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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Mensch-Maschine-Schnittstelle
für ein
System zum Steuern und/oder Überwachen
eines industriellen Prozesses, einer automatischen Ausstattung oder
einer Vorrichtung. Die Erfindung kann auf vielen Gebieten, so wie Öl und Gas,
Strom-Erzeugung, Übertragung,
Verteilung sowie in der Industrie, angewendet werden. Die Erfindung
kann zum Überwachen,
Steuern und/oder Programmieren von industriellen Robotern für Roboter-
und automatische Anwendungen angewendet werden.
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Hintergrund
zum Stand der Technik
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Ein
Techniker oder ein Außendienst-Betreiber,
in z. B. einer verfahrenstechnischen Anlage, Fabrikationsanlage,
auf einer Öl-
und Gas-Plattform vor der Küste
oder einer elektrischen Stromübertragungs-
oder Verteilungs-Anlage oder Schaltstation, braucht zum Überprüfen von
Alarmen und anderen Ereignissen, die von einem Kontroll- bzw. Steuerungs-System
berichtet werden, als auch das Interagieren auf einer täglichen
Basis mit Systemen oder Vorrichtungen in der installierten Ausstattung.
Ein Benutzer muss auch Zugang zu Informationen und Dokumente über Prozess(e)
und die installierte Ausstattung haben. Jedoch sind verschiedene
Benutzer-Schnittstellen, sowohl physische als auch Software-Schnittstellen, für die installierte
Ausstattung, Betriebs-Vorrichtungen und für eine oder mehrere Überwachungs-Steuer-Systeme
und so weiter, oft verschieden ausgelegt, so dass die Außendienst-Betreiber
lernen müssen,
wie man eine Vielzahl von verschiedenen Benutzer-Schnittstellen benutzt. Die verschiedenen
Ausstattungs-Schnittstellen können
auch oft unvereinbar mit einander sein.
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US 5,032,978 von Westinghouse
mit dem Titel „Zustandsbaum-Überwachungs-
und Anzeige-System" beschreibt
eine Anzeige, wobei ein Anzeige-Verfahren und ein Apparat eröffnet sind,
welche eine Gesamt-Anzeige fertigt, die einen Funktionszustand beschreibt,
der zentrierte diskrete Zustandsbalken in einem Fenster einer zwei-fenster
Anzeige verwendet. Die Anzeige wird präsentiert, um ein Problem zu
lösen,
mit dem der Betreiber in vielen komplexen Prozessen mit einer großen Menge
an Informationen konfrontiert ist, die analysiert werden muss bevor
eine angemessene Aktion ausgeführt werden
kann.
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Der
Außendienst-Betreiber
braucht, neben interagieren mit installierter Ausstattung oder Vorrichtungen
oder Systemen, Zugang zu Dokumenten jeglicher Art, was ein Handbuch,
Geschichts-Daten, Wartungs-Geschichte & Reparaturberichte und desgleichen
sein können.
Obgleich der Trend dazu geht, dass Teile solcher Dokumente elektrisch
erhältlich geworden
sind, werden sie oft in verschiedenen Systemen und an verschiedenen
Standorten gespeichert. Daher müssen
die Außendienst-Betreiber,
entweder die Informations-Sammlung für ihre Arbeits-Aufgabe im Vorfeld
planen, oder sie müssen
die laufenden Aufgaben unterbrechen, um Unterstützungs-Information und Dokumente
für die
installierte Ausstattung, den Prozess oder die Vorrichtung zu finden
und dann darauf zuzugreifen. Zusätzlich
kann der Prozess des Erhalts von Informationen über einen Alarm oder über eine
Vorrichtung beträchtlich Zeit
in Anspruch nehmen und kann erfordern, dass ein Betreiber viele
Datenbänke
auf gut Glück überprüfen muss.
Eine beträchtliche
Menge an Zeit kann notwendig sein, um über Namen oder System-Identifizierung
nach Informationen über
eine Vorrichtung oder Prozess zu suchen. In kritischen oder Notfall-Situationen
ist es sehr wichtig relevante technische Informationen schnell zu
Erhalten, um Materialschaden an Kraftwerk, an dem Prozess, sowie
mögliche
Verletzungen von Personen in dem Kraftwerk zu vermeiden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Das
primäre
Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Mensch-Maschine-Schnittstelle
eines Kontroll- bzw. Steuerungs-Systems zum Überwachen und Kontrollieren
bzw. Steuern eines Prozesses bereitzustellen, die ein computererzeugtes
Modell des Prozesses, Anzeigen des Prozesses oder eines Teils oder
Komponente des Prozesses umfasst, wobei in dem Model ein 2-D oder
3-D-Modell ist, das eingerichtet ist, um von einem Punkt auf dem
computererzeugten Model bis zu Daten aufzuzeigen, die über den
ausgewählten
mindestens einen Teil oder Komponente des Prozesses durch das Kontroll-
bzw. Steuerungs-System bereitgehalten werden.
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Ein
zweites Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen graphischer
Informationen, die durch einen Betreiber manipulierbar sind, um
in direktem Bezug zu einer spezifischen Ausstattung und/oder Vorrichtung
oder Ausstattung, Kraftwerk oder Prozess mittels Auswählen und/oder
Aktivieren eines Punktes auf einem 2-D oder 3-D-Modell des Prozesses
abzurufen, zu untersuchen und zu verwenden, wobei dieser Punkt über Einstellungswerte bzw.
Einstellungspunkte bzw. Sollwerte bzw. Sollpunkte bzw. Orts-Punkte
bzw. Orts-Werte oder Beobachtungspunkte oder andere Datenpunkte
abbildbar ist, um eine Anweisung auszuführen, technische Informationen
abzurufen. Ein anderes Ziel ist das Bereitstellen zusätzlicher
Informationen in der Form von graphischer Information manipulierbar
durch einen Betreiber, um auf Steueraktionen für eine spezifische Ausstattung,
Kraftwerk, Vorrichtung oder Prozess zuzugreifen, zu untersuchen
und/oder auszuführen.
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Die
oberen und mehr Ziele wurden gemäß der Erfindung
durch eine Mensch-Maschine-Schnittstelle
gemäß dem unabhängigen Anspruch
1 und einem System gemäß einem
unabhängigen
System-Anspruch erzielt.
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Gemäß eines
ersten Aspekts der Erfindung, ist eine Mensch-Maschine-Schnittstelle
eines Kontroll- bzw. Steuerungs-Systems zum Überwachen und Kontrollieren
bzw. Steuern eines Prozesses oder einer Ausstattung beschrieben,
die ein computererzeugtes Modell des angezeigten Prozesses umfasst. Informationen,
Daten und/oder Anweisungen für
den Prozess oder einen Teil oder eine Komponente des Prozesses werden
durch manipulieren des MMS 2-D oder 3-D-Modells bereitgestellt.
Räumliche
Punkte, Einstellungspunkte oder Beobachtungspunkte in dem Modell
sind in dem Kontroll- bzw. Steuerungs-System aufgezeigt. Der Betreiber
aktiviert oder wählt
eine Vorrichtung aus und kann technische Informationen abrufen,
eine Anweisung senden, die Vorrichtung über die Schnittstelle überwachen
oder konfigurieren, die durch das 2-D oder 3-D graphische Modell
bereitgestellt wird.
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Gemäß eines
zweiten Aspekts der Erfindung, wird eine Mensch-Maschine-Schnittstelle
eines Kontroll- bzw. Steuerungs-Systems zum Überwachen und Kontrollieren
bzw. Steuern eines Prozesses beschrieben, die ein computererzeugtes
Modell des Prozesses umfasst, das den Prozess oder einen Teil oder
Komponenten des Prozesses anzeigt, um die Steuer-System-Informationen einen
oder mehreren in der Entfernung befindlichen Fachleuten zur weiteren
Interaktion über
das MMS und zur weiteren Interaktion mit einem original Benutzer
oder Betreiber anzuzeigen.
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Gemäß eines
dritten Aspekts der Erfindung, ist eine Mensch-Maschine-Schnittstelle
eines Kontroll- bzw. Steuerungs-Systems zum Überwachen und Kontrollieren
bzw. Steuern eines Prozesses beschrieben, die ein computererzeugtes
Modell des Prozesses umfasst, das den Prozess oder einen Teil oder
Komponenten des Prozesses anzeigt, wobei der Betreiber die erzeugte
Anzeige-Information verwenden kann um ihn/sie durch das Kraftwerk
oder den Prozess zu einem spezifischen Ort der spezifischen Ausstattung
mittels einem 2-D Modell des Kraftwerks oder Aufbaus und/oder mittels
einem 3-D Modells zu führen.
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Das
Haupt-Ziel dieser Erfindung ist das Bereitstellen eines schnellen
und effizienten Wegs, um einen spezifischen Prozess oder Ausstattungs-Steuerdaten,
die durch ein Kontroll- bzw. Steuerungs-System bereitgehalten werden,
zu lokalisieren. Der Benutzer zeigt zu dem Ventil oder Mischer oder drückt auf
das Modell und wird zu den Steuer-System-Informationen, die für diesen
Teil oder diese Vorrichtung bereitgehalten werden, gelotst. Online
Echtzeit-Daten, Einstellungspunkte, Konfigurationsdaten, Service-Geschichte,
jegliche Information, die durch das Kontroll- bzw. Steuerungs-System
mit der Vorrichtung in Verbindung steht, kann intuitiv gefunden und
dann abgerufen werden. Die erhaltenen Informationen können einem
Außendienst-Betreiber
(z. B. einem Betreiber, einem Servicetechniker, einem Wartungspersonal,
einem Originalhersteller, einem Prozess-Ingenieur, etc.) oder einer
in der Entfernung befindlichen Person, Fachmann, anderen Betreibern etc.
angezeigt werden. Zuerst stellen die MMS und die beschriebenen Verfahren
relevante Informationen intuitiv und schnell dem Außendienst-Betreiber zum Überwachen
und interagieren mit dem industriellen Prozess oder Vorrichtung
bereit.
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Das
MMS und System von hier ist unten im Detail mit Bezug auf eine Öl und eine
Gas-Plattform beschrieben.
Die beschriebene MMS kann verwendet werden, um mit dem Kontroll-
bzw. Steuerungs-System für
andere Prozesse oder Produktionsprozesse oder automatische Ausstattung
anzukoppeln. Kurze Beispiele in der Form von Szenarios für die Benutzung
der MMS werden nun beschrieben:
Service-Team vollführt Wartung
auf der Plattform
Aufgabe: Service-Team empfängt Assistenz
und Führung
durch Steuer-Raum-Betreiber
Industrie: Öl & Gas
Wenn der Steuer-Raum beide
Kraftwerk und Prozesse als ein 3D Modell visualisieren kann, können beide Service-Personal
und Steuer-Raum-Betreiber detaillierte lokale Informationen über Orte,
Ausstattung und Komponenten erhalten. Dies stellt dem Service-Personal
eine verbesserte und effizientere Führung und Assistenz vom Steuer-Raum-Betreiber
bereit. Die genaue Position des Service-Teams kann durch Steuer-Raum-Betreiber
gesehen werden und eine direkte Kommunikationsverbindung mit Dokumententeilung,
Video und Klang kann verwendet werden um Informationen zu übertragen.
Die Steuer-Raum-Betreiber können
dem Service-Team Arbeitsaufträge
erteilen, das der Ausstattung am nahesten ist und der Arbeitsauftrag
kann ähnlich
diskutiert werden, als wenn sie am gleichen Ort wären. Das
Steuer-Raum-Personal kann zugreifen auf ein 3D-Modell mit graphischen
Darstellungen des Service-Teams, Echtzeit-Prozess-Informationen,
Geschichts-Datenbanken, Wartungsberichten, Vorgehensbeschreibungen
oder Handbücher
und dabei dem Service-Team bessere Assistenz und Führung bereitstellen.
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Bauart
und Planung einer Aufrüstung
eines Kraftwerks
Aufgabe: visualisieren und simulieren von
Betrieb und Integration eines neuen Systems
Industrie: Prozess-Industrie
Es
gibt oft räumliche
Beschränkungen
und Kompatibilitäts-Themen,
wenn eine Prozess-Ausstattung
aufgerüstet
oder geändert
wird. Falls der Steuer-Raum Zugang zu einer und beibehält eine
aufgerüstete
Version eines 3D-Modells des Prozesses und Kraftwerks hat, kann
dies zum Planen einer Aufrüstung
und zum Überprüfen von
Ausschreibungen verwendet werden. Das 3D-Modell kann untersucht
werden mit und ohne die vorgeschlagene Aufrüstung und Ausführbarkeit,
wobei Kompatibilität
und räumliche
Themen visuell diskutiert und untersucht werden können. Sowohl
allumfassende Kompatibilität
als auch detailspezifische Themen können durch zoomen/Abziehung
und durch Interagieren mit dem virtuellen Modell untersucht werden.
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Prozess-Steuer-Ingenieure
helfen Außendienst-Betreibern
Aufgabe:
Verbesserte Prozess-Leistung auf Komponenten-Ebene
Industrie:
Prozess-Industrie
Zugang zu einem 3D-Modell mit fortgeschrittenen
Interaktions-Möglichkeiten
können
Prozess-Steuer-Ingenieure bei der Kommunikation mit Außendienst-Betreibern,
Steuer-Raum-Betreibern,
Zulieferanten und anderen involvierten Parteien helfen.
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Betreiber
im Steuer-Raum überwachen
Außendienst-Betreiber
Aufgabe: Überwachen
von Außendienst-Betreibern, falls
nötig assistieren
bei und erteilen von Arbeitsaufträgen
Industrie: Prozess-Industrie
Die
Anwesenheit von Außendienst-Betreibern
und anderem Personal auf der Kraftwerk-Etage wird für Steuer-Raum-Betreiber oft
als ein Anspannungs-Faktor wahrgenommen. Dies kommt, weil die Steuer-Raum-Betreiber
nicht die exakte Position und Zustand dieser Leute wissen und direkte
Kommunikation nicht immer möglich
ist. Ein 3D-Modell des Kraftwerks mit virtuellen Figuren die die
exakte Position allen Personals repräsentieren, kann diese Anspannung
reduzieren. Zudem kann fortgeschrittene Informations- und Kommunikations-Technologie effiziente
multimodale Kommunikationskanäle
schnell aufbauen. Das 3D-Modell
des Kraftwerks kann auch Betreibern, durch assistieren dem Personal
auf der Kraftwerk-Etage oder bei der Kommunikation mit externen
oder in der Entfernung befindlichen Fachleuten, helfen. Das 3D-Modell
kann z. B. durch hervorheben des elektrische Systems, Rohrleitungen,
Ventile, Pumpen oder anderen relevanten Komponenten detaillierte
Informationen über
die direkte Umgebung des Außendienst-Betreibers,
der Assistenz benötigt, geben.
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Produktionsmanager
versichern hohe Prozess-Leistung
Aufgabe: Identifiziere Engpässe und
Ineffizienzen im laufenden Produktionssystem
Industrie: Öl & Gas
Ein
3D-Modell eines Kraftwerks und einer Prozess-Ausstattung kann helfen
Mängel
oder suboptimale Leistung zu Verstehen, wenn der laufende Prozess
untersucht wird. Durch Hervorheben der Ausstattung, die direkt mit
dem vorliegenden Prozess betroffen ist, z. B. durch transparent
machen des Rests des 3D-Modells, und kodieren von Leistungs-Ebenen in
verschiedene Farben kann verwendet werden um die Situation zu verstehen
und Engpässe
zu identifizieren. Dies ist auch ein effizientes Verfahren zum kommunizieren
und diskutieren von Lösungen
zwischen Prozess-Steuer-Ingenieuren, Steuer-Raum und Außendienst-Betreibern, Produktionsmanagern und
anderen involvierten Parteien.
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Elektrifizierung
und eine geplante Wartung oder eine Aufrüstung des elektrischen Systems
auf einer Plattform
Aufgabe: Planen der Umleitung von elektrischem System
um den Abschnitt der aufgerüstet
wird
Industrie: Öl & Gas
Steuer-Raum-Betreiber
und Service-Team treffen und planen die bevorstehende Wartungsarbeit
an dem elektrischen System für
einen Abschnitt des Kraftwerks. Das 3D Modell der Plattform zeigt
den elektrischen Schaltkreis mit den relevanten Stromgeneratoren
in einer (halb-) transparenten Ansicht der Plattform. Die möglichen
Umleitungen können
angezeigt werden und die Auswirkung kann visuell für jede Möglichkeit
untersucht werden und alle Akteure können mit dem Modell interagieren,
um wichtige Bereiche oder Merkmale direkt hervorzuheben. Dies erzeugt
ein einfaches und eindeutiges Fundament für Diskussion und Entscheidungsfindung.
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Sicherheit
und eine periodische Sicherheitsüberprüfung aller
Ventile
Aufgabe: Steuer-Raum-Betreiber leisten Sicherheitsüberprüfung aller
Ventile
Industrie: Prozessindustrie
Notfallteams und ein
Feuer auf einer Etage eines Kraftwerks
Aufgabe: Abschätzen der
Situation und planen von Rettungsstrategien mit dem Notfallteam
Industrie:
Prozessindustrie
Wenn ein Feuer auf einer Kraftwerk-Etage ausbricht muss
die Feuerwehr, der Krankenwagen und die Rettungsteams mit Informationen
informiert werden, wie: den exakten Ort des Feuers und jedes Personals,
jedes gefährliches
Leck, ausgelaufene oder noch mögliche
auslaufende Flüssigkeiten
die passieren können
und wie man zu diesen Bereichen Zugang findet. Solche Informationen
können
durch ein 3D-Modell des Kraftwerks und/oder eines 2-D-Modells am
effizientesten präsentiert
werden. Ein 2-D-Modell das den Etagen-Aufbau für eine gegebene Produktions-Etage graphisch
visualisiert und mit z. B. blitzenden Pfeilzeichen, die über die
Etage des Aufbauplans gelegt sind, den Weg zu dem nächsten Notausgang
anzeigt. Solch ein Modell stellt Informationen bereit die sogar in
der Anspannung einer Notfallsituation verstanden werden können, ohne
einer Notwendigkeit für
den Zuseher den Text zu verstehen oder sogar zu lesen. Der Steuer-Raum
kann wegen dem MMS und wegen seinem Zugang zu technischen Prozessinformationen
auch als eine temporäre
Notfallzentrale fungieren, wo die Notfallteams Informationen bekommen können und
auch mögliche
Lösungen
oder Rettungsstrategien mit Betreibern oder Ingenieuren diskutieren
können.
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Behörden machen
eine Sicherheitsinspektion, z. B. die Eisenbahn-Aufsichtsbehörde
Aufgabe:
Behörden
inspizieren Situation bei komplexen mehrspurigen Eisenbahn-Stationen
Industrie:
Eisenbahn
Wenn die geeignete Eisenbahn-Aufsichtsbehörde die
Sicherheit und Effizienz-Gesichtspunkte
des Eisenbahn-Systems inspizieren, kann ein 3D-Modell und/oder 2D-Modell ein effizientes
Mittel zur Kommunikation und Diskussion sein. Es gibt schwere Einschränkungen
bzgl. wie Züge
Schienen wechseln können
und wie sie sich auf dem Schienensystem umherbewegen, und in großen Stationsbereichen kann
die Situation sehr komplex und schwierig zu ergreifen sein. Ein
3D-Modell der Schienen und Bahnen kann verwendet werden, um zu visualisieren
wie die Züge
sich zwischen den Schienen bewegen und, um zu versichern, dass alle
Vorschriften befolgt werden. Gewisse Gesetzt, Bedingungen und Einschränkungen
können
auch direkt in dem Modell visualisiert werden, z. B. wie viel Platz
oder Zeit zwischen zwei auf einander folgenden Zügen vergehen muss, zwischen
zwei Zügen
auf sich überschneidenden
Schienen, und so weiter. Unter gewissen Umständen können auch 2-D-Modelle verwendet
werden.
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Zusätzlich werden
weitere und vorteilhafte Aspekte der Erfindung in Bezug auf einen
unabhängigen
Anspruch für
eine graphische Benutzer-Schnittstelle und einen Anspruch für ein Computerprogramm
zum implementieren des Verfahrens und einen Anspruch für ein Computerprogramm-Produkt,
das das Computerprogramm umfasst, beschrieben.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Ausführungsformen
der Erfindung werden nun nur durch Beispiele mit besonderem Bezug
auf die angehängten
Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1a und 1b sind
schematische Darstellungen einer Anzeige einer Mensch-Maschine-Schnittstelle zum Überwachen
und Kontrollieren bzw. Steuern eines Prozesses, wobei das gezeigte Beispiel
einer Ölproduktions-Plattform
gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung ist;
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2 ist
eine schematische Darstellung einer Anzeige einer Mensch-Maschine-Schnittstelle, die
eine Großaufnahme
und einen Alarmzustand gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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3a, 3b und 3c sind
schematische Darstellungen für
eine Anzeige einer Mensch-Maschine-Schnittstelle,
wobei jedes Schaubild eine Anzeige von einer oder mehreren ausgewählten Schichten
an Informationen zeigt, gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung;
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4 ist
eine schematische Darstellung einer Anzeige einer Mensch-Maschine-Schnittstelle, die
eine Anzeige einer Gruppe von betriebsbereiten und funktionellen
Daten zeigt, auswählbar
für einen oder
mehrere ausgewählte
Komponenten-Teile des Prozesses, gemäß einer anderen Ausführungsform der
Erfindung;
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5 zeigt
eine Anzeige einer Mensch-Maschine-Schnittstelle ist, die einen
Teil der MMSAnzeige, die drehbar um eine Achse eingerichtet ist,
gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung;
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6 zeigt
eine Anzeige einer Mensch-Maschine-Schnittstelle ist, die betriebsbereite
Facetten einer Vorrichtung, die mit Daten verbunden sind, die in
einer Steuerung über
den einen oder die mehreren ausgewählten Komponenten-Teile des
Prozesses gespeichert sind;
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7 ist
ein schematisches Flussdiagramm für ein Verfahren, um einen Alarm
unter Verwendung der MMS zum Steuern und Überwachen eines Prozesses gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zu handhaben;
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8 ist
ein schematisches Flussdiagramm für eine andere Verwendung der
MMS, um einen Prozess zu steuern und zu überwachen.
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Detaillierte
Beschreibung der Ausführungsformen
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1a zeigt
eine Anzeige einer Öl-Plattform,
einen Prozess zur Produktion oder Untersuchung etc. von Öl und Gas.
Die Anzeige 1 umfasst eine Öl-Plattform 2 mit
nur einer oder mehr Produktionsbereichen 4 und einem Auswahlmenü 5a.
Die Anzeige ist in diesem Beispiel ein 3-D-Modell einer Öl-Plattform.
Das angezeigte 3-D-Modell ist ein computererzeugtes Modell, das
manipuliert werden kann, so dass die Öl-Plattform von verschiedenen
Winkeln und mit verschiedenen Auflösungen oder Vergrößerungen
gesehen werden kann. 1b zeigt eine Großaufnahme-Ansicht
des gleichen Modells der Öl-Plattform 2 und
Figur 2 zeigt eine Großaufnahme der
Prozess-Ausstattung von einem Teil der Öl-Plattform. 5 zeigt
schematisch, dass das 3-d-Modell z. B. um eine Achse 60 in
einer Richtung die von Pfeilen 60 angezeigt wird drehbar
ist.
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Die
Prozess-Ausstattung der Öl-Plattform wird
durch ein Kontroll- bzw. Steuerungs-System überwacht und gesteuert. Das
Kontroll- bzw. Steuerungs-System umfasst Informationen über den
Prozess, jede Etappe des Prozesses und jede separate Ausstattung
in dem Prozess. Die Informationen Echtzeit, Geschichte und Dokumente
werden von dem Kontroll- bzw. Steuerungs-System aus zugänglich gespeichert.
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2 zeigt
eine Anzeige die das Auswahlmenü 5a,
einen Tank 30, verbundene Leitungen 34, eine Pumpe 33,
einen Pumpenmotor 32 und einen Druckhalter 31 umfasst.
Der Druckhalter 31 ist auf eine besondere Weise 9 gezeigt,
hier durch einen gestrichelten Ring gezeigt, um markiert zu werden.
Das Bild des Druckhalters 32 wird veranlasst zu blitzen und
die Farbe zu ändern,
wie durch Ring 9 in der Figur vorgeschlagen, durch dieses
Merkmal des 3-d-Modells darstellend, dass ein Alarm über den Druckhalter
von dem Kontroll- bzw. Steuerungs-System aufgezeichnet wurde.
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Solch
ein Alarm in einem Prozess kann wie folgt gehandhabt werden. Ein
Spezialist oder Fachmann bzgl. des Öl-Plattform-Prozesses hat eine
Anzeige des Modells, das die Öl-Plattform, wie in 1a, 1b oder 6 etc.
gezeigt, zeigt. Die Anzeige ist eine rotierende Makro-Ansicht des
Modells der Öl-Plattform,
auf diese Weise zeigt es einen Rundflug.
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Ein
Alarm wird auf der Anzeige visuell und/oder durch ein Klang-Signal
signalisiert; und die Anzeige zoomt durch das 3D-Modell automatisch
auf die spezifische Vorrichtung/Ort des Alarms hin. Der Fachmann
wählt die
Alarmbeschreibung anzusehen, die durch die Software des Kontroll-
bzw. Steuerungs-Systems aufgezeichnet worden ist, das weiter mit
Steuer-System-Software-Funktionseinheiten
für das
und jede spezifische Vorrichtung verbunden ist (z. B. eine Überlagerungs-Ansicht,
wenn der Fachmann das Bild der Vorrichtung 31 rechts-klickt). 6 zeigt
eine in die Prozess-Ausstattung hinein gezoomte Anzeige 1,
die Druckhalter 31 und eine Computer-Zeiger-Vorrichtung 40,
eine Überlagerungs-Liste 41 für den Druckhalter
einschließt.
Die Überlagerungs-Liste
beinhaltet bevorzugt eine Beschreibung des Alarms, Titel, Vorrichtung,
Natur des Alarms, letzte Vorfälle
usw. Ein ähnliches
Verfahren der Verwendung der MMS ist als ein Flussdiagramm in 8 gezeigt.
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3a zeigt
eine Anzeige des Prozess-Abschnitts der Öl-Plattform in der Prozess-Ausstattungs-Druckhalter 31,
Pumpe 32 gezeigt sind, jedoch das verbundene Strom-System
oder Leitungs-System nicht gezeigt sind. 3b zeigt
eine Anzeige des Prozess-Abschnitts der Öl-Plattform in der das Leitungssystem 34 gezeigt
ist, jedoch einige Arten von ProzessAusstattung nicht gezeigt sind.
Der Fachmann wählt
abwechselnd getrennt zwei zusätzliche Visualisierungs-Schichten,
Leitungssystem 34, 3b und
Komponenten 31 etc in dem 3-D-Modell. Durch Untersuchen der Informationen,
die über
das Strom-, das Leitungs-System etc. Systeme präsentiert werden, kann der Fachmann
rasch identifizieren was geschehen ist, das den Alarm ausgelöst hat und was
getan werden muss, falls irgendetwas jetzt oder später dagegen
getan werden muss.
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6 zeigt
schematisch eine Vorrichtung, Druckhalter 31 den Computer-Zeiger-Markierer 40 und
eine Gruppe von betriebsbereiten Facetten, die in dem Kontroll-
bzw. Steuerungs-System
gespeichert sind und in Verbindung gesetzt werden mit dem Druckhalter 31,
der ausgewählt
wurde, so dass die Überlagerung 41 angezeigt
wird. Der Fachmann wählt
z. B. rechts-klicks etc. auf verschieden Objekten wie Druckhalter 31,
was in der Aktivierung einer Verbindung oder Adresse resultiert,
so dass in Verbindung stehende vorrichtungsbezogene Informationen,
wie Trendkurven, Benutzer-Handbuch, Service-Geschichte (z. B. von
800 × A,
ein SAP, ein SCADA-System, physikalischer Ort, Prozess-Ort, Strom-Schema,
Leitungssystem-Schema etc.) zum anschauen oder abrufen erhältlich sind.
Der Fachmann wählt
eine Visualisierungsschicht z. B. Leute und wählt einen Außendienst-Betreiber
der nahe an dem Druckhalter lokalisiert ist. Er öffnet einen Kommunikationskanal,
wie beim Abheben eines Telefons und eine Verbindung wird automatisch
zu dem Außendienst-Betreiber aufgebaut.
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Daher
können
ein Fachmann oder andere qualifizierte Benutzer über die Schnittstelle die das Modell
umfasst rasch auf Informationen zugreifen. Der Benutzer kann wie
oben beschrieben in Bezug auf 3a, b
und c eine Schicht an Informationen zufügen oder eine Schicht an Informationen
entfernen, um den Kontext einer Vorrichtung oder eines Prozesses
oder Alarms oder andere Ereignisses von der Vorrichtung etc. zu
untersuchen. 7 zeigt in Flussdiagrammform
wie ein Spezialist oder Fachmann die Schnittstelle verwenden kann,
um einen Alarm zu untersuchen und laufende und/oder technische Geschichts-Informationen,
die für
den Alarm relevant sind, einzuholen.
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7 zeigt
dann ein Flussdiagramm, wobei ein Alarm 81 auf der Anzeige
des MMS berichtet wird, ein Fachmann (oder anderer Benutzer) wählt aus
zu 82 zu gehen, der Alarm und die MMS können in 83 automatisch
auf den Teil des Prozesses zoomen, woher der Alarm gekommen ist.
Der Fachmann kann weitere Informationen über den Alarm durch klicken
auf den Alarm 84 abrufen. Der Fachmann kann Bemerkungen 85,
Text, Video-Clip, Animations-Clip, Stimme etc. über die MMS aufnehmen. Der
Experte kann dann über
den Prozess-Teil zu mehr Informationen Zugang haben oder Vorrichtung,
die mit dem Alarm in Verbindung steht, um Service-Geschichte 86,
Trends, Leistungs-Daten, Produktionsdaten, Handbücher, andere Dokumente usw.
zu erhalten. Der Fachmann kann dann mit Zugang zu irgendwelchen
der Informationen in dem Kontroll- bzw. Steuerungs-System, das mit
dem Prozessalarm oder Vorrichtungsalarm in Verbindung steht, ein
Urteil 87 fällen
und dann z. B. Belegschaft vor Ort 88 oder in der Entfernung
kontaktieren, um zu ermitteln oder ansonsten zu agieren.
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8 ist
ein Flussdiagramm, das eine andere Verwendung der MMS zeigt. Ein
Betreiber kann von dem Prozess-Steuer-System zu der MMS wechseln.
Wie z. B zusammengefasst, ein Betreiber eine Warnung 91 auf
dem Kontroll- bzw. Steuerungs-System erhält. Der Betreiber liest die
Warnung 95 und will zusätzliche
technische Daten erhalten. Der Betreiber wechselt 96 zu
der MMS und Modell und holt z. B. eine Übersicht der anderen aktiven
Alarme und Ereignisse ein. Nach der Untersuchung der anderen Informationen
zu laufenden Ereignissen, kann der Betreiber zu dem Kontroll- bzw.
Steuerungs-System 97 zurückkehren, abmelden, dass er/sie
die Warnung bemerkt hat, und Text, Stimme oder andere Bemerkungen
in die Akte für
diese Komponente aufnehmen.
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Ein
3-D-Modell kann auf einer oder mehr CAD-Zeichnungen des Kraftwerks
oder Prozesses basieren. Ein 3-D oder 2-D-Modell kann teilweise
auf Strom-Leitungssystemen oder Verdrahtungsschemata oder Aufbauten
basieren. Ein 3D oder 2-D-Modell ist bevorzugt so geschichtet, dass
Schichten von Informationen zugefügt oder entfernt werden können. Solche
Schichten können
funktionale Gruppen wie Strom-Schemata, Prozessfluss, physischen
Ort, Einrichtungen und Service (Luft, Wasser), Fluss usw. repräsentieren.
Das Modell kann für
Computersteuerung zum Betrieb eingerichtet sein, wie Durchflug, Drehung,
3D-Ansicht, Zoomen. Das 3D-Modell ist ein wenig mit den computererzeugten
virtuellen RealitätsEntwicklungen
verbunden, jedoch auf das Lösen
industrieller Probleme angewandt.
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Datenpunkte
in dem 3-D oder 2-D-Modell werden in Verbindung gesetzt mit Verrichtungen, Sensoren,
Knoten usw., die verbunden sind mit oder andererseits gesteuert
werden durch ein oder mehrere Kontroll- bzw. Steuerungs-Systeme.
Die in Verbindung-Setzung kann durch verwenden von Einstellungspunkten,
durch Überwachen
von Beobachtungspunkten oder durch andere Mittel in einem oder mehr
Computerprogrammen eingerichtet sein. Die Daten können eingerichtet
sein basieren auf Drahtgittermodell-Datenkonstrukten mit oder ohne
Oberflächen-Rendering-Techniken.
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Ein
oder mehr Mikroprozessoren (oder Prozessoren oder Computer) umfassen
eine zentrale Verarbeitungs-Einheit CPU, die die Funktionen der MMS
und/oder Stufen der Verfahren gemäß einem oder mehr Aspekten
der Erfindung leisten. Dies wird mit der Hilfe von einem oder mehr
Computerprogrammen geleistet, die mindestens zum Teil in Speichern
gespeicherter werden, die durch einen oder mehr Prozessoren zugänglich sind.
Es ist zu verstehen, dass die Computerprogramme Verfahren ausführen, die
gemäß der Erfindung
auch betrieben werden können
mit ein oder mehreren industriellen Allzweck-Mikroprozessoren oder
Computern oder mit einem oder mehreren speziell angepassten Computern
oder Prozessoren, FPGA's
(filed programmable gate arrays) oder ASIC's (appplication specific integrated
circuits) oder andere Vorrichtungen wie einfache programmierbare
logische Vorrichtungen (simple programmable logic devices; SPLD's), komplexe programmierbare
logische Vorrichtungen (complex programmable logic devices; CPLD's), außendienstprogrammierbare
System-Chips (field programmable system chips; FPSC's). Die beschriebenen
Computerprogramme können
auch teilweise wie eine Verteilungsanwendung eingerichtet sein,
die in der Lage sind auf einigen verschiedenen Computern oder Computersystemen
zu mehr oder weniger der gleichen Zeit zu laufen.
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Ein
Teil des Programms kann gespeichert werden in einem Prozessor wie
oben aber auch in einem ROM, RAM, PROM, EPROM oder EEPROM-Chip oder ähnlichen
Speichermitteln. Das Programm kann auch teilweise oder ganz lokal
(oder zentral) auf oder in anderen passenden Computer-Lesbaren-Medien
gespeichert werden, wie einer Magnetdiskette, CD-ROM oder DVD-Scheibe, Festplatte, magnetooptische
Speicherlagerungs-Mittel, in flüchtigen
Speicher, in Flash-Speichern, als Firmware oder gespeichert auf
einem Datenserver. Andere bekannte und passende Medien schließen entfernbare
Speichermedien ein, wie Sony-Speicher-Stick (TM) und andere entfernbare
Flash-Speicher, die in digitalen Kameras etc., Telefonen verwendet
werden, oder entfernbare Festplatten etc. können auch verwendet werden.
Das Programm kann auch in Teilen von einem Datennetzwerk 10 unterstützt werden
das teilweise oder temporär
ein öffentliches Netzwerk
wie das Internet umfassen kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
werden strukturierte Text-Dokumente verwendet um Referenzen für die Objekte
und Steuer-Objekte der Schnittstelle mit Objekten und Steuer-Objekten zu
verbinden oder bereitzustellen, die durch das Kontroll- bzw. Steuerungs-System
bereitgehalten werden. Es ist notwendig 3D-Betreiber-Schnittstellen
der Modelle mit dem Steuer-System-Objekten zu verbinden, so dass
die 3D-Schnittstelle mit Echtzeit-Informationen von dem Prozess-Kraftwerk
(z. B. der 3D-Modell-Teil, der das Objekt repräsentiert fängt an zu blinken, wenn das
Objekt sich in einer Alarmsituation befindet) aktualisiert werden
kann. Um dies zu ermöglichen
muss es eine Verbindung zwischen dem Steuer-System-Objekten (wie
den Echtzeit-Messungen des Verteilungs-Steuer-Systems) und dem 3D-Objekten
geben. Es ist wichtig, gute Verfahren zum konfigurieren der 3D-Schnittstellen
zu finden, andererseits wird die Ingenieur-Phase viel zu kostspielig
sein, da jedes einzelne Steuer-System-Objekt zusätzlich zu der 2D-Darstellung
mit einer 3D-Darstellung verbunden sein muss, daher würde jede
Verbindung oder Referenz, mittels einer manuellen Konfiguration
hergestellt, den gegenwärtigen
Ingenieur-Aufwand in großem
Umfang erhöhen.
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Automatisches
konfigurieren der Schnittstelle kann bewerkstelligt werden durch
Verwendung eines strukturierten Text-Formats (wie XML, erweitertes
XML, CAEX, andere in der Industrie akzeptierte XML-Erweiterungen)
um die Objekte in einem 3D-Modell des Kraftwerks mit dem entsprechenden Objekt
in dem Kontroll- bzw. Steuerungs-System zu verbinden.
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Dies
ist besonders vorteilhaft für
diese Fälle, wo
Teile der Konstruktion mit CAD-Programmen
bewerkstelligt wurde. In diesen Fällen gibt es ein existierendes
3D-Modell des Kraftwerks. Solche 3D-Modell oder Modelle können entweder
direkt verwendet werden oder als Referenz für ein 3D-Modell, dass während der
Laufzeit verwendet werden kann. Sowohl die Verbindung zwischen 3D-Objekten
und Steuer-System-Objekten als auch der Ort und Ausrichtung jedes
Stücks
der Ausstattung kann automatisch in das strukturierte Text-Format
von diesen Modellen eingegeben werden. Damit die Informationen, die
in dem strukturierten Text-Format gespeichert sind, automatisch
von Konstruktions-Werkzeugen veröffentlicht
werden können.
Ein anderer Vorteil der Verwendung von strukturiertem Text, um 3D-Modelle mit Steuer-Objekt-Informationen
zu verbinden ist, dass es die Zeit und Kosten der Konfigurierung
eines Systems reduziert. Ein anderer Vorteil ist, dass manuelle
Eingabefehler, die mit manuellen Konfigurations-Verbindungen zu
dem 3D-Modell in Verbindung stehen, eliminiert werden.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform,
können
Steuerungen des CCTV-Systems, die häufig in einigen industriellen
Installationen wie Öl und
Gas-Kraftwerken verwendet werden, in das industrielle Kontroll-
bzw. Steuerungs-System integriert werden. Daher kann es effizient
eingerichtet werden, um Zugang zu haben zu einem CCTV-System und Anzeigen-Bilder
und Video-Abbildungen für
eine Ausstattung, ein Objekt oder einen Ort durch Anordnen des CCTV-Systems
als integriert in das industrielle Kontroll- bzw. Steuerungs-System.
Daher werden durch Betreiben eines Steuermittels der Mensch-Maschine-Schnittstelle
oder des oben beschriebenen 3D-Modells, Abbildungen von dem CCTV-System
einer Ausstattung, Objekt oder Ort ausgewählt, über die MMS oder das 3D-Modell angezeigt
werden können;
und/oder CCTV oder andere Kameras durch manipulieren der 3D-Darstellung
des Kraftwerks gesteuert werden können.
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Mit
anderen Worten können
die 2D und 3D-Schnittstellen in Steuer-Räumen auch dazu verwendet werden,
die Video-Datenströme
zu steuern, die bereits erhältlich
sind. Es gibt derzeit mehrere Quellen von Video-Datenströme die in
dem Steuer-Raum präsentiert
werden und sogar mehr, die in der Zukunft erhältlich sein werden. Ein bekanntes Beispiel
ist die Fernsehüberwachungsanlage (Closed
Circuit TV, CCTV), was Video-Kameras bedeutet, die zur Überwachung
und aus Übersichtzwecken
im ganzen Kraftwerk verteilt sind. Ein anderes Beispiel sind tragbare
Kameras, die die Außendienst-Betreiber
im Außendienst
zum verbessern der Kommunikation mit Steuer-Raum-Betreibern und
in der Entfernung befindlichen Fachleuten verwenden. Diese Video-Datenströme können durch
Auswahl eines Objekts in der 3D oder 2D-Schnittstelle zur Ansicht
abgerufen werden und z. B. durch Auswählen dieses Objekt über „Video
unverzögert
angesehen" werden.
Dieser Betrieb wählt
automatisch die Kamera die dieses Objekt präsentieren kann (oder alternativ,
die beste Ansicht falls viele Kameras das Objekt erfassen können) und
dann diese Kamera so manövrieren,
dass das ausgewählte
Objekt im Sichtfeld ist. Wenn z. B. ein Betreiber ein Objekt in
einer Prozess-Graphik rechts-klickt kann er/sie das "Objekt in der Kamera
anzusehen" wählen, die
automatisch eine Ansicht des Objekts auf einem Monitor präsentiert.
Dies involviert ein automatisches System zum Auswählen welche
Kamera verwendet werden kann, um das ausgewählte Objekt anzusehen (oder
welche das beste Blickfeld hat) und dann das Manövrieren der Kamera (Schwenk/Neigung/Zoom),
so dass das ausgewählte
Objekt in dem Blickfeld gezeigt wird. Gegenwärtige CCTV-Systeme haben MMS's (am häufigsten
sind dies separate Hardware-Bedienplatten) separat von dem Rest
der Steuer-Raum-Ausstattung.
Dies nimmt viel physischen Platz im Steuer-Raum in Anspruch, ist
kostspielig zu entwickeln, zu installieren und zu warten und es
ist für
Betreiber schwer viele verschiedene MMS's und Systeme in zeitkritischen Situationen
zu lernen und zu handhaben.
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Traditionelle
CCTV-Systeme haben MMS's (am
häufigsten
zweckbestimmte Hardware-Bedienplatten)
separat von dem Rest der Steuer-Raum-Ausstattung. Die Hardware-Bedienplatten-Schnittstellen
nehmen viel physischen Platz im Steuer-Raum in Anspruch, sind kostspielig
zu entwickeln, zu installieren und zu warten und es ist für Betreiber
schwer viele verschiedene MMS's
und Systeme in zeitkritischen Situationen zu lernen und zu handhaben.
Des Weiteren erfordert die Interaktion mit den Kameras eine große Menge
an Wissen des Kraftwerk-Aufbaus durch den Betreiber. Wenn ein Betreiber
ein spezielles Stück
einer Ausstattung oder eines Kraftwerkbereichs sehen möchte, muss
sie erst wählen
welche Kamera zu verwenden ist, dann muss sie das Kraftwerk gut
genug kennen, um die Kamera zu der korrekten Schwenk/Neigung/Zoom-Einstellung
zu führen,
um die Ausstattung in das Blickfeld zu bekommen. Dies wird oft durch
eine Art Joystick-Steuerung bewerkstelligt.
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Die
limitierte Effizienz von gekannten CCTV-Systemen ist eine ähnliche
Situation zu der der bekannten Audio-Systeme. Heute können Steuer-Raum-Betreiber,
Außendienst-Betreiber,
Personal des inneren Arbeitsbereichs, in der Entfernung befindlichen
Fachleuten und Verwaltungspersonal mündlich über Telefon, mobile Telefone,
UHF/VHF Funk-Systeme und Durchsage- and Alarmanlage (Public Address
and Alarm; PA & A)
kommunizieren.
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In
einer anderen weiter bevorzugten Ausführungsform, können solche
bekannten Audio-System oder
Systeme in einer industriellen oder Öl und Gas-Installation mit
dem Kontroll- bzw.
Steuerungs-System und der 3D-Darstellung verbunden werden, so dass
diese Audio-Systeme
durch manipulieren der 3D-Darstellung des Kraftwerks gesteuert werden
können.
Beispiele solcher Verwendung kann das automatische Anwählen eines
Außendienst-Betreibers, durch
klicken auf die virtuelle Figur oder Symbol, das den Betreiber in
der 3D oder 2D-Schnittstelle repräsentiert wird (und auch Auswählen der
bevorzugenden Kommunikationsmittel falls mehr als eines möglich ist),
sein. Des Weiteren kann der Betreiber auch direkt in der 3D-Schnittstelle
auswählen welchen
Bereichen eine Mitteilung über
die PA & A-Anlage
gesendet wird. Dies kann in Verbindung mit einer 3D-Darstellung,
z. B. eines Gas-Lecks, sehr effektiv und leistungsstark sein.
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In
solch einer Situation können
Informationen darüber
welche Gas-Detektoren in den Alarmzustand übergegangen sind, in Kombination
mit dem Wissen des Fluchtweges und auch möglichen meteorologischen Informationen,
verwendet werden, um auszuwählen
welche Bereiche mit der Alarmwarnungs-Mitteilung benachrichtigt
werden sollten. Ein Vorteil des Erzeugens dieser Informationen von
anderen (audio-losen) Informationen, die durch die MMS oder das
3D-Modell Zugang haben, ist, dass ein Betreiber Kommunikationen
wie UHF/VHF-Sendungen oder Lautsprecherdurchsagen für ausgewählte Bereiche
des Kraftwerks aktivieren kann, die durch den Alarm oder das Ereignis
betroffen sind, ohne extensive oder detaillierte Ortskenntnisse
zur hand haben zu müssen.
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Es
sollte angemerkt werden, dass während das
Obige beispielhafte Ausführungsformen
der Erfindung beschreibt, es mehrere Variationen und Modifikationen
gibt die zu der eröffneten
Lösung
gemacht werden können,
ohne von dem Bereich der vorliegenden Erfindung wie in den angehängten Ansprüchen definiert
abzuweichen.