一種基于實時數據庫的計量生產實時監(jiān)控方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于實時數據庫的計量生產實時監(jiān)控方法，其步驟包括：1）定義實時數據測點標識；2）3Dmax建模；3）關系數據庫和實時數據庫的數據接入；4）三維動畫展示；5）實時監(jiān)控流水線的運行；6）歷史數據曲線反演。本發(fā)明實現了三維動畫場景與實時數據庫相結合的監(jiān)控技術，更加細化、全面監(jiān)控設備時刻動態(tài)變化，為用戶提供了高效的互動功能，提供了完善的生產管理與數據整合一體化服務，三維場景與現場監(jiān)控聯動、故障準確定位與直觀顯示、應急預案聯動顯示等高效、科學的事故預警措施。本系統(tǒng)配合大屏幕的顯示終端，為用戶呈現了完整、直觀、生動的生產調度監(jiān)控一體化平臺。
【專利說明】一種基于實時數據庫的計量生產實時監(jiān)控方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于實時數據庫的計量生產實時監(jiān)控技術，屬于電網生產調度監(jiān)控【技術領域】，更準確地說本發(fā)明是電網設備檢測實時數據在三維頁面實時監(jiān)控的技術。

【背景技術】
[0002]近年來，隨著大數據時代的來臨以及智能電網的全面建設升級，電網計量中心生產調度監(jiān)控一直以視頻監(jiān)控為主的監(jiān)控手段，無法對每個電表的每個實驗數據信息即電測數據以及流水線物流運動數據即電控數據進行監(jiān)控。傳統(tǒng)的生產調度軟件系統(tǒng)與實際生產現場景象不能對應，而視頻監(jiān)控又只能看到現場景象，不能迅速了解到生產數據的矛盾。為達到對現有計量生產真實監(jiān)控，更加有效利用生產數據來預防設備故障，同時監(jiān)控電表檢測進度和結論的目的，提出一種基于實時數據庫的三維實時仿真技術，對計量生產調度現場進行全方位的監(jiān)控。


【發(fā)明內容】

[0003]為了解決對設備信息檢測視頻監(jiān)控粗糙，不能直觀展示具體設備信息的問題，本發(fā)明提供一種基于實時數據庫的三維仿真方法，實時監(jiān)控設備數據，直觀展示設備運行情況。確保監(jiān)控畫面更加與實際情況同步、真實，從而達到對設備故障，數據等問題有效直觀的了解，對計量中心“四線一庫”生產情況進行指導。
[0004]具體地說，本發(fā)明是采用以下的技術方案來實現的，包括下列步驟:
1)定義實時數據測點標識。按照統(tǒng)一數據編碼規(guī)范規(guī)定的數據格式生成規(guī)范化的測點信息。以設備為對象，設備的位置為中心，根據地區(qū)、廠商、檢定方式、線體、設備對象、設備數目、實驗編號對象等定義唯一測點名稱標識；
2)3Dmax建模。對單相表、三相表、互感器、采集終端、立庫、臺體、輸送機、托盤、AGV小車以及機械手等設備進行精細化的建模，根據現場設備位置布置、設備實際樣式、與測點映射關系、模型之間的關系等因素建立相關模型組合；
3)關系數據庫和實時數據庫的數據接入。根據實際生產數據，按照I)規(guī)范將對應臺體原先檢定方案清空后，新的檢定方案列表傳入關系數據庫，將單相表、三相表、互感器、采集終端、托盤等電測、電控、物流實時變化數據傳入實時數據庫，并對相關數據進行分析和抽象化預處理，與2)模型進行數據聯動；
4)三維動畫展示。使用Unity3D引擎技術設計實時三維動畫，將2)的各個模型進行關系驅動，配合3)的實時數據，實時展示變化實驗數據，物流托盤運行畫面，臺體進度、臺體狀態(tài)、臺體電表合格情況等畫面，臺體方案檢定信息，機械手抓取表的動作模擬畫面；
5)實時監(jiān)控流水線的運行。在自化動檢定中以托盤編號為中心，監(jiān)控托盤狀態(tài)，托盤開始位置，以及托盤運行目的位置，使用4)進行場景驅動，模仿真實環(huán)境串聯所有工位，對所有托盤運行情況進行監(jiān)控，從而達到監(jiān)控整個流水線便于處理相關故障；
6)歷史數據曲線反演。通過圖表、曲線直觀地對電表、互感器、采集終端實驗的實時數據進行展示，對托盤、輸送機、提升機、機械手運行變化進行動態(tài)展示，對部分重要設備監(jiān)控歷史數據進行曲線分析，從而更有效、直觀的監(jiān)控設備故障易發(fā)點。
[0005]本發(fā)明的有益效果如下:本發(fā)明實現了對計量生產中“四線一庫”的生產情況，主要針對電表、互感器、采集終端的實驗數據流水線中托盤運動狀況、設備儲存的倉庫中的庫存數量位置以及設備出入庫動態(tài)流程情況進行實時監(jiān)控，打破了傳統(tǒng)生產管理軟件與視頻監(jiān)控之間的“數據與對象”的隔閡，為生產調度理模式“更集約、更專業(yè)、更扁平”的重要技術手段，生產檢定對象的模型化與數據化，為系統(tǒng)平臺的聯動報警與響應機制提與監(jiān)控管理提出了新的技術思路與實踐，實現計量業(yè)務和管供了良好的基礎。將原來局限于個別操作者的顯示屏內容，經過全新的三維仿真方法與實時數據可視化手段，呈現了全新的面貌。積極響應了國網的三集五大要求符合國家電網的“大營銷”體系建設的重要精神。三維仿真與實時數據庫相結合更好地展示了監(jiān)控對象運行的真實性、實時性，同時可以對運行變化狀態(tài)進行曲線分析和歷史反演。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是實時數據庫數據格式示意圖。
[0007]圖2是本發(fā)明采用的技術架構圖。
[0008]圖3是本發(fā)明系統(tǒng)設計流程圖。

【具體實施方式】
[0009]下面參照附圖并結合實例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0010]本發(fā)明基于實時數據庫的三維仿真技術。在集中統(tǒng)一的計量生產中，大量的生產實時數據存儲、分析、處理是三維仿真的基礎，而實時數據庫是專門用于處理具有時間序列特性的數據的數據庫，其支持數據周期存儲和變化即存儲兩種數據存儲機制，支持海量數據高效存儲，支持快速批量檢索數據，因此能夠很好地滿足調度自動化系統(tǒng)的需求，從而實現實時監(jiān)控目的。
[0011]本發(fā)明基于實時數據庫的計量生產實時監(jiān)控方法是采用以下的技術方案來實現的，包括下列步驟:
1)定義實時數據測點標識。按照統(tǒng)一數據編碼規(guī)范規(guī)定的數據格式生成規(guī)范化的測點信息。以設備為對象，設備的位置為中心，根據地區(qū)、廠商、檢定方式、線體、設備對象、設備數目、實驗編號對象等定義唯一測點名稱標識；
2)3Dmax建模。對單相表、三相表、互感器、采集終端、立庫、臺體、輸送機、托盤、AGV小車以及機械手等設備進行精細化的建模，根據現場設備位置布置、設備實際樣式、與測點映射關系、模型之間的關系等因素建立相關模型組合；
3)關系數據庫和實時數據庫的數據接入。根據實際生產數據，按照I)規(guī)范將對應臺體原先檢定方案清空后，新的檢定方案列表傳入關系數據庫，將單相表、三相表、互感器、采集終端、托盤等電測、電控、物流實時變化數據傳入實時數據庫，并對相關數據進行分析和抽象化預處理，與2)模型進行數據聯動；
4)三維動畫展示。使用Unity3D引擎技術設計實時三維動畫，將2)的各個模型進行關系驅動，配合3)的實時數據，實時展示變化實驗數據，物流托盤運行畫面，臺體進度、臺體狀態(tài)、臺體電表合格情況等畫面，臺體方案檢定信息，機械手抓取表的動作模擬畫面；
5)實時監(jiān)控流水線的運行。在自化動檢定中以托盤編號為中心，監(jiān)控托盤狀態(tài)，托盤開始位置，以及托盤運行目的位置，使用4)進行場景驅動，模仿真實環(huán)境串聯所有工位，對所有托盤運行情況進行監(jiān)控，從而達到監(jiān)控整個流水線便于處理相關故障；
6)歷史數據曲線反演。通過圖表、曲線直觀地對電表、互感器、采集終端實驗的實時數據進行展示，對托盤、輸送機、提升機、機械手運行變化進行動態(tài)展示，對部分重要設備監(jiān)控歷史數據進行曲線分析，從而更有效、直觀的監(jiān)控設備故障易發(fā)點。
[0012]實時數據庫一般采用測點名來標識所存儲的數據，每個測點都對應存儲某個前置采集指標的實時數據，各實時數據庫測點中存儲的數據格式都大同小異。例如，圖1給出了一種國產實時數據庫數據格式示意。圖中展示的國產海迅實時數據庫中每一個數據都由三部分組成:時標、值以及質量碼。其中，時標由兩個4字節(jié)整數(hours和usees)表示,其中hours表示的是當前時刻到公元元年的小時數，usees則表示當前時刻到上一個整點時刻的微秒數，時標的表示精度為I微秒；數據值由單精度浮點數(4字節(jié))表示；質量碼由一個4字節(jié)整數表示。每一個數據用“測點名稱”作為標識符。
[0013]如圖2所示，本發(fā)明采用的技術架構分為以下五層:
數據獲取層:從實際設備(四線一庫)、機械手、AGV小車獲取對應的檢測數據，物流數據以及抽象化的數據存儲到關系數據庫和實時數據庫。
[0014]數據存儲層:包含關系數據庫和實時數據庫，關系數據庫存儲模型關系，模型與測點的映射關系及相對固定的檢定方案。實時數據庫存儲實時的設備檢測數據。
[0015]統(tǒng)一數據訪問層:提供對關系數據庫和實時數據庫統(tǒng)一數據訪問。
[0016]場景整合與數據聯動層:包括設備對象模型的建立，模型關系的解析，模型和測點的關系映射以及關聯模型的綁定，對模型測點的數據進行具體化處理，采用數據聯動方式將模型進行整合互動，然后輔以場景驅動，使模型更具有真實感，立體感和動態(tài)感。
[0017]前端展現層:按照整合的場景以三維動畫形式監(jiān)控各個臺體狀態(tài)，實驗項目數據明細以及二維統(tǒng)計實驗數目合格數目等重要數據，同時曲線展示重要設備的歷史數據變化情況，做出相關故障預測等一些信息。在實際應用時，工作人員能夠在基于真實場景建造的三維生產線場景中任意切換觀看視角，進行視角旋轉、平移、推遠、拉近等操作。能夠看到基于真實情況的生產線傳送帶的運行、AGV小車的運行、機械手的動作等設備運行情況，也能夠通過各設備上方浮動的狀態(tài)圖標了解設備運行狀況(如:整體檢定進度、運行還是暫停、是否有故障、是否有不合格表等)。
[0018]如圖3所示，本發(fā)明的主備系統(tǒng)模型校驗的過程具體包括以下步驟:
1、確定編碼規(guī)范。根據國網統(tǒng)一化、集中化要求，各個網省采取統(tǒng)一編碼規(guī)范約束上傳測點信息和部分抽象化數據至實時數據庫和關系庫。
[0019]2、根據現場場景設備進行3D模型的建立，精細化模型，同時對部分測點數據進行抽象化處理。
[0020]3、模型之間關系和模型與測點映射關系的整合，使得3D模型依賴數據實時運動或實時展示實驗數據。
[0021]4、實時數據和歷史數據的分析、聯動。將設備產生的數據按實際生產情況不斷變化，提取對比數據，進行曲線、圖表直觀展示。
[0022]5、三維動畫場景的整合。將各個模型接入實時數據整體劃一，使得整個監(jiān)控畫面模擬真實的生產場景畫面。
[0023]6、實時監(jiān)控計量生產畫面，校驗動畫與實際是否真實，進行瑕疵修改。
[0024]7、三維大屏監(jiān)控展示以及電表實驗數據曲線展示。
[0025]本發(fā)明方法在實際中的具體部署實施過程如下:
步驟1:首先部署關系數據庫服務器、實時數據庫服務器；
步驟2:臺體廠家調用數據統(tǒng)一接口進行實時數據上傳；
步驟3:搭建三維仿真系統(tǒng)，生產對象二維、三維建模、數據整合與驅動、場景整合與數據聯動，將相關的模型、測點關系存入關系數據庫。
[0026]步驟4:在應用服務器上部署三維仿真系統(tǒng)，展示實時動畫場景，模擬相關設備實驗數據的歷史反演狀況。
[0027]綜上所述，本發(fā)明基于實時數據庫的計量生產實時監(jiān)控技術，首先根據現場設備位置及數目情況，按照一定規(guī)則制定測點生成格式規(guī)范，獲取設備電控(物流)、電測(實驗)數據存入關系數據庫和實時數據庫；然后使用3DMAX工具根據現場設備實際樣式分別對電表、互感器、采集終端、臺體及托盤等裝置形狀進行3D模型設計，并將模型關系及模型與測點的映射關系，存入關系數據庫中，再進行解析模型即將模型綁定測點的實時數據進行數據聯動，模型之間進行互動；最后使用Unity3D技術進行場景動畫驅動，將各個模型進行數據關聯，驅動電表實驗展示實時數據，托盤實時運行，AGV小車的運行以及機械手抓取操作進行實時動畫展示。本發(fā)明實現了三維動畫場景與實時數據庫相結合的監(jiān)控技術，更加細化、全面監(jiān)控設備時刻動態(tài)變化，為用戶提供了高效的互動功能，提供了完善的生產管理與數據整合一體化服務，三維場景與現場監(jiān)控聯動、故障準確定位與直觀顯示、應急預案聯動顯示等高效、科學的事故預警措施。本系統(tǒng)配合大屏幕的顯示終端，為用戶呈現了完整、直觀、生動的生產調度監(jiān)控一體化平臺。
[0028]雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，但實施例并不是用來限定本發(fā)明的。在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內，所做的任何等效變化或潤飾，同樣屬于本發(fā)明之保護范圍。因此本發(fā)明的保護范圍應當以本申請的權利要求所界定的內容為標準。
【權利要求】
1.一種基于實時數據庫的計量生產實時監(jiān)控方法，具體包括如下步驟: 1)定義實時數據測點標識:按照統(tǒng)一數據編碼規(guī)范規(guī)定的數據格式生成規(guī)范化的測點信息；以設備為對象，設備的位置為中心，定義唯一測點名稱標識； 2)3Dmax建模:對包括單相表、三相表、互感器、采集終端、立庫、臺體、輸送機、托盤、AGV小車以及機械手的設備進行精細化的建模，根據包括現場設備位置布置、設備實際樣式、與測點映射關系、模型之間的關系的因素建立相關模型組合； 3)關系數據庫和實時數據庫的數據接入:根據實際生產數據，按照步驟I)的規(guī)范將對應臺體原先檢定方案清空后，新的檢定方案列表傳入關系數據庫，將單相表、三相表、互感器、采集終端、托盤等電測、電控、物流實時變化數據傳入實時數據庫，并對相關數據進行分析和抽象化預處理，與步驟2)的模型進行數據聯動； 4)三維動畫展示:使用Unity3D引擎技術設計實時三維動畫，將步驟2)的各個模型進行關系驅動，配合步驟3)的實時數據，實時展示變化實驗數據，物流托盤運行畫面，臺體進度、臺體狀態(tài)、臺體電表合格情況的畫面，臺體方案檢定信息，機械手抓取表的動作模擬畫面； 5)實時監(jiān)控流水線的運行:在自化動檢定中以托盤編號為中心，監(jiān)控托盤狀態(tài)，托盤開始位置，以及托盤運行目的位置，使用步驟4)進行場景驅動，模仿真實環(huán)境串聯所有工位，對所有托盤運行情況進行監(jiān)控，從而達到監(jiān)控整個流水線便于處理相關故障； 6)歷史數據曲線反演:通過圖表、曲線直觀地對電表、互感器、采集終端實驗的實時數據進行展示，對托盤、輸送機、提升機、機械手運行變化進行動態(tài)展示，對部分重要設備監(jiān)控歷史數據進行曲線分析，從而更有效、直觀的監(jiān)控設備故障易發(fā)點。
2.根據權利要求1所述的基于實時數據庫的計量生產實時監(jiān)控方法，其特征在于:采用五層技術架構: 數據獲取層:從實際設備、機械手、AGV小車獲取對應的檢測數據，物流數據以及抽象化的數據存儲到關系數據庫和實時數據庫； 數據存儲層:包含關系數據庫和實時數據庫，關系數據庫存儲模型關系，模型與測點的映射關系及相對固定的檢定方案，實時數據庫存儲實時的設備檢測數據； 統(tǒng)一數據訪問層:提供對關系數據庫和實時數據庫統(tǒng)一數據訪問； 場景整合與數據聯動層:包括設備對象模型的建立，模型關系的解析，模型和測點的關系映射以及關聯模型的綁定，對模型測點的數據進行具體化處理，采用數據聯動方式將模型進行整合互動，然后輔以場景驅動，使模型更具有真實感，立體感和動態(tài)感； 前端展現層:按照整合的場景以三維動畫形式監(jiān)控各個臺體狀態(tài)，實驗項目數據明細以及二維統(tǒng)計實驗數目合格數目等重要數據，同時曲線展示重要設備的歷史數據變化情況，做出相關故障預測信息。
3.根據權利要求1所述的基于實時數據庫的計量生產實時監(jiān)控方法，其特征在于:還包括模型校驗的過程，具體包括以下步驟: 1)確定編碼規(guī)范:根據國網統(tǒng)一化、集中化要求，各個網省采取統(tǒng)一編碼規(guī)范約束上傳測點信息和部分抽象化數據至實時數據庫和關系庫； 2)根據現場場景設備進行3D模型的建立，精細化模型，同時對部分測點數據進行抽象化處理； 3)模型之間關系和模型與測點映射關系的整合，使得3D模型依賴數據實時運動或實時展示實驗數據； 4)實時數據和歷史數據的分析、聯動:將設備產生的數據按實際生產情況不斷變化，提取對比數據，進行曲線、圖表直觀展示； 5)三維動畫場景的整合:將各個模型接入實時數據整體劃一，使得整個監(jiān)控畫面模擬真實的生產場景畫面； 6)實時監(jiān)控計量生產畫面，校驗動畫與實際是否真實，進行瑕疵修改； 7)三維大屏監(jiān)控展示以及電表實驗數據曲線展示。
【文檔編號】G05B19/418GK104317855SQ201410543956
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月15日 優(yōu)先權日:2014年10月15日
【發(fā)明者】徐朋, 季勝鵬, 趙裕嘯 申請人:江蘇瑞中數據股份有限公司