑战由此产生。用户阐述需要比较趋势和搜索历史趋势，以协助诊断、问题解决和优化。在他们的工作中，用户就趋势上的特定异常提出的主要问题中的一个主要问题是“这种情况以前发生过吗？”。虽然一些工具提供了一些特征来回答这个问题，但交互通常受限，并且在一些情况下，包括多个步骤，使得这很耗时。

因此，当执行搜索时，使用曲线区段可能令人感兴趣。然而，它们也可能在其他应用中(诸如在模拟中)令人兴趣。

比如，如果查看图1中的罐25的过程控制装备，则用户可能想要查看曲线，该曲线描绘了不同时间点或时间实例处的罐中液体的温度以及系统中的另一罐(诸如比如位于罐25上游或下游的另一罐)中相同或另一液体的温度。

因此，使用曲线形状作为一些操作(诸如在数据库18中搜索或执行模拟)的输入可能令人感兴趣。然后，可以使用所测量到或所检测到的物理量(诸如体积、压力和/或温度)的曲线。比如，可能令人感兴趣的是了解是否可以在其他地方(诸如在显示过程控制装备的物理量的曲线的其他部分中或在相同或不同工厂中的其他过程控制装备的类似曲线中)找到正在被显示的曲线形状。

然而，目前手头的曲线可能不具有用户需要的特点。比如，它可能具有太高或太低的最小值和/或最大值或过高或过低的斜率。此外，用户在过程控制系统中定位这种期望曲线形状可能很困难、耗时和麻烦。定位要用作输入的期望曲线形状可能包括：在数据库中对相同或其他装备进行广泛搜索。

本公开的各方面旨在改进这种情形。

现在，参考图4、图5和图6来描述这些，其中图4示出了在过程控制系统中使用曲线的方法中的一些方法步骤的流程图，图5示出了已经在截图动作中获得的三个不同曲线的三个区段，并且图6示出了曲线区段中的第一曲线区段的改变以便获得要在诸如搜索或模拟之类的操作中使用的曲线区段。

曲线操作功能可以使用适当图标来激活。依据用户终端，激活模式可以是点击(基于鼠标)、轻敲(基于触摸)或类似的。

在激活之后，曲线获得功能46的曲线区段选择模块44可以获得过程控制系统10中的过程控制装备的所检测到的物理量Q的曲线(S100)，其中曲线包括在不同时间点(即，在不同时间实例)处具有物理量的值的点。获得可以通过多种方式实现。

曲线可以是正在显示器37上显示的来自数据库18的所检测到的物理量的历史曲线。作为备选方案，曲线可以是当前检测到的物理量的曲线，因此该量可以是正在显示器37上显示的“实时”量或在线量。如果该量是历史量，则用户可以沿着曲线的时间轴移动，以便在不同的历史时间点处示出曲线。在“实时”电流量或“在线”电流量的情况下，用户可以选择冻结显示器，使得在冻结时间点附近的曲线的各部分可以被用作对操作的输入。

然后，用户可以比如通过截图当前正在被显示的曲线的一部分来选择曲线或曲线区段的一部分，因此当前正在被显示的该部分可以是选定历史时间间隔或冻结时间点附近的间隔。还可以突出显示用户可能想要使用的曲线。

可以基于截图来进行选择。用户可以截图包含感兴趣参数或物理量的任何曲线。当被激活时，曲线区段选择模块46可以提供形式为箭头的标记。用户可以点击并拖动标记，以在期望的操作输入区域A周围形成诸如正方形之类的多边形。可以根据需要调整多边形的大小。操作输入区域A可以在视觉上与屏幕的其余部分不同，以帮助用户注意到他或她选择的区域。在图5的示例中，用户已经将区域A放置在三个曲线C1、C2和C3的三个区段附近。然后，区域A中的任何曲线区段都可以由操作员选择作为要在随后的操作中使用(诸如正在在基于曲线的搜索中使用)的曲线区段。

当选择截图选项时，曲线区段选择模块44可以突出显示视图可以用作输入的部分。这取决于系统的保真度。在最基本的实现方式中，可以作为到操作的输入的曲线将以视觉方式被突出显示。

虽然关键方面是选择曲线区段，但截图选项还可以用于选择其他元素，包括但不限于过程值、装备或表格。所有形式的视觉突出显示都是可能的，包括但不限于颜色、形状、阴影或透明度。

这解决了用户可能具有的关于他或她可以使用接口的哪些部分作为到期望操作的输入的任何可能歧义。

因此，曲线区段选择模块46可以从用户接收对用于执行上述操作的曲线的区段的选择，S110。如之前所提及的，用户可以选择曲线区段中的一个曲线区段，比如，通过截图他或她可能想要在期望操作中使用的区段。还可以将箭头放置在曲线区段上以便选择曲线区段。在本示例中，用户选择第一曲线C1的被围合在区域A中的区段，该选择由曲线区段选择模块46接收。

由于过程控制行业的趋势可能为人口密集式，所以可能需要选择细化。在其中若干参数都被绘制在同一图表上的情况下，对于用户来说截图确切区域可能是具有挑战性的。选择细化旨在解决这一挑战。

选择细化提供了对所截图的区域A及其周围的修改。曲线区段选择模块46解释截图并且提供了使用文本、滑动条、复选框或类似手段来修改要使用的曲线区段的方式。细化还可以通过调整截图边界的大小来完成。由此，用户可以通过选择或移除一个或多个曲线并且确定时间范围来微调输入。

这里，应当认识到，还可以针对选择添加其他辅助，诸如允许曲线的物理量在其内发生变化的最大值水平LH和最小值水平LL。

这样，用户因此可以选择描绘过程控制装备的物理量的时间依从性的曲线的曲线区段，以在过程控制系统中用作到操作的输入，其中作为示例，选择罐25中的温度的第一曲线C1的区段。

然而，如之前所提及的，所选择的曲线区段可能不像用户期望的那样与期望曲线区段类似。因此，用户可能想要在曲线区段被用于过程控制系统10中的操作之前改变曲线区段。

用户想要使用的曲线形状可能不在用户可用的视图中。用户被允许将基本曲线编辑为假设形状，并且在期望操作中使用它，而非导航到其中存在这种曲线形状的时间点。

由于这个原因，曲线区段编辑模块48使或提供第一曲线C1的区段中的至少一个点以及可能所有点作为可操纵点(S120)，使得用户可以将将基本曲线改变或编辑为假设形状并且在操作中使用它。因此，曲线的可操纵点可以是在某个时间点或某个时间实例处允许用户改变的物理量值。在图6中，对于显示依赖于时间T的数量Q的第一曲线，已经使三个这样的可操纵点P1、P2和P3可视化。还有第四个这样的点P4，该点P4隐藏在用户所使用的箭头下方。此外，还有三个不同的示例性曲线区段。第一点P1与第二点P2之间存在第一曲线分段C1'_A，第二点P2与第三点P3之间存在第二曲线分段C1'_B，第三点P3与第四点P4之间存在第三曲线分段C1'_C。由此，第一可操纵点P1和第二可操纵点P2形成第一曲线分段C1'_A的第一端点和第二端点，第二可操纵点P2和第三可操纵点P3形成第二曲线分段C1'_B的第一端点和二端点，而第三可操纵点P3和第四可操纵点P4形成第三曲线分段C1'_C的第一端点和第二端点。

因此，用户可以使用曲线C1上的系统生成的点作为手柄来编辑其形状。该修改可能在视觉上不同，用于让用户知道该形状是假设输入而非基于控制系统数据的真实趋势。曲线区段编辑模块48可能需要由用户激活，以便能够执行曲线编辑。然而，曲线编辑还可以在默认情况下可用。

因此，曲线区段编辑模块48等待来自用户的输入，该输入可以包括：操纵曲线的可操纵点P1、P2、P3和P4中的一个或多个可操纵点。可操纵点的物理量值可以是可操纵的。因此，用户可以增加或减少物理量Q的值。此外，可操纵点的时间值可以是可操纵的。因此，用户此外或代替地可以在时间上向前或向后调整值的时间。

此外，用户可以向曲线区段添加点或从曲线区段删除点。因此，曲线区段编辑模块可以从用户接收第一曲线的区段中的新点和/接收或用户从曲线区段中删除的可操纵点。因此，可操纵点可以被删除和/或点可以被添加到曲线区段。

改变至少一个可操纵点可能会导致改变至少一个曲线分段。然后，移动点可能会导致它被用来限定的曲线分段正在改变，曲线分段的斜率可能改变。比如，删除点可能会导致该点被用来限定的曲线分段的移除或使用新曲线分段替换这些曲线分段。

因此，曲线区段编辑模块48接收曲线区段的用户改变(S130)。曲线区段编辑模块48由此从用户接收可操纵点P1、P2或P3中的至少一个可操纵点的改变。从而改变了第一曲线的区段。因此，用户改变导致产生经改变的曲线区段C1'。

用户可以选择应用曲线区段作为过程控制系统中的操作中的输入，比如，通过按下专用按钮，诸如按钮“应用”。这可以触发曲线区段应用模块50应用经改变的曲线区段C1'作为到过程控制系统中的操作的输入(S140)。

图7至图10示出了其中根据上述原理可以改变曲线区段的不同方式。

比如，用户可以在量的数量及其时间点方面改变第四点。这也可以意味着第三曲线分段C1'_C被改变为具有如图7所示的新的第四点P4'的第一新的第三曲线分段C1'_C'，该改变可以通过用户使用电子笔在第一用户终端12的显示器37上绘制具有新的第四点P4'的第一新的第三曲线分段C1'_C'来进行。可以看出，第三曲线分段C1'_C的斜率以及长度可以由此改变。

作为另一示例，用户可以删除第二点P2，这可能会导致使用单个新的曲线分段C1'_AB'替换第一曲线分段C1'_A和第二曲线分段C1'_B，如图8所示。此外，这种改变可以通过用户使用电子笔来绘制单个新的曲线分段C1'_CAB'来进行。在这种情况下，第二点P2被忽略，其可以被使用以便了解如果某个事件没有发生则过去可能会发生什么，该事件与第二点的物理量Q的值相关联。

在图9和图10中，给出了与另一曲线的另一曲线区段相关的另一示例，该另一曲线区段包括通过第一可操纵点P1、第二可操纵点P2、第三可操纵点P3、第四可操纵点P4、第五可操纵点P5和第六可操纵点P6限定的第一曲线分段C1'_A、第二曲线分段C1'_B、第三曲线分段C1'_C、第四曲线分段C1'_D和第五曲线分段C1'_E。第一可操纵点P1和第二可操纵点P2形成第一曲线分段C1'_A的第一端点和第二端点，第二可操纵点P2和第三可操纵点P3形成第二曲线分段C1'_B的第一端点和第二端点，第三可操纵点P3和第四可操纵点P4形成第三曲线分段C1'_C的第一端点和第二端点，第四可操纵点P4和第五可操纵点P5形成第四曲线分段C1'_D的第一端点和第二端点，而第五可操纵点P5和第六可操纵点P6形成第五曲线分段C1'_E的第一端点和第二端点。

图10示出了用户如何选择应用第一曲线分段C1'_A和第五曲线分段C1'_E作为到过程控制系统中的操作的输入，而第二曲线分段C1'_B、第三曲线分段C1'_C和第四曲线分段C1'_D则已经被省略而不被应用。如果在过程中在第二点P2处发生第一事件、在第三点P3处发生第二事件、在第四点P4处发生第三事件以及在第五点P5处发生第四事件，则如果用户想要从第二点P2处的第一事件中调查导致第五点P5处的第四事件的原因，可以进行该选择。因此，在第三点P3和第四点P4处的第二事件和第三事件被忽略，第二曲线区段C1'_B、第三曲线区段C1'_C和第四曲线区段C1'_D也是如此。

应用经改变的曲线区段C1'的一种方式是在过程控制系统的数据库中搜索该曲线区段，该数据库包括所检测到的物理量Q的值。因此，应用可以包括：使用曲线区段用于使用曲线区段应用模块50的搜索引擎在数据库18中进行搜索。

用户可以使用经改变的曲线的区段作为搜索查询。然后，搜索可以是搜索由与用于区域的时间步长相对应的时间步长分隔的物理量的值的序列。然后，可以搜索从中获得曲线的过程控制装备的物理量的曲线区段。从而可以在从中获得第一曲线的过程控制系统中的相同装备的相同或相似量的数据中对曲线区段进行搜索。备选地，可以在过程控制系统中对另一过程控制装备(诸如相同或类似类型的装备)的相同或相关的物理量进行搜索。因此，可以在过程控制系统中的另一装备的相同或相似量的数据中对经改变的曲线区段进行搜索。该搜索还可以是在从中获取曲线的装备的上游或下游的装备中的搜索。

比如，搜索可以包括：基于距离函数(例如，基于z归一化的欧几里得距离)来从历史数据中标识类似事件。然后，针对所调查的历史数据的每个集合，可以产生基于距离的简档。

此后，可以向用户显示结果，比如，按照相关性次序。如果使用距离函数，则所找到的曲线可以比如根据它们与经改变的曲线区段C1'的距离来排序。

因此，可以使用曲线区段作为搜索的输入。由于用户可以创建他或她自己的形状，所以与用户必须在数据库中定位形状相比，定位期望形状可以更快。而且，由于期望形状可以由现有形状形成，所以用户达到期望形状所需的努力可以保持得很低。

此外，关于不同的物理量和/或装备，可以使用曲线区段的不同变化。

图11示出了一个这种示例，其中针对第一量Q1使用第一改变的第四点P4'第三分段已经改变为第一新的第三分段C1'_C'，并且针对第二量Q2使用第二改变的第四点P4”第三分段已经改变为第二新的第三分段C1'_C”，其中如果在之前给出的示例中，第一量Q1是温度，则第二量Q2可以作为示例是压力。

在这种情况下，在搜索中还可以给予曲线区段的一部分较高的权重。曲线区段编辑模块48由此可以接收对曲线区段的曲线分段的权重的选择，并且搜索曲线区段然后还可以包括其中针对曲线分段应用所选择的权重的搜索。作为示例，在搜索中，第二曲线分段C1'_B被给予这样较高的权重，这通过该分段比其他分段更粗来指示。

此外，一个或两个这样的曲线区段可以被保存作为场景，并且稍后在模拟中使用，比如，用于过程控制系统的模型的训练，如用于事件(异常)分类器。注释还可以被添加到这种场景中。

此外，曲线区段应用模块50的搜索引擎可以在不同的曲线组或曲线区段组中执行搜索。该搜索可以包括在具有过程控制系统的物理量的历史曲线的数据库中的搜索。备选地或附加地，搜索可以包括由其他用户进行的搜索的数据库中的搜索。正在被搜索的第一曲线组可以是具有历史曲线的数据库中的历史曲线组，而正在被搜索的第二曲线区段组可以是由其他用户进行的搜索的数据库中的组。然后，可以根据不同的组来提供结果。然后，第一组可以包括根据数据科学上下文(即，在与现有曲线的相似性的上下文中)的一些经排序的结果，而第二组可以包括与其他用户进行的搜索的相似性。

此外，可以向用户呈现要搜索的其他物理特性和/或装备的建议。

曲线区段应用模块50的搜索引擎可以比如执行用户录入的曲线区段与过程控制系统中的其他物理量和/或其他装备的曲线区段的相关性，并且标识一个或多个其他物理量和/或其他装备的一个或多个曲线区段并且向用户建议在这些其他物理量和/或其他装备之中搜索。

还可以基于搜索结果中的一个搜索结果来执行其他搜索。如图12所示，在图6所示的曲线区段上进行的搜索可以在相似曲线区段列表中提供结果，其中第一曲线区段C_A表示第一相似事件，第二曲线区段C_B表示第二相似事件，并且第三曲线区段C_C表示第三相似事件。然后，用户可以选择这些曲线区段中的一个曲线区段用于进一步搜索。作为示例，用户在这里选择了与第二类似事件相对应的第二曲线区段C_B。

如之前所提及的，还可以使用曲线区段作为搜索以外的其他类型的操作中的输入。比如，可以将它用作到模拟的输入。因此，物理量Q的曲线区段可以用于工业过程的模拟。曲线形状C1'比如可以被引入作为所讨论的过程控制装备的物理量或相同或相似类型的另一过程控制装备的物理量的曲线形状，以便调查如果过程控制装备的物理数量具有曲线区段的外观，则过程控制系统将如何反应。因此，该曲线可以用于模拟，诸如用于先前所描述的异常分类器。用于模拟的软件作为示例可以被存储在用户终端存储器40中并且在用户终端处理器34的控制下执行。然而，其他位置也是可能的。比如，可以在第一总线B1与第二总线B2之间连接有模拟服务器。

因此，可以看出，曲线形状可以用于一些不同的操作。

此外，还可以对两个曲线执行联合操作，其中一个或两个曲线可以根据先前所描述的原理进行改变。这可以使用由曲线区段选择模块46实现的所谓套索特征来完成。

套索特征是可选的，被用来标识两个或更多个趋势之间的关系。操作员可以使用由曲线区段选择模块46提供的套索工具来循环通过并连接两个曲线。然后，操作员可以在期望操作中使用这两个曲线的组合。关于搜索，用户可以选择他或她是想要了解相关性还是搜索两个曲线同时出现的时间(‘AND’选项)。自然地，曲线区段中的一个或两个曲线区段也可以根据上文所描述的原理来进行改变。

在实践中，套索工具可以起到截图的作用，但它具有灵活边界，而非多边形边界，该灵活边界帮助将同一曲线的不同部分甚至两个不同的曲线连接在一起。激活套索是截图的自然延伸。在这种情况下，从用户对曲线的区段的选择被接收作为用户经由曲线区段选择模块46对两个区段进行的选择的一部分，其中每个区段是对应曲线的区段。图13中针对第一曲线C1和第二曲线C2例示了使用套索L的套索捕捉。可能的实现方式包括结合点击和拖动的专用按键按压、图标激活或多触摸输入。

然后，曲线区段应用模块50应用由过程控制系统中的曲线区段选择模块46选择的两个曲线C1和C2的两个曲线区段，可能是在一个或两个曲线都已经发生了改变之后。

已经提出了交互的集合，这些交互提高了(诸如在加工工业中搜索操作员、过程工程师和其他相关利益相关者)操作的有效性。它包括一些交互：截图、突出显示可以被截图的部件、选择细化、曲线形状细化和基于套索的多变量搜索。

本文中所提出的各方面旨在保护交互隐喻，而与软件平台或实现方式无关。交互可以在诸如监测器键盘组合之类的基于屏幕的设备、诸如平板计算机之类的触摸设备、面板或甚至移动电话上实现。因此，存在可以实现用户终端的若干方式。

如之前所提及的，用户终端可以以具有相关联的程序存储器的处理器的形式提供，该相关联的程序存储器包括用于实现曲线操作功能的计算机程序代码。

计算机程序还可以是计算机程序产品，比如，形式为携带具有计算机程序代码的这种计算机程序的计算机可读存储介质或数据载体，如CD ROM盘或记忆棒，该计算机可读存储介质或数据载体当被加载到处理器中时实现上述曲线操作功能。图14中示意性地示出了形式为具有上述计算机程序代码42的CD ROM盘54的一种这样的计算机程序产品。

虽然已经结合目前被认为是最实用和优选的实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施例，相反，旨在覆盖各种修改和等同布置。因此，本发明仅受以下权利要求的限制。

Claims (17)

1.一种用于过程控制系统(10)的用户终端(12)，所述用户终端(12)包括处理器(34)，所述处理器(34)被配置为：

获得所述过程控制系统(10)中的一件过程控制装备(25)的所检测到的物理量(Q)的第一曲线(C1)，所述第一曲线(C1)包括在各种时间实例处具有所述物理量的值的点，

提供所述第一曲线的区段中的所述点中的至少一个点作为用户能够改变的可操纵点(P1、P2、P3、P4；P1、P2、P3、P4、P5、P6)，

从所述用户接收所述区段中的所述可操纵点(P4'；P4”；P2；P3、P4)中的至少一个可操纵点的改变，从而改变所述第一曲线(C1')的所述区段，并且

应用所述第一曲线(C1')的经改变的区段作为对所述过程控制系统中的操作的输入。

2.根据权利要求1所述的用户终端(12)，其中所述可操纵点的所述物理量值是可操纵的。

3.根据权利要求1或2所述的用户终端(12)，其中所述可操纵点的所述时间实例是可操纵的。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的用户终端(12)，所述处理器还被配置为从所述用户接收所述曲线的所述区段中的新点和/或接收用户从所述曲线的所述区段中删除的可操纵(P3、P4)点。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的用户终端(12)，其中所述可操纵点(P1、P2、P3、P4；P1、P2、P3、P4、P5、P6)限定曲线分段(C1'_A、C1'_B、C1'_C；C1'_A、C1'_B、C1'_C、C'_D)的端点，并且所接收到的至少一个可操纵点(P4；P2；P2、P3)的改变导致至少一个曲线分段(C1'_C'；C1'_AB'；C1'_B、C1'_C、C1'_D)的改变。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的用户终端(12)，所述处理器还被配置为从所述用户接收对所述第一曲线的所述区段的选择，用于实现对所述第一曲线的所述区段的改变。

7.根据权利要求6所述的用户终端(12)，其中所述处理器被配置为在选择两个区段时接收对所述第一曲线的所述区段的所述选择，每个区段都是对应曲线的区段，并且当应用所述第一曲线的所述区段时，所述处理器被配置为在所述过程控制系统中应用所述两个曲线的两个曲线区段。

8.根据权利要求6或7所述的用户终端(12)，其中所述应用包括：在所述过程控制系统的数据库中搜索所述曲线区段，所述数据库包括所述物理量的值。

9.根据从属于权利要求5时的权利要求8所述的用户终端(12)，其中所述处理器被配置为接收对所述第一曲线的所述区段的曲线分段(C1'_B)的权重的选择，其中搜索所述曲线区段包括：使用针对所述曲线分段(C1'_B)应用的所选择的权重进行搜索。

10.根据权利要求8或9所述的用户终端(12)，其中在所述过程控制系统中的同一件装备的相同或相似量的数据中对所述曲线区段进行搜索。

11.根据权利要求8或9所述的用户终端(12)，其中在所述过程控制系统中的另一件装备的相同或相似量的数据中对经改变的曲线区段进行搜索。

12.根据权利要求1至7中任一项所述的用户终端(12)，其中应用包括：在所述过程的模拟中，应用所述曲线区段作为所述物理量的曲线区段。

13.根据权利要求1至7或12中任一项所述的用户终端(12)，其中应用包括：在对用于所述过程控制系统的模型的训练中使用所述经改变的曲线区段。

14.一种包括根据前述权利要求中的任一项所述的用户终端的过程控制系统。

15.一种用于在过程控制系统中使用曲线的方法，所述方法在用户终端(12)中被执行并且包括：

获得(S100)所述过程控制系统(10)中的一件过程控制装备(25)的所检测到的物理量(Q)的第一曲线(C1)，所述第一曲线(C1)包括在各种时间实例处具有所述物理量的值的点，

提供(S120)所述第一曲线的区段中的所述点中的至少一个点作为用户能够改变的可操纵点(P1、P2、P3；P4；P1、P2、P3、P4、P5、P6)，

从所述用户接收(S130)所述区段中的所述可操纵点(P4'；P4”；P2；P3、P4)中的至少一个可操纵点的改变，从而改变所述第一曲线(C1')的所述区段，并且

应用(S140)所述第一曲线(C1')的经改变的区段作为对所述过程控制系统中的操作的输入。

16.一种用于在过程控制系统中使用曲线的计算机程序，所述计算机程序(44)包括计算机程序代码(42)，当在处理器(32)中运行时，所述计算机程序代码(42)使得用户终端(12)：

获得所述过程控制系统(10)中的一件过程控制装备(25)的所检测到的物理量(Q)的第一曲线(C1)，所述第一曲线(C1)包括在各种时间实例处具有所述物理量的值的点，

提供所述第一曲线的区段中的所述点中的至少一个点作为用户能够改变的可操纵点(P1、P2、P3、P4；P1、P2、P3、P4、P5、P6)，

从所述用户接收所述区段中的所述可操纵点(P4'；P4”；P2；P3、P4)中的至少一个可操纵点的改变，从而改变所述第一曲线(C1')的所述区段，并且

应用所述第一曲线(C1')的经改变的区段作为对所述过程控制系统中的操作的输入。

17.一种用于在过程控制系统中使用曲线的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括具有根据权利要求16所述的计算机程序代码(42)的数据载体(54)。