專利名稱：顯示用于監視工業設施的技術數據的計算機實施的方法
技術領域：
本發明涉及用于遠程監視工業控制系統中的過程設備和過程 對象的方法和系統。具體而言，本發明涉及監^f見石油和燃氣設施、 生產平臺和處理裝備中的過程。
背景技術：
如今，多數工業設施和生產裝備具有例如利用光纖通信、數據 庫等來進行數據采集和存儲的現代的有效系統。但問題在于用戶至 少部分地由于過程數據的數量龐大而常常不能提取所采集的數據中 隱藏的所有信息。即使歷史數據唾手可得，用戶仍然可能需要輔助 幫助，以便對表現異常的過程段進行定位、收集關于這些段的信息 并且得到對過程或者設備的條件或者狀態的診斷。
在工業工廠中的過程控制領域中，IT被用作使工作任務和決 策過程更高效的策略工具。例如，在延伸的石油和燃氣區段中，工 作任務在海上與陸地之間和在運營商與供應商之間的廣泛再分配正 在進行中。其結果包括新的工作過程，在這些過程中常常處于不同 位置的人員使用IT和在工作過程中集成的實況數據來交互。IT的使 用創造出新高級功能形式的控制、監視和維護的契機。目前人工處 理功能(即數據核對、報告生成、任務的規劃、啟動、通知和協調) 的更大程度的自動化正在開發之中。
呈現數據的常用方式通常是使用臺式計算機屏幕來實現，這限 制了用戶使用鍵盤、鼠標等來與2D系統交互以瀏覽一系列過程畫面 和有關數據。對臺式屏幕的使用也限制用戶數目，因此有礙于本地 用戶和/或遠程用戶之間的協作可能性。

發明內容
根據本發明的 一 個方面，提供一種形式為如下改進方法的改 進，該方法用于生成工業設施或者其部分的顯示，該顯示包括與事 件或者報警、人員位置和/或過程設備的位置有關的動態信息，該方 法包括顯示全息圖像，該全息圖像包括所述工業設施的視圖，所述 視圖包括三維空間中的一個或者多個點，并且該一個或者多個點每 個均映射到所述工業設施中的對應點或者位置。
根據本發明的 一個實施方式，提供一種形式為如下改進方法的 改進，該方法用于生成石油和燃氣生產平臺或者其部分的顯示，該 顯示包括與事件或者報警、人員位置和/或過程設備的位置有關的動 態信息，該方法包括顯示全息圖像，該全息圖像包括所述石油和燃 氣生產平臺設施的視圖，所述視圖包括三維空間中的 一 個或者多個 點，并且該一個或者多個點每個均映射到所述石油和燃氣生產平臺 中的對應點或者位置。
根據本發明的另 一 實施方式，提供 一 種形式為如下改進方法的 改進，該方法用于生成工業設施或者其部分的全息圖像，該全息圖
像包括關于事件或者報警的信息，該方法包括以下步驟在全息圖 像中將指示器對象放置于 一 個或者多個點中的 一 個點附近；并且識
別一個或者多個點中已被選擇的一個點。
根據本發明的另 一實施方式，提供一種形式為如下改進方法的 改進，該方法用于生成工業設施或者其部分的全息圖像，該全息圖
像包括關于事件或者報警的信息，該方法包括以下步驟將一個或 者多個點中已被識別的一個點映射成所述工業設施中的設備、過程 段或者其部分。
根據本發明的另 一 實施方式，提供 一 種形式為如下改進方法的 改進，該方法用于生成工業設施或者其部分的全息圖像，該全息圖 像包括關于事件或者報警的信息，該方法包括以下步驟將一個或 者多個點中已被識別的 一個點映射成位于所述工業設施中的設備、 過程段或者其部分處的一個或者多個人員。這一實施方式具有快速和高效地示出操作員或者工程師定位于石油平臺上或者在另 一工業 設施中的何處，這有助于對問題情形中的操作員進行定位和/或安置 和/或疏散。
本發明的焦點在于使用全息圖像來呈現大量過程信息，這些全
息圖像向用戶提供現場的3D視圖。通過3D可視化，用戶獲得現場 的情形和當前狀態的改進視圖。用戶可以對在平臺或者設施中的相 應位置出現的所有報告事件快速地進行定位并且使用專用輸入設備 來訪問系統以檢索到更多信息。用戶也可以選擇與感興趣的其它對 象有關的信息，諸如人員的位置和身份等，以檢索到更多詳細的信 息。全息系統用于監視和監控，而不涉及對現場的直接控制。 一種 典型用途是用在內部專家(例如過程規劃員、過程工程師、管理人 員等)和第三方專家所在的岸上操作室、或者支持室、或者控制室中。
本發明以清楚和直觀方式以及如下方法提供了與包括許多復 雜過程的設施有關的信息，這些方法提供對這一信息的獲取或者與 這一信息的交互。本發明描述了
-使用全息圖像來呈現大量過程信息以創建現場的3D視圖，
-用于與全息圖像交互的設備，
-在工廠或者平臺的3D視圖中的導航以及信息檢索， -在底層控制系統與生成全息圖像的全息裝置之間的通信。 一個優點在于，生成了給定現場的當前狀態的改進概況以及 3D接口 ，通過該3D接口快速檢索關于所選事件或者對象的更多詳 細信息。本發明允許不受數目限制的查看者圍繞相同全息圖進行協 作。這創建一種其中無論位置如何讓具有不同專業技能的所有用戶 具有相同全息圖的工作環境。
另一優點在于，提供了位置信息，以便通過對監視信息的改進 獲取來優化或者增加生產，并且例如通過用戶從地面監一見壓縮機或 者井以及通過如果發現需要動作的事項則聯絡現場的用戶或者專家
8如有利于如下交互室，這些交互室用來支持在陸地與海上之間和在 運營商與供應商之間的工作過程。這在部分上是因為本發明提供如 下接口，該接口促進了對現場、相關設備或者部分的布局以及當前 狀態的用戶感知改進。它也支持本地和遠程的高效協作。
可以應用本發明的操作也可以包括鉆井、操作和維護或者升
級。本發明有利地適合于例如用于基于24小時由自有的和供應商的
岸上專家進行的持續監視和/或支持。監視也可以應用于規劃已安排 的操作以及規劃、或者指導未規劃的或關鍵的情形。因此，例如遠 程專家可以從全息圖像中查看哪個操作員位于相關設備的最近處并
且例如通過電話或SMS、或者計算機鏈路來指導操作員以實現觀測 或者實現用以改變設置點等程序。
又一優點在于，借助本發明的實施方式，通過實現以下各項， 減少了如在石油平臺的情況下一樣可能定位成使得對該設施的訪問 是耗費時間、困難或者危險的工業設施的運營和維護成本
基于條件和活動的維護，
將監管、監控、管理和檢查活動轉移到岸上，
減少對離岸專家的使用，
岸上遠程監視，
提高監視和分析功能的效率，
通過在更大程度上集中任務、跨領域協調和專業化服務供應 來支持現場的新方式。
根據本發明的另 一 方面，提供 一 種形式為如下改進系統的改 進，該系統用于監視工業設施，布置有計算機程序裝置，用于生 成所述工業設施或者其部分的顯示，所述顯示包括關于事件或者報 警的信息；以及計算機，還包括用于生成全息圖像的顯示的裝置， 該全息圖像包括所述工業設施的視圖，所述視圖包括三維空間中的 一個或者多個點，并且該一個或者多個點每個均映射到所述工業設 施中的對應點或者位置。
根據本發明的另 一 實施方式，提供 一 種形式為如下改進系統的改進，該系統用于監視工業設施，包括用于生成全息圖像的顯示的
裝置，該全息圖像包括所述工業設施的視圖，該系統還包括用于
確定已經在全息圖像中將指示器對象放置于一個或者多個點中的一
個點附近的裝置；以及用于識別一個或者多個點中已被選擇的一個 點的裝置。
根據本發明的另 一 實施方式，提供 一 種形式為如下改進系統的 改進，該系統用于監視石油和燃氣生產平臺。該系統包括用于生成 全息圖像的顯示的裝置，該全息圖像包括所述石油平臺的視圖，該 系統還包括用于確定已經在全息圖像中將指示器對象放置于一個 或者多個點中的一個點附近的光學配準(optical registration )裝置； 以及用于識別 一 個或者多個點中已被選擇的 一 個點的裝置。
根據本發明的另 一 實施方式，提供 一 種形式為如下改進系統的 改進，該系統用于監視工業設施，包括用于生成全息圖像的顯示的 裝置，該全息圖像包括所述工業設施的視圖，該系統包括用于將一 個或者多個點中已被識別的一個點映射到所述工業設施中的過程段 或者其部分的計算機程序裝置。
在本發明的方法的一個優選實施方式中， 一種或者多種方法可 以由包括一個或者多個微處理器單元或者計算機的計算設備實現。 一個或者多個控制單元包括用于存儲一個或者多個計算機程序的存 儲器裝置，該計算機程序用于實現上述改進的方法。優選地，這樣 的計算機程序包含有指令，用于由處理器實現如上文提到的和下文 更具體描述的方法。


現在將具體參照以下附圖僅通過例子描述本發明的實施方式， 在附圖中
圖1是根據本發明一個實施方式用于生成和顯示石油平臺或 工業設施的3-D視圖的全息用戶接口的示意圖， 圖2是本發明一個實施方式的架構的框圖，圖3是用于根據本發明一個實施方式的方法和系統的架構的框圖。
具體實施例方式
圖1示出了本發明一個實施方式的示例例子。該圖示出了用于
產生全息圖像的全息系統3和產油平臺的全息顯示1。示出了定位用 于與全息圖像1交互的指示器設備2。這里示出了指示器2通過接線 或者以無線方式連接到計算機8，該計算機也連接到全息系統3。單 獨顯示器(外部圖形屏幕ll)示意地定位于全息圖像l附近。
用于實現該方法的系統然后包括生成全息圖像1的全息裝置 3,并且該設備也可以包括光折射檢測器(未示出)或者可以對用 戶在全息圖像1上"接觸"何處進行配準(register)的其它裝置；以 及輸入設備2,用戶可以利用該輸入設備來與全息圖像并且優選地與 數據服務器交互，該數據服務器向全息裝置持續地饋送更新的過程
4呂息。
產油平臺或者另一工業設施布置有工業控制系統。作為示例例 子，控制系統可以提供與給定控制閥的某一類問題有關的信息。例 如利用紅色來指示控制閥的問題，該顏色標記控制閥在全息圖像1 的3D圖像中的位置。全息圖像利用紅色標記或者閃爍紅色光點來顯 示控制閥的相對位置。利用輸入/指示設備點擊該閥會引起控制系統 顯示關于該控制閥和/或事件的進一步信息。進一步信息例如可以顯 示于外部顯示器比如圖l的顯示器ll上。因此，通過直接獲取從控 制系統獲取的或者由控制系統生成的事件信息和/或對象信息，向用 戶提供了與問題閥的相對工廠位置有關的更多信息。本地或者遠程 用戶然后接收改進的信息遞送，進一步動作基于該改進的信息遞送。
石油平臺上或者其它潛在危險工業設施中的人員健康和安全 是一個至關重要的問題。出于OHSE(職業健康和安全)目的，并且 在人員在平臺或者工廠中的某處傷及自身并且陷入無知覺狀態的不 大可能發生的事件中；全息圖將示出受傷人員的位置，并且通過選
ii擇全息圖中的對象，用戶將獲取從設施的控制系統供應到顯示器或 者外部顯示器11的重要醫療信息，比如姓名、年齡、性別、血型、
過敏性等。
來自此類例子的輸出可以顯示為重疊全息圖或者顯示于外部 屏幕11上。外部屏幕可以是全息裝置的一部分或者是單獨設備。使
用與受傷人員或者處于危險的人員有關的對象3D可視化的益處在 于，它提供了一種快速方式，以便收集用以對人員的位置進行識別 的信息、研究對應的必要評估以及維護和確定救險人員到達該人員 和/或出口或者交通工具入口點等的路線。
全息裝置包括呈現全息圖像的光束生成器(通常為激光器)。 該裝置也布置有光束檢測器，該檢測器檢測由輸入設備2的尖端(該 尖端可以是有源尖端)折射、反射或者散射的光束。檢測器可以例 如配準折射光束的強度，并且因此配準折射光束的長度。它也配準 相同光束的x、 y位置。計算設備然后基于折射光束的長度(z位置) 和折射光束的x、 y位置來計算"接觸"點的空間位置。
(有線或者無線)連接到全息裝置以實現操控全息圖(導航、 選擇圖標、對象等)的指示器或者輸入設備2優選地包括物理指 示器設備，該設備具有與全息裝置的有線或者無線連接，指示器的 尖端或者有源尖端布置成使得它是用于上述光束檢測器的僅有可配 準點；控制器，諸如所述設備上的按鈕、滾輪等，該控制器激活全 息裝置中的所述光束檢測器。因此，用戶點擊/轉動/滾動所述控制器 以選擇"接觸"點。可選地，指示器設備可以包括觸覺激勵器，該激 勵器在用戶"接觸"全息圖像中的具體目標、事件、對象等時向用戶 給予觸覺反饋。觸覺激勵器由來自持續配準"接觸"點的光束檢測器 車命入而觸發。
關于所選目標、事件、對象等的詳細信息可以顯示于外部屏幕 11上。這一屏幕可以是全息圖像設備或者是單獨設備的一部分。計 算機系統連接到包括全息裝置的全息系統，并且向全息系統持續地 饋送關于現場(工廠、石油平臺等)的狀態信息。計算機系統包括
12以下各項
-與 一個或者多個遠程服務器的連接，該服務器允許訪問集中 存儲的信息和數據庫，
-應用，該應用將存儲的信息和其它相關數據變換成饋送到全 息系統中并且由全息系統顯示的圖形圖像中的3D空間位置，
-對象具體細節信息和數據，在選擇或者請求時在外部屏幕上 向用戶顯示，上述信息和數據諸如為電子手冊、維護報告、歷史數 據、人員數據等。
因此，例如一個或者多個遠程專家可以乂人全息圖像中查看哪個 操作員位于與相關設備最近處。 一個或者多個專家然后可以討論事 件或者報警，并且可以例如通過電話或SMS、或者計算機鏈接來指 導操作員進行觀測或者進行用以改變檢驗設置、檢驗或者調整設置 點等的程序。
可以用不同方式配置該系統。
圖2示出了包括本發明一個實施方式的架構。該圖示出了連接 到岸上網絡15的產油平臺的全息圖像1。岸上網絡經由安全數據通 信布置來連接到過程網絡7 。該過程網絡又連接到 一個或者多個計算 機8和控制網絡9或者對石油平臺或者其它工業設施進行控制的過 程控制網絡。可以在安全性相對低的布置內建立包括全息圖像的岸 上網絡16。這與用于需要高安全性的數據和計算機網絡的石油平臺 或者其它工業設施的數據通信和過程控制布置17形成對比。
圖3示出了包括本發明一個實施方式的另一架構。它示出了圖 1的指示器2和由全息設備3生成的全息圖像1。在石油平臺或者其 它工業設施處，經由I/0模塊或者節點14連接到過程網絡7的控制 閥12的泄漏問題造成控制系統中的報警。控制系統也連接到數據儲 存器，該儲存器包含與石油平臺或者工業設施的設備、過程和過程 歷史有關的數據。因此，與控制系統中報告的報警或者事件關聯的 對象的安裝位置可以映射成3D模型，針對在本例中為控制閥12的 該事件或者報警對象位置來計算在3D模型中的3D空間位置，然后在全息圖像1上標記示出該對應位置。例如標記為有色的光或者閃 爍的光等。以這一方式，對象(對象是在控制系統中報告的事件或
者報警的主體)的位置在全息圖像上顯示于它的3D空間位置。
本發明的方法可以由 一 個或者多個計算機程序監控、控制或者 實現。 一個或者多個微處理器(或者處理器或者計算機)包括連接 到或者包括在一個或者多個上述計算機或者計算機系統中的中央處
理單元CPU，這些處理器或者計算機執行如例如參照附圖描述的根 據本發明一個或者多個方面的方法步驟。將理解用于實現根據本發 明的方法的計算機程序也可以運行于一個或者多個通用工業微處理 器或者PLC或者計算機上，而不是一個或者多個特別改裝的計算機 或者處理器上。
計算機程序包括如下計算機程序代碼單元或者軟件代碼部分， 這些計算機程序代碼單元或者軟件代碼部分使得計算機或者處理器 使用用于前述方法的方程、算法、數據、存儲值、計算、同步等來 執行該方法。程序的 一部分可以如上所述存儲于處理器中而且也可 以存儲于ROM、 RAM、 PROM、 EPROM或者EEPROM芯片或者類 似存儲器裝置中。程序或者一些程序也可以部分地或者整體地作為 固件本地(或者集中)存儲于其它適當計算機可讀介質(比如磁盤、 CD-ROM或者DVD盤、硬盤、磁光存儲器存儲裝置、易失性存儲器、 閃存)上或者其中，或者可以存儲于數據服務器上。也可以使用其 它已知和適當介質，包括可移動存儲器介質，比如Sony記憶棒(TM )、 USB記憶棒和其它可移動閃存、硬驅動等。也可以從包括公共網絡 如因特網的數據網絡部分地供應或者更新程序。
應當注意，盡管上文描述了本發明的示例實施方式，但是可以 對公開的解決方案進行的若干變化和修改而不脫離如所附權利要求 書中限定的本發明范圍。
權利要求
1.一種計算機實施的方法，用以生成工業設施的顯示，所述顯示包括關于事件或者報警的信息，其特征在于，所述方法包括顯示全息圖像(1)，所述全息圖像包括所述工業設施的視圖，所述視圖包括三維空間中的一個或者多個點，并且所述一個或者多個點每個均映射到所述工業設施中的對應點或者位置。
2. 根據權利要求1所述的方法，包括以下步驟在所迷全息圖 像中將指示器對象(2)放置于所述一個或者多個點中的一個點附近； 并且識別所述一個或者多個點中已^皮選才奪的所述一個點。
3. 根據權利要求1所述的方法，包括以下步驟將所述一個或 者多個點中已被識別的所述 一 個點映射到所述工業設施中的設備、 過程段或者其部分。
4. 根據權利要求1或者3所述的方法，包括以下步驟將所述 一個或者多個點中已被識別的所述一個點映射到位于所述工業設施 中的設備、過程段或者其部分處的一個或者多個人員。
5. 根據任一前述權利要求所述的方法，包括以下步驟生成所 述全息圖像的第 一 部分的放大視圖，所述放大視圖包含與已被選擇 的所述一個或者多個點關聯的所述過程段或者其部分。
6. 根據權利要求1或者5所述的方法，包括以下步驟生成所述全息圖像的第二部分的放大視圖，所述放大視圖是與所述過程段 或者其部分的視圖相鄰或者重疊的視圖。
7. 根據任一前述權利要求所述的方法，包括以下步驟生成顯 示，所述顯示包括關于所選設備、過程或者操作員的信息。
8. 根據權利要求7所述的方法，包括以下步驟在與布置成顯 示所述全息圖像的所述一個或者多個設備分離的顯示設備上，生成 包括圖形用戶接口導航裝置 的所述顯示。
9. 根據權利要求1所述的方法，包括以下步驟圍繞豎直軸旋 轉所述全息圖像；并且提供所述全息圖像的其它部分的視圖。
10. 根據權利要求1所述的方法，包括以下步驟圍繞非豎直軸旋轉所述全息圖像；并且提供所述全息圖像的其它部分的視圖。
11. 根據權利要求1或者2所述的方法，包括以下步驟借助無線測量手段來檢測在所述圖像的三維空間中存在指示器對象(2 ),所述無線測量手段是以下各項中的任一項光、超聲、無線電電磁、激光、IR。
12. 根據權利要求1或者12所述的方法，包括以下步驟檢測組成所述全息圖像的一個或者多個光射線的透射、反射、折射或者散射的改變；并且識別所述一個或者多個點中已被選擇的所述一個占/ 、、、 o
13. 根據權利要求1或者12所述的方法，包括以下步驟檢測組成所述全息圖像的一個或者多個光射線的改變或者分裂；并且識別三維空間中的所述一個或者多個點中已如此被選擇的所述一個占,,、、o
14. 根據任一前述權利要求所述的方法，包括以下步驟將所述改變或者分裂的一個或者多個光射線映射到三維空間中的至少一個點，并且隨后將其映射到所述工業設施的計算機實施的3D模型中的三維空間中的點。
15. 根據權利要求1或者2或者13中的任一權利要求所述的方法，包括以下步驟在三維空間中顯示代表所述工業設施中的事件或者報警的一個或者多個點。
16. 根據權利要求15所述的方法，包括以下步驟選擇三維空間中代表事件或者報警的所述一個或者多個點中的一個點；并且生成與所述工業設施中的所述事件或者報警有關的信息顯示。
17. 根據權利要求1或者15所述的方法，包括以下步驟生成所述全息圖像上示出各所述人員在所述平臺上的位置的信息的顯示。
18. —種包括軟件代碼單元的計算機程序，所述軟件代碼單元在被讀取到計算機或者處理器中時將使所述計算機或者處理器執行根據權利要求1-18中的任一權利要求所述的步驟使用用于控制的計算機程序來檢索和顯示用于工業設備的技術數據的方法。
19. 一種在計算機可讀介質上實現的計算機程序，在被讀耳又到計算機或者處理器中時將使所述計算機或者處理器執行一個或者多個指令，該一個或多個指令用于根據權利要求1-18中的任一權利要求所述的步驟來檢索和顯示用于工業設備的技術數據的方法。
20. —種用于工業設施的控制系統，所述控制系統布置有計算機程序裝置，用于生成工業設施的顯示，所述顯示包括關于事件或者報警的信息；以及計算機(8)，其特征在于，包括用于生成全息圖像(1)的顯示的裝置(3),所述全息圖像包括所述工業設施的視圖，所述視圖包括三維空間中的一個或者多個點，并且所述一個或者多個點每個均映射到所述工業設施中的對應點或者位置。
21. 根據權利要求20所述的系統，還包括用于確定已經在所述全息圖像中將指示器對象(2)放置于所述一個或者多個點中的一個點附近的裝置；以及用于識別所述一個或者多個點中已被選擇的所述一個點的裝置。
22. 根據權利要求20所述的系統，還包括用于確定已經在所述全息圖像中將指示器對象(2)放置于所述一個或者多個點中的所述一個點附近的光學配準裝置；以及用于識別所述一個或者多個點中已被選擇的所述一個點的裝置。
23. 根據權利要求20或者21所述的系統，還包括用于將所述一個或者多個點中已被識別的所述一 個點映射到所述工業設施中的過程段或者其部分的計算機程序裝置。
24. 根據權利要求20或者23所述的系統，還包括所述工業設施的計算機實施的3D;^莫型。
25. 根據權利要求20或者24所述的系統，還包括與用于所述工業設施的控制系統和/或與 一 個或者多個數據庫的鏈接，所述數據庫存儲用于所述工業設施的數據。
26. 根據權利要求20所述的系統，還包括存儲于存儲器設備中或者計算機可讀介質上的計算機程序，所述計算機程序在被讀取到計算機或者處理器中時將使所述計算機或者處理器執行一 個或者多個指令，該一個或多個指令用于根據權利要求1-19中的任一權利要求所述的步驟檢索和顯示用于工業設備的技術數據的方法。
27. —種全息用戶接口，用于提供工業設施或者其部分的顯示，所述顯示包括關于事件或者報警的信息，其中所述工業設施的視圖包括全息圖像，所述視圖包括三維空間中的一個或者多個點，并且所述一個或者多個點每個均映射到所述工業設施中的過程段或者其部分中的對應點或者位置。
28. —種將根據權利要求20-26中的任一^L利要求所述的系統用于下組中的任一項的用途提供所述設施的狀態概況、檢驗工業i殳備的狀態、檢驗過程變量。
29. —種將根據權利要求27所述的接口用于以下列表中的任一項的用途檢驗工業設備的狀態、調節過程、檢驗過程變量、檢驗事件或者報警、檢驗石油平臺的狀態。
全文摘要
一種計算機實施的方法，用以顯示工業設施，該顯示也可以包括顯示與設施中的事件或者報警有關的信息。該方法包括顯示查看者看來為三維全息圖像(1)的圖像，該全息圖像包括所述工業設施的視圖。該圖像也可以包括三維空間中的一個或者多個點，并且該一個或者多個點每個均映射到所述工業設施中的對應點或者位置。還描述了一種用于主動指示圖像反射對象中的位置或者該設施中的位置的指示設備。
文檔編號G05B23/02GK101681164SQ200880015595
公開日2010年3月24日 申請日期2008年3月27日 優先權日2007年3月30日
發明者C·斯庫拉普, N-A·哈爾, S·布里恩 申請人:Abb研究有限公司