通过编辑图形对象操作设备的系统.pdf

本发明涉及一种通过编辑图形对象来操作技术设备的子单元的系统，该系统除了图形编辑器外还具有数据编辑器。在此，在借助图形编辑器选择图形对象时调用数据编辑器，该数据编辑器为待控制的技术设备产生或改变控制和配置数据及信号。对用户的选择就其对于预先给定的技术设备运行状态的真实性和一致性进行检验。然后，又将改变的或更新的配置数据在图形编辑器上可视化并在用户选出的图形对象的基础上来改变图形对象。

1.  一种通过编辑图形对象操作技术设备(5)的子单元(6)的系统，包括：
-图形编辑器(1)，其对用户的操作进行监测和分析，其中，该图形编辑器(1)在通过用户选择图形对象时启动数据编辑器(2)；
-数据编辑器(2)，其产生或更新该代表的子单元(6)的属于选出的图形对象的配置数据，然后该图形编辑器(1)利用该更新的配置数据和所属的更新的图表(7)的更新的对应来可视化该图形对象，其中，该数据编辑器(2)借助该更新的配置数据来控制或重新配置该技术设备(5)和各相应的子单元(6)；
-符号数据库(3)，借助所述图形编辑器(1)可从其中取出图形对象，其中，该图形对象分别图形地代表技术设备(5)的子单元(6)；
-过程数据部件，在其中对所测量的各子单元(6)的过程数据进行更新并综合为各所属的子单元(6)的图表(7)。

2.  根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图形编辑器(1)在编辑图形对象时基于选出的图形对象将由用户选中的图形选择与对应函数(8)、特别是对应表进行比较，并且仅在允许的对应下才允许调用所述数据编辑器(2)。

3.  根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述数据编辑器(2)基于用户在图形编辑器(1)中的图形选择来更新图形代表的子单元(6)的配置数据。

4.  根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述数据编辑器(2)将选出的子单元(6)的更新的配置数据的一致性与技术设备(5)的允许的配置进行比较，并且仅在存在一致性时才临时存储该在数据编辑器(2)中形成的、更新的配置数据。

5.  根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，所述数据编辑器(2)将选出的子单元(6)的更新的过程数据部件的一致性与技术设备(5)的允许的运行状态进行比较，并且仅在存在一致性时才临时存储该在数据编辑器(2)中形成的、更新的配置数据。

6.  根据权利要求2至5中任一项所述的系统，其特征在于，借助对应函数(8)来检验由用户选出的图形对象与技术设备(5)的图形映射的一致性，借助智能专家系统、特别是神经元网络来检验技术设备(5)中的更新的配置数据和/或更新的过程数据部件与技术设备(5)中的允许的运行状态的一致性。

7.  根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其特征在于，所述数据编辑器(2)利用所述临时存储的、更新的配置数据来产生图形数据格式、尤其是XML格式的更新数据组。

8.  根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述图形编辑器(1)引入所述图形数据格式的临时存储的更新数据组，并将其与所属的图形对象相对应。

9.  根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其特征在于，所述配置数据和/或更新数据组以共享存储器映射文件的形式存储，并可与其它系统组件一起使用。

10.  根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其特征在于，所述数据编辑器(2)对选出的子单元的更新的配置数据进行分析，并对其进行技术上必要的补充和进行临时存储。

11.  根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述图形编辑器(1)对在所述更新数据组中记录的、技术上必要的补充进行分析，并相应地改变图形对象，其中，仅更新与所选出的子单元(6)对应的图表(7)。

12.  根据权利要求1至11中任一项所述的系统，其特征在于，所述技术设备(5)是供应网络，尤其是高压网络、燃气网络或水网。

13.  一种在根据权利要求1至12中任一项所述的通过编辑图形对象操作技术设备(5)的子单元(6)的系统中的文档数据库，用于存储该技术设备(5)和其子单元(6)的文件，如配置数据、过程数据部件和更新数据组。

14.  一种借助图形编辑器(1)、符号数据库(3)通过编辑图形对象操作技术设备(5)的子单元(6)的方法，其中，借助该图形编辑器(1)可从该符号数据库(3)取出图形对象，这些图形对象分别图形地代表技术设备(5)的子单元(6)，在过程数据部件中对所有测量的技术设备(5)的过程数据进行更新并综合为各子单元(6)的图表(7)，其特征在于，
-通过该图形编辑器(1)对用户对该图形编辑器(1)的操作进行监测和分析，其中，在通过用户选择图形对象时启动数据编辑器(2)；
-在该数据编辑器(2)中产生或更新该代表的子单元(6)的属于选出的图形对象的配置数据；
-然后，该图形编辑器(1)将图形对象与更新的配置数据的更新的对应相关联，并利用所属的更新的图表(7)将其可视化，在此，该数据编辑器(2)借助更新的配置数据来控制或重新配置该技术设备(5)或相应的子单元(6)。

15.  一种用于对对象的选择进行检验的方法，其中，所述对象分别代表技术设备(5)的子单元(6)，并且这些子单元(6)可以借助配置数据进行控制和配置，其中，通过选择对象来产生或改变属于所代表的子单元(6)的配置数据，其特征在于，
-利用对应函数(8)、特别是对应表就已存在的对象来检验所选出的对象的一致性，并然后
-在允许的对象选择下，相应于该对应函数(8)更新属于所代表的子单元(6)的配置数据，并然后利用该技术设备(5)的允许的配置来检验所选出的子单元(6)的更新的配置数据的一致性，和/或
-在允许的选择下，相应于该对应函数(8)更新属于所代表的子单元(6)的过程数据部件，并然后利用该技术设备(5)的允许的运行状态来检验所选出的子单元(6)的更新的过程数据部件的一致性，然后
-仅在对象选择、更新的配置数据和/或更新的过程数据部件具有一致性时，才能对该对象选择、更新的配置数据和/或更新的过程数据部件进行进一步处理。

16.  一种通过编辑图形对象操作技术设备(5)的子单元(6)的计算机程序产品，包含：
-图形编辑器(1)，其中，对用户对该图形编辑器(1)的操作进行监测和分析，并在用户选择图形对象时启动数据编辑器(2)；
-数据编辑器(2)，其产生或更新该代表的子单元(6)的属于选出的图形对象的配置数据，然后该图形编辑器(1)将该图形对象与该更新的配置数据的更新的对应相关联，并且该数据编辑器(2)借助该更新的配置数据来控制或重新配置该技术设备(5)和相应的子单元(6)；
-符号数据库(3)，借助图形编辑器(1)可从其中取出图形对象，其中，该图形对象分别图形地代表技术设备(5)的子单元(6)；
-过程数据部件，在其中对所有测量的技术设备(5)的过程数据进行更新并综合为各相应的子单元(6)的图表(7)。

通过编辑图形对象操作设备的系统
技术领域
本发明涉及一种通过编辑图形对象操作技术设备的子单元的系统，其包括图形编辑器、符号数据库，借助图形编辑器可从符号数据库中取出图形对象，并且在该符号数据库中图形对象分别图形地代表技术设备的一个子单元，还包括过程数据部件，在该部件中对所测量的技术设备的过程数据进行更新并综合为各子单元的图表。该图表尤其映射技术设备及各子单元内过程数据的空间-时间变化。
背景技术
借助基于计算机的可视化系统来监测技术设备已广泛使用并为一般的现有技术。在此，所使用的技术设备中的监测和控制设备产生大量过程数据，这些数据部分地仅能借助可视化系统来由人员监测并为其进行显示。将这样收集的技术设备的过程数据在相应的平台上(如HMI或SCADA系统)在图形界面上可视化以进行系统监测并综合为图表。
与此不同的是通过改变技术设备的系统结构或控制运行状态的配置、连接和控制过程来改变子单元或整个技术设备，如将另一个子单元连接到已有的技术设备上。为此，通过自动地或由用户借助输入掩模(Eingabemaske)的输入而直接产生控制和配置信号并传输到相应的子单元。由此改变技术设备的运行状态和/或结构。这些“技术上的”控制和监测数据以及信号用于直接控制技术设备或控制子单元，并与“图形”图表形式的可视的过程数据相区别。
迄今控制系统是这样构建的：对技术设备的配置或运行状态的改变仅能在“技术”层面的输入掩模上直接进行，并且在此要为每个子单元产生或更新配置数据。这样的配置数据的提供要对于设备的所有子单元进行。然后根据这种技术设备的所有配置数据形式的映射来读取、分析各测量和监测点上的与该改变的技术设备相关联的过程数据，并综合成图表。由该在特定时刻确定的技术设备的配置出发，采用配置数据来产生与过程数据相关的图表。然后将这样产生的图表在图形界面上可视化，并且可由用户借助图形编辑器进行选择和观察。借助图形编辑器通过改变配置数据来改变技术设备或子单元是不可能的，因为一个特定子单元的改变直接影响技术设备的整个配置或者运行状态，并由此而需要更新所有配置数据。这些更新的配置数据然后又用作当前测量的过程数据的基础并由此而用于匹配可视的图表。可视化的图表(从其上设有图形层面的技术层面出发)的层次化的数据模型结构妨碍了对设备配置的选择性改变和借助图形编辑器对其进行图形显示，或使这些难以做到。因此，总是只能在技术层面上改变设备配置，其对过程数据的作用和图表总是在随后才能图形地显示。
在常规系统中，在改变技术设备之前，还基于对所期望的设备改变的基本假设计算所有配置数据的模型。但该模型计算尚未用于控制技术设备，而是用于事先模拟在改变的技术设备中所期望的改变的真实性和一致性。对于存在改变的技术设备的真实的和一致的模型方案的情况，基于该模型方案更新所有配置数据和过程数据并改变设备配置。例如在DE 4447218 A1中描述了一种过程诊断-模型计算机，用于事先模拟改变的技术设备。由于以上所述的层次化的数据模型结构，利用该系统不可能进行技术子单元的选择性更改并仅更新对应的图表。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种没有以上所述的缺点的监测系统，使用户可以快速而简单地操作技术设备。
本发明的技术问题通过权利要求1的方案来解决。按照本发明，由系统对用户对图形编辑器的操作进行监测和分析，其中，在通过用户选择图形对象时启动数据编辑器。
在本发明的意义下，数据编辑器是在引入技术设备的子单元间的接口的情况下用于产生、存储、改变或删除配置数据的系统，在此配置数据用作控制、连接和监测信号并可存储在数据库中。本发明意义下的子单元可以是在技术设备中负责一种功能并可通过连接和控制信号控制或配置的技术设备的每个组件。在作为技术设备的高压网络中，子单元例如可以是变压器或功率开关，它们可以接入或耦合到该网络中或改变其运行状态。
本发明意义下的配置数据是所有用于控制、监测和配置技术设备和选出的子单元的数据和信号，并可以综合为文件的形式。配置数据一方面用于配置技术设备中的子单元，在此在本发明意义下的配置还包括将子单元接入技术设备或将其与技术设备断开。
然后，数据编辑器产生或更新代表的子单元的属于选出的图形对象的配置数据，并由此执行必要的用户询问并随后对其进行分析。对于特定的子单元，在设备配置的范围内伴随对属于子单元的相应配置数据的更新的特定用户询问可能是必要的。图形编辑器然后将图形对象与更新的配置数据的更新的对应相关联，在此数据编辑器还进行必要的用户询问并对其进行分析，并将用户询问的结果作为配置数据的更新引入，并且数据编辑器借助更新的配置数据来连接、控制或重新配置技术设备和各相应的子单元。优选地，在图形编辑器中实现对图形对象的更新，并同时在数据编辑器中对配置数据进行更新，从而使图形对象在图形层面上成为在技术层面上的更新的子单元的映射。此外，通过配置数据对技术设备或子单元中的系统状态和运行状态(如供电网络的开关设备的开关状态)进行控制。在子单元中配置数据或直接用于控制或被转换为特定于子单元的控制信号。
通过按照本发明的系统提供了图形对象和该图形对象所代表的子单元之间的关联，在此，在图形层面或技术层面的改变相互影响，从而使得可以借助图形编辑器对技术设备进行图形控制。因此与现有技术不同，可以借助于选择图形对象来改变由图形对象代表的子单元的运行参数，在此技术设备的改变又反作用于图形对象的可视化以及所属的过程数据。通过在借助图形编辑器选择图形对象时调用数据编辑器，建立了从图形层面到技术层面的连接。借助数据编辑器初始化或改变用于实现和控制技术设备的子单元的配置数据。尤其在第一次将新选出的子单元引入已有的技术设备时需要产生新的配置数据。然后这些改变的配置数据将用于控制和改变设备配置。同时还在图形编辑器中将这些改变的配置数据与所属的图形对象相关联，并同样基于改变的设备配置重新计算并更新所属的图表。
优选地，图形编辑器在编辑图形对象时基于选出的图形对象利用对应函数、特别是对应表来比较技术设备的一致性，并仅在允许的对应下允许调用数据编辑器。在此还检验各图形对象是否真的对应于一个配置数据，以及该图形对象是否存储在符号数据库中。对于对图形对象不存在相应的配置数据的情况，产生该配置数据并将其与该图形对象相对应。
本发明意义下的一致性包括在考虑允许的设备配置和/或子单元的运行边界(如例如两个子单元由于技术现状而无法相互连接)的情况下检验由用户或系统所期望的技术设备的改变的兼容性和真实性。
因此，利用对应函数例如对于两个子单元间在技术上无法建立的连接可以仅在图形层面利用相应对应的配置数据就其一致性进行检验。在此仅对图形编辑器中技术设备的图形映射进行检查，对该一致性检查不使用技术配置数据。如果在检查时已存在对应函数中的、所选出的图形对象的不一致性，则不启动数据编辑器，并由此而没有从图形层面到系统控制的技术层面的连接被建立。通过图形编辑器的该借助对应函数的过滤功能避免了在系统中对如数据编辑器的耗时且占用存储空间的不必要的应用程序的程序调用。这提高了本发明系统的运行安全性，因为由此避免了调用多个不必要的过程应用。
在一种优选实施方式中，数据编辑器基于用户在图形编辑器中的图形选择来更新图形代表的子单元的配置数据，在此，更新的配置数据尚未传输给技术设备或子单元以用于控制。
优选地，数据编辑器同样对选出的技术设备中的子单元检验更新的配置数据的一致性和/或用户询问的结果，并仅在存在一致性时在文件中临时存储在数据编辑器中形成的、子单元的更新的配置数据。
通过借助对应函数在图形编辑器中的一致性检验以及随后在数据编辑器中对更新的配置数据和/或用户询问的结果的一致性检验，使通过用户对技术设备的图形操作经历了两级的一致性检验，这使得极大地减小了操作错误并保证了在技术设备运行时的高度安全状态。
在数据编辑器中对一致性的检验在基于通过拓扑处理器改变的配置数据考虑改变的技术设备的附加建模结果的情况下进行。作为建模的基础可以选择性地或者计算总的改变的设备配置，或者用涉及其余技术设备的相应接口模拟仅对选出的子单元进行建模。
优选地，数据编辑器必要时利用技术设备的允许的配置就所选出的子单元检验更新的配置数据与所需要的用户询问的结果的一致性，并且仅在存在一致性时在中间存储器中存储在数据编辑器中形成的更新的配置数据。
另一优选实施方式是，数据编辑器将选出的子单元的更新的过程数据的一致性和/或用户的预先给定与技术设备的允许的运行状态进行比较，并且仅在存在一致性时才临时存储该在数据编辑器中形成的、更新的配置数据。用户的预先给定是可由用户任意选择的对于预先给定的技术设备中的运行状态(如预先给定的温度或电流负载状态)的参数。与此相对的是对子单元运行必须询问的用户询问。利用该对过程数据的检验，数据编辑器中的一致性检验不仅对设备配置进行，而且还扩展到通过过程数据或图表形成的设备内的运行状态。
对在数据编辑器中形成的更新的配置数据的准许的临时存储，尤其用于保持存在的配置数据直至出现对选出的配置数据的一致更新。从此时刻开始才可以改变技术设备。如果出现临时存储过程出现错误或提前中断的情况，则将保持迄今存在的系统配置，并保证技术设备的安全继续运行，而不会发生部分的和进而不完全的改变。
根据另一实施方式，借助对应函数来检验由用户选出的图形对象与现有的技术设备的图形映射的一致性，和/或借助智能专家系统、特别是神经元网络来检验技术设备中的更新的配置数据和/或用户询问的结果和/或更新的过程数据部件与技术设备中的允许的运行状态的一致性。由此就是复杂的配置状态和运行状态也能定义，并由此也能对技术设备运行就配置状态和运行状态的一致性和真实性进行监测。
数据编辑器优选地利用临时存储的、更新的配置数据来产生具有图形数据格式、尤其是XML格式的更新数据组。利用更新数据组的一般图形数据格式可以与传输极其大量的配置数据相比而更快和更简单地将数据输入图形编辑器。这同样使得可以在图形编辑器内实现以图形数据格式临时存储的更新数据组和所属的图形对象之间的简单对应。
优选地，将以图形数据格式临时存储的更新数据组输入和归档到文档数据库中。同时，数据编辑器提供所属的、更新的配置数据用于技术设备的继续控制和监测。优选地仅将用户选出的图形对象的所属更新数据组输入图形编辑器，并由此使在改变之后到图形编辑器的数据传输减少。
在另一优选实施方式中，将配置数据和/或更新数据组以共享存储器映射文件的形式存储，并可与其它系统组件一起使用。
在此，将共享存储器映射文件理解为一种数据存储结构，如在“SolarisInternals”(Jim Mauro，Richard McDougall，Prentice Hall PTR，2000)中描述的那样。该数据模型可同时由多个应用程序使用。
优选地，数据编辑器对选出的子单元的更新的配置数据进行分析，并对其进行技术上必要的补充。这样，对于仅选择两个节点连接导线中的一个节点的选择，由系统进行第二个节点与现有技术设备的连接。然后将这样补充的配置数据进行临时存储，并用于产生更新数据组。将该更新数据组输入图形编辑器，图形编辑器又基于该补充的更新数据组对对应的图形对象进行补充，并由此改变该图形对象。此外，仅更新对应于选出的图形对象的子单元的过程数据部件，并由此避免了对不需要的数据的大量数据传输。
优选地，技术设备是供应网络，尤其是高压网络、燃气网络或水网。
按照本发明，同样设置了用于从中取出图形对象的符号数据库，其中，这些图形对象在通过编辑图形对象操作技术设备的子单元的系统中分别图形地代表技术设备的子单元。此外，本发明还涉及文档数据库，用于存储技术设备和其子单元的文件，如配置数据、过程数据部件和更新数据组，其中，对这些文件进行更新，用于在通过编辑图形对象操作技术设备的子单元的系统中控制技术设备、对代表技术设备的图形对象进行可视化、以及用于显示综合成各子单元的图表的过程数据。
按照本发明，同样还提出了一种利用用于改变和更新技术设备的子单元的配置数据的图形编辑器、数据编辑器，利用可借助于图形编辑器从其中取出图形对象的符号数据库的通过编辑图形对象来操作技术设备的子单元的方法，其中，在过程数据部件中对所有测量的技术设备的过程数据进行更新并综合为各子单元的图表。符号数据库还可以可选地直接集成在图形编辑器中。其中，对用户对该图形编辑器的操作进行监测和分析，其中在通过用户选择图形对象时启动数据编辑器。在数据编辑器中产生或更新代表子单元的属于选出的图形对象的配置数据和/或只要需要就执行用户询问，对用户询问进行分析、并作为对配置数据的更新引入。然后，图形编辑器将图形对象与更新的配置数据的更新的对应以及用户询问的结果相关联，在此，数据编辑器借助于更新的配置数据来连接、控制或重新配置技术设备和各子单元。
此外，按照本发明，还提出了一种利用对应函数、特别是对应表就已存在的对象来检验所选出的对象的一致性的方法，然后在允许的对象选择下，相应于对应函数更新属于所代表的子单元的配置数据，并然后利用技术设备的允许的配置来检验所选出的子单元的更新的配置数据的一致性，和/或在允许的选择下，相应于该对应函数来更新属于所代表的子单元的过程数据部件，并然后利用该技术设备的允许的运行状态来检验所选出的子单元的更新的过程数据部件的一致性，然后仅在对象选择、更新的配置数据和/或更新的过程数据部件具有一致性时，才能对该对象选择、更新的配置数据和/或更新的过程数据部件进行进一步处理。在本发明意义下的代表的对象可以是所有可通过人员采集的对象，尤其是可视、可听或可触觉(taktiell)的对象。
本发明还涉及一种用于通过编辑图形对象操作技术设备的子单元的计算机程序产品，该计算机程序包含：图形编辑器，其中，通过该图形编辑器对用户对该图形编辑器的操作进行监测和分析，并在用户选择图形对象时启动数据编辑器；数据编辑器，其产生或更新代表的子单元的属于选出的图形对象的配置数据。
附图说明
以下借助附图对本发明进行描述。图中示出：
图1示出按照本发明的方法的流程图；
图2示出本发明系统的示意图。
具体实施方式
图1示出本发明方法的流程图。在随着初始化图形编辑器1而启动系统后，对用户对图形编辑器1的操作持续进行监测。在用户用图形编辑器1选择了图形对象的情况下，系统将在随后的步骤中对用户选择的一致性进行检验。一致性检验借助对应函数8、如对应表或借助专家系统进行。在此，基于选出的图形对象对用户选择的真实性和一致性进行检验。该检验仅在图形层面进行，并与图形表示的技术设备5进行比较。在存在用户选择的一致性时启动数据编辑器2，并由此一次性地建立到技术层面的连接。数据编辑器2基于技术设备5的现有配置数据和预先给定的运行边界在技术层面上检验用户选择的一致性。过程数据和用户的预先给定同样进入到一致性检验中。如果存在一致性，则一方面匹配图形对象，另一方面产生或更新配置数据。在此，仅在临时存储的配置数据完全处于对应的子单元6中并已读入图形编辑器1时，才由技术设备5进行更新。同样，借助更新数据组将更新的图形对象与图形编辑器1中的更新的配置数据相对应。最后，基于改变的设备配置重新计算并更新所有过程数据。
图2以作为技术设备5的电开关网络为例示意性示出了按照本发明的系统。用户借助图形编辑器1从具有多个图形对象的符号数据库3中选出一个例如变压器符号形式的图形对象，并引入图形编辑器1的工作表面、如图形界面。该第一步骤通过圆圈中的1来象征。以下对于后续步骤将其称为在前的步骤1。系统对用户的选择进行监测，并用对应函数8(未示出)对所选中的选择就其一致性进行比较。如果在图形层面上存在选择的一致性，则在下一程序步骤中调用数据编辑器2(步骤2)，并在技术层面上对在图形编辑器1中进行的高压供电网形式的技术设备5的图形改变就其一致性进行检验(步骤3)。在此，在检验中引入高压电网的瞬时设备配置，以及所连接的作为技术设备5的开关站和变压器站的当前配置数据，还有例如网络负载分配和当前网络电压分配的过程数据部件。如果也确认了用户选择的一致性，则将改变的配置数据进行临时存储。该临时存储的数据一方面用于技术设备5和功率开关形式的子单元6的控制(步骤5)，另一方面用于产生具有图形数据格式的更新数据组。然后，将更新数据组输入图形编辑器1(步骤4)。在图形编辑器1中，相应于用户期望的改变来改变选出的图形对象，并产生该图形对象和其代表的子单元6之间的更新的对应。同时，临时存储的配置数据还用来重新计算和更新图表7形式的可视的过程数据部件(步骤4)。