实时监控信息管理一体化系统

摘要

本发明实时监控信息管理一体化系统,将自动控制、网络图像、信息管理系统相结合,利用计算机网络形成多系统的综合实时信息监控一体化管理系统。该系统由自动控制系统、网络图像系统、信息管理系统构成,信息管理系统包括实时数据服务器、管理数据服务器、信息墙、办公计算机群,通过企业主干网络相连,自动控制系统包括操作组态站、现埸自动控制设备,现埸自动控制设备包括可编程控制器PLC、分布式控制部分DCS。网络图像系统包括图像处理站、监视器、摄像处理设备、宽带网总线。

说明书

本发明实时监控信息管理一体化系统涉及的是将信息处理技术网络通讯技术多媒体应用技术与现代工业、农业和公用事业的过程自动化监控系统、企业信息管理系统相结合，利用计算机网络形成多业务、多系统的综合实时信息监控一体化管理系统。

现有技术状态分布控制系统(DCS)的基础技术是4C技术(Computer计算机，CRT阴极射线管显示器，Communication通讯，Control控制)，可以集数台、数十台甚至上百台计算机分散应用于过程控制，全部信息经通讯网络由上位计算机监控，由组态软件实现最优控制，通过CRT显示装置、通讯总线、操作键盘、打印机等设备实现集中操作、显示、报警及记录，既继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，又克服了单台微机控制系统危险性高度集中和常规仪表控制功能单一、人机联系差的缺点。

进入90年代以来，分布式控制系统DCS从功能上朝着过程控制自动化、制造业自动化办公室自动化和经营管理自动化相结合的方向发展，即构成计算机集成制造系统(Computer Intergrated Manufacturing System)，简称(CIMS。

CIMS代表着工业控制系统的未来，CIMS的研究开发不是以某个区域或某项活动为对象，而是以企业的全部活动为对象。从市埸预测、接受订货、原料供应、生产计划、作业排序、过程控制、环境监控、产品销售，到用户反馈、新产品开发、经营管理、整个形成一个动态反馈系统，具有自判断、自组织、自学习的能力。

CIMS不仅是对生产技术的变革，也是生产组织和生产方针的变革。因而它不是单纯的对现有生产模式进行计算机化及自动化，而是必须按照新的生产组织原理对现行生产模式进行全面改造。

美国、德国、日本等许多发达国家已经开始CIMS技术研究和开发，并着手应用试验，目前仍处于试验阶段，而国内处于理论研究阶段。

本发明的目的是针对目前实时监控信息管理一体化存在不足之处提供一种实时监控信息管理一体化系统，是面向二十一世纪CIMS技术发展的监控管理一体化系统，综合开发和应用了电子信息技术中的计算机技术，信息处理技术，应用监控软件，网络与通讯技术，光机电一体化技术及生产过程自动化控制系统、高性能与智能仪表并采用最新的混沌理论、模糊控制理论神经网络，小波分析等控制理论与技术，充分体现了自动化技术网络化、智能化、一体化的特点，适合于现代工业、农业和公用事业的自动化监控与信息管理。

实时监控信息管理一体化系统是采取以下方案实现的：实时监控信息管理一体化系统的计设思想是将图像、语音、数据等信息处理技术、网络通讯技术、多媒体应用技术与现代工业、农业和公用事业的过程自动化监控系统、企业信息管理系统相结合，充分利用计算机强大的处理、计算、多平台、多任务、实时、高效等功能，结合计算机广域和局域网，形成图像、语音、数据、信号流等多业务多系统的一体化综合监控管理系统，以充分满足企业办公、生产、管理、控制等多方面的综合需要。

实时监控信息管理一体化系统由自动控制系统、网络图像系统、信息管理系统构成，信息管理系统包括实时数据服务器、管理数据服务器、信息墙、办公计算机群，通过企业主干网相连，自动控制系统包括若干个操作组态站，现埸自动控制设备。现埸自动控制设备包括可编程控制器PLC、分布式控制部分DCS。操作组态站通过现埸总线与自动控制设备相连，不同现埸总线采用网关相连，自动控制设备与现埸控制信号相连。网络图像系统包括若干个图像处理站、监视器、若干个摄像处理设备(摄像头)、宽带网总线。图像处理站、监视器、摄像处理设备通过宽带网总线相连。

信息管理系统、自动控制系统、网络图像系统通过网关(网桥)连接起来。自动控制系统、网络图像系统数据通过网关送到信息管理系统进行处理，存储在实时居服务器与管理数据服务器内，信息墙与各办公室计算机(办公计算机群)通过企业主干网从实时数据服务器与管理数据服务器中取得现埸信息，处理后的信息，办公室计算机通过企业主干网与网关将指令送往自动控制系统或网络图像监控系统。

实时监控信息管理一体化系统有以下特征：

1．综合性：面向现代生产原理，综合全过程目的和要求

自动化控制系统：选用国际先进水平的分布式控制系统，满足电厂、化工厂等生产过程的可靠性、安全性、实用性要求；

企业信息管理等系统：实时数据库和商用数据库相结合，面向企业生产和经营管理的全过程；

多媒体监控系统：采用多媒体宽带网数据传输技术、图像压缩和图像设别技术、语音传输和语音设别技术及神经网络技术，满足企业生产过程和办公管理的全方位安全监控要求。

2．开放性：遵循国际标准，满足开放性要求

操作系统平台：选用WINDOWS NT，采用多任务、多线程、多窗口技术；

数据库及接口：采用标准SQL数据库、实时数据库和VC、C++Builder等语言；

网络通讯协议：TCP/IP标准通讯协议。

3．分布性：全分布开放的网络体系结构

所有的功能都采用Client/Server模式分布于网络中，网络中的任何一台机器都可在线同时访问到所有功能，实现完全意义上的功能分布，真正做到与地理位置无关。

4．智能性：智能的网络管理与应用功能

无论用于单网还是双网，低速网还是高速网，FDDI网还是ATM网，系统都能自动适应，并自动检测网络运行情况和网络流量的分布情况，保证网络高速可靠运行；

采用小波分析进行图像处理，智能图像识别、模糊控制等功能。

5．通用性：通用的MWS V2.0平台

MWS V2.0平台系统是明维自动化有限公司开发研制的一种通用的分布式自动化系统开发平台；

MWS V2.0平台系统包括数据库、图形、报表、监控软件、通讯管理、系统生成及连网软件；

该平台系统支持调度SCADA、配网自动化、电力负荷管理、远方读表系统功能、车辆检测、收费系统、交通监控、气象检测、环境检测、图像处理与传输功能；

提供一系列开发工具和应用模板，兼容Matlab等专业开发工具，为应用软件的二次开发带来很大方便。

6．实时性：实时库与商用库相结合，提供DMBASE内存数据库管理系统，实时库与商用库相结合，既满足电力交通实时性要求，又具有商用库的通用特性；

DMBASE关系型内存数据库管理系统，解决了传统监控系统中数据库访问速度慢，接口不规范，开发工作量大的难题，同时为二次开发、系统维护与扩展提供极大方便。

7．可靠性：可靠的通讯管理器

传统的SCADA监控系统中，采集、集成现埸数据的工作由通讯模块完成，由于不同厂家的设备存在不同的通讯规约，因此不同的系统其通讯模块不尽相同，访问接口不规范，从而增加系统开发时间，造成不必要的资源浪费。通用通讯管理器是针对以上而开发的软件模块，通用通讯管理器是独立设计、开发、调试、提高了模块的可维护性和可靠性。模块的设计完全摆脱了原有的设计思想和框架，不囿于一个系统，而是着眼于多个系统，采用了新技术、新方法，设计出通用的管理器，适用于多种监控系统。    

8．实用性：面向对象的设计思想和编程技术

编程语言采用C/C++Builder和SQL数据库查询语言，采用面向对象(OOP)和多线程编程技术。数据库以电力系统、交通管理中多种设备为对象进行设计，便于电力系统模型和交通自动化管理模型的建立和高级应用软件的计算与处理。

9．丰富性：丰富的系统功能

系统除具有一般的电力自动化和高速公路自动化功能外，还有以下功能：

网络拓扑与着色功能：在线进行停送电统计，在图形上直观标出停电范围，并能实现动态功能；

处理微机保护信息的功能：可远程查询修改保护定值，远程取保护测量值、保护投入与切除、远方复归、处理保护警等；

远程诊断服务功能：可在远方对用户系统进行维护，修改程序等，对用户要求做到及时响应；

多媒体功能：各种图像、扫描仪图形都可接入图形系统，并可语音告警；

系统集成：易与其他系统如GIS GP接口。

实时监控信息管理一体化系统可广泛应用于电力、化工、环保、交通、通讯、冶金、石油、建材、烟草、市政、企业、楼宇等生产管理自动化诸行业。

以下将结合附图对本发明作进一步说明。

图1是实时监控信息管理一体化系统方框示意图。

参照附图实时监控信息管理一体化由自动控制系统、网络图像系统、信息管理系统构成，信息管理系统包括实时数据服务器、管理数据服务器、信息墙、办公计算机群，通过企业主干网相连，自动控制系统包括若干个操作组态站，现埸自动控制设备。现埸自动控制设备包括可编程控制器PLC、分布式控制部分DCS。操作组态站通过现埸总线与自动控制设备相连，不同现埸总线采用网关相连，自动控制设备与现埸控制信号相连。网络图像系统包括若干了图像处理站、监视器、若干个摄像处理设备(摄像头)、宽带网总线。图像处理站、监视器摄像处理设备通过宽带网总线相连。

信息管理系统、自动控制系统、网络图象系统通过网关(网桥)连接起来。自动控制系统、网络图像系统数据通过网关送到信息管理系统进行处理，存储在实时数据服务器与管理数据服务器内，信息墙与各办公室计算机(办公计算机群)通过企业主干网从实时数据服务器与管理数据服务器中取得现埸信息，处理后的信息，办公室计算机通过企业主干网与网关将指令送往自动控制系统或网络图像监控系统。

实时监控信息管理一体化系统的自动控制系统：生产过程现埸信息信号输入PLC、DCS自动控制装置，由自动控制装置进行测量控制运算，PLC将测量控制信号送入现埸总线，DCS将测量控制信号送入冗余的工厂总线。操作组态站从工厂总线取动态数据进行显示，操作人员在操作组态站用计算机鼠标对生产过程进行控制。进入操作组态站的数据由网关进行数据协议转换，转换后的计算机通用数据送入企业主干网，接受最高企业级管理。

实时监控信息管理一体化监控系统的网络图像系统由网站图像系统捕获生产过程图像捕获并进行图处理和显示，安装在生产现埸的摄像头拍取生产现埸图像，经过图像信号处理形成射频信号后，信号送入宽带网总线，各路图像信号汇集在宽带网络中，计算机图像站进行多幅图像显示、自动切换、自动录制、自动存储、监视器完成多幅图像显示功能。图像站内信号经网关转换，转换后标准信号送入企业骨干网络，同样接受最高企业管理。

实时监控信息管理一体化系统的信息管理系统通过企业主干网上的实时数据服务器直接对生产过程进行指导、维护、管理。管理数据服务器对企业办公后勤仓储等部门进行数据登陆、统计、存储、指导、管理。信息墙用于向企业大众发布重要信息、企业新闻。企业内的任何一台办公计算机均可共享企业骨干网络信息，进行企业内部电子文件交流和管理，极大的提高企业实时信息流通速度、信息流通流量、信息准确性。总而言之，为企业生产管理带来一埸更新换代的变革，满足信息时代的现代化企业全方位要求。