[发明专利]实时数据驱动的脚本化全组态HMI系统

说明书

技术领域

数据监控与采集系统(SCADA)是构建众多牵引供电、配网自动化应用系统的基础，作为系统中直接面对终端调度用户的重要功能模块，人机界面子系统(Human Machine Interface, HMI)的可配置性、性能、可靠性及易用性均是体现工程实施者对用户需求的理解和满足的重要因素。随着计算机软硬件系统性能的提高，用户对于系统功能可视化提出了越来越高的要求，HMI子系统的显示形式、互动支持、联动逻辑及执行效率也都成为评价SCADA系统性能的重要技术指标。

背景技术

随着计算机软硬件技术特别是图形显示技术的飞速进步，越来越多基于计算机的自动化应用系统都向用户提供了HMI以方便用户与系统进行交互。基于键盘、鼠标作为基本输入设备的WIMP(Window、Icon、Menu、Pointer)式样图形用户界面已经成为标准，甚至在众多的嵌入式系统上也见到了相关的应用。SCADA系统的复杂度也在迅速提高，无论是系统的数据容量、吞吐量还是接入的通讯连接、子系统数量都在飞速增长。简单地将一组给定受控设备、元件的实时状态进行可视化显示的HMI设计已经不能满足新型SCADA系统的需求。

传统HMI系统设计通常采用如下方式：(1)程序硬编码方式，即根据工程需求编写相应HMI程序(或定义各种图形、图像文件)对各种用户画面进行实时的显示，采用该设计的SCADA系统对每个新项目均需要重新/重复编码，因而灵活性差，配置工作量大；(2)受限的图元定义方式，基于该设计的HMI系统支持用户依据项目需求创建新的图元，并以之进行用户画面组态，但图元的显示、刷新及数据绑定方式均由程序固定，无法做到对来自不同数据源的多个变量的支持，从而不能实现诸如反映系统间联动功能的用户画面；(3)通用图元定义方式，支持用户创建各种样式的新图元，在图形引擎中支持简单的逻辑脚本，提供多样的、动态的图形显示功能，数据绑定也相对开放，该设计为新一代SCADA HMI系统设计的方向。本发明提出的实时数据驱动的脚本化全组态HMI系统即采用该设计模式，并在各主要功能点上提供了创新性设计及功能扩充。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出的实时数据驱动的脚本化全组态HMI系统采用支持通用图元定义的设计，支持用户根据工程、项目需求定义各种静态(无数据绑定)及动态图元(支持由实时数据驱动的动态显示刷新)；对于动态图元提供了支持结构化语法、全功能、可任意扩展和定制的脚本引擎；该系统支持为动态图元提供任意数量的变量，从而能够有效地支持各种表现为数据交换的子系统间联动，并能够支持简单的数据统计可视化、图元间互操作、动态脚本编码等高级功能。

实时数据驱动的脚本化全组态HMI系统的程序实现基于申请人先期研发的高性能面向对象实时数据库ChRDB。实时数据库是SCADA系统中各子系统、模块进行数据交换的中介,工程项目配置中的数据以面向对象的方式保存在内存实时数据库中，实时数据库为SCADA系统中的各功能模块、子进程提供高速、实时的数据操作和访问支持。

本发明的技术方案为：一种实时数据驱动的脚本化全组态HMI系统，它包括实时数据库，其特征在于：画面组态模块与画面实时显示模块共享HMI支撑层，所述HMI支撑层负责为HMI系统中的所有图形对象提供动态脚本支持的实时显示状态刷新、实时数据交互及用户交互响应。

上述的实时数据驱动的脚本化全组态HMI系统，其进一步特征在于：所述HMI支撑层由图形引擎及数据引擎两部分构成，所述图形引擎包含对基本图形元素进行显示及操作的支持，通过集成的脚本引擎提供的全功能逻辑脚本，实现对基本图形元素的所有可视特性进行完全控制；所述数据引擎作为实时数据库与HMI子系统间的中介，负责即时地把HMI子系统关注的数据写入及变化动作通过动态图元中设置的变量传入HMI子系统，进而通过数据事件触发脚本引擎执行相应动作，以实现数据驱动的动态HMI刷新。所述数据引擎在HMI子系统与实时数据库之间提供双向的数据通路，HMI界面上的动态元素通过自动、定时或用户交互方式更新实时数据库中的有关数据点，通过触发合作进程的相应动作来实现子系统间功能的联动。所述图形元素包括图符、图元、组态画面。