鄧子夜，文正國，胡佳寧，時小倩，郭萬森，關(guān)雨彤

（北京中水科水電科技開發(fā)有限公司，北京 100038）

隨著碳中和目標(biāo)的提出，近年來巨型水電站建設(shè)迎來新一波高潮，水電建設(shè)的國產(chǎn)化進(jìn)程日益推進(jìn)。作為水電自動化解決方案的主要研制單位的北京中水科水電科技開發(fā)有限公司推出了完全自主產(chǎn)權(quán)的iP9000全新一代智能對象一體化平臺，該平臺陸續(xù)在清江梯調(diào)、三峽左岸、三峽梯調(diào)、三峽昆明梯調(diào)、白鶴灘、五強(qiáng)溪、公伯峽等國內(nèi)外大型水電站監(jiān)控系統(tǒng)升級改造項(xiàng)目中陸續(xù)投入使用[1][2]。

在一體化平臺監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面研發(fā)過程中，針對如何提高運(yùn)行人員快速響應(yīng)并處理電力系統(tǒng)事件，人機(jī)界面交互工具（IPM、OIX）的設(shè)計(jì)時始終遵循以對象化為基礎(chǔ)，設(shè)想用戶通過簡單建模構(gòu)造動態(tài)的實(shí)時界面，并依此研發(fā)出了動態(tài)光字牌技術(shù)[3]。

1 光字牌技術(shù)簡介

傳統(tǒng)光字牌源于在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中與各種接點(diǎn)式控制檢測儀表配套使用監(jiān)視各種設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，物理盤柜中設(shè)置閃光報警儀系統(tǒng)或外接電鈴，通過聲光或閃爍來提示報警功能。它是運(yùn)行人員監(jiān)視站內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀況、保護(hù)動作情況等的重要的信號設(shè)備，其主要由現(xiàn)場繼電器等硬件接點(diǎn)觸發(fā)，通過中央信號屏上的小燈照亮對應(yīng)的字牌而反映在電力自動化控制系統(tǒng)中。

隨著中央信號屏的取消，傳統(tǒng)光字牌也被監(jiān)控上位機(jī)（工程師站）的虛擬光字牌取代，由于虛擬光字牌的信號即可取自現(xiàn)場硬件接點(diǎn)，又可通過監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部軟件判斷邏輯觸發(fā)，因此其提供給運(yùn)行人員的信息內(nèi)容比傳統(tǒng)光字牌更加豐富，光字牌技術(shù)在電力自動化控制系統(tǒng)中的運(yùn)用越來越廣泛。本文介紹的動態(tài)光字牌是一種上位機(jī)畫面中的虛擬光字牌，也稱軟光字牌。

2 光字牌功能在水電監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

在水電站的中控室中，運(yùn)行維護(hù)人員要不時監(jiān)視各機(jī)組、主接線、廠用電等的運(yùn)行狀況，檢查系統(tǒng)是否存在告警信號。在大型水電站及水電集控中心，由于水電站設(shè)備數(shù)量多、層次多，導(dǎo)致信號量大，如果監(jiān)控運(yùn)行人員在各機(jī)組設(shè)備畫面中來回切換巡視，將導(dǎo)致運(yùn)行人員瀏覽次數(shù)多、視覺疲勞以及工作效率低下等后果。

在水電站SCADA系統(tǒng)集成時，將電站內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行狀況、保護(hù)動作等重要信號設(shè)置為告警點(diǎn)，并將它們的告警信號以虛擬光字牌的形式集中繪制到某幾張畫面內(nèi)，使得光字牌告警信息一目了然，以便于運(yùn)行人員的監(jiān)視電站運(yùn)行的異常狀況。在設(shè)備出現(xiàn)異常告警后，這些畫面內(nèi)與信號相對應(yīng)的告警光字牌將被點(diǎn)亮，光字牌“點(diǎn)亮”的過程其實(shí)是圖元由常態(tài)色變?yōu)榫旧囊粋€過程。運(yùn)行人員通過對點(diǎn)亮的光字牌相關(guān)的告警信號進(jìn)行確認(rèn)處理后，光字牌將自動恢復(fù)為非告警的常態(tài)顯示。

圖1 傳統(tǒng)光字牌畫面

傳統(tǒng)光字牌技術(shù)在水電站監(jiān)控系統(tǒng)中主要實(shí)現(xiàn)了以下具體功能：

（1）告警光字信號的集中展示；

（2）按照告警信號是否觸發(fā)來驅(qū)動圖元動態(tài)展示；

（3）光字牌的組織結(jié)構(gòu)可由設(shè)計(jì)及集成人員更改調(diào)換。

隨著軟光字牌功能在電廠監(jiān)控系統(tǒng)中的推廣，光字牌技術(shù)在SCADA系統(tǒng)運(yùn)行過程中取得了良好的效果，提升了運(yùn)行操作人員的工作效率，減輕了遍歷巡視畫面的工作壓力[4]。

3 動態(tài)光字牌的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

隨著iP9000一體化平臺監(jiān)控系統(tǒng)的逐步升級及項(xiàng)目應(yīng)用，特別是在大型流域集控調(diào)度中心實(shí)踐中，如何通過最少的操作次數(shù)快速定位告警、提高運(yùn)行人員的處理響應(yīng)速度，成為了對光字牌技術(shù)的新要求。人機(jī)界面在開發(fā)過程中，以對象化建模為基礎(chǔ)、鑒于數(shù)模一體化概念，創(chuàng)建動態(tài)光字牌控件，使得用戶可以通過最簡單的圖形建模構(gòu)造系統(tǒng)動態(tài)光字畫面，并依此研發(fā)出了動態(tài)光字牌。

3.1 功能設(shè)計(jì)

動態(tài)光字牌在設(shè)計(jì)過程中，貫徹對象化建模思想，通過一次數(shù)據(jù)建模，在畫面集成時一次完成，而無需工程人員對系統(tǒng)中所有的光字牌逐一繪制。這樣可以大大減輕工程人員在繪制光字畫面過程中特別當(dāng)系統(tǒng)告警點(diǎn)發(fā)生變化后，需要反復(fù)對系統(tǒng)所有告警點(diǎn)的查漏補(bǔ)缺及查重等工作。

對于運(yùn)行人員來說，在沒有告警事件發(fā)生時，無需反復(fù)巡視光字牌畫面；只有當(dāng)配置為需要推光字牌畫面的事件產(chǎn)生變位報警時才需要關(guān)注相關(guān)事件及光字牌對應(yīng)的相關(guān)業(yè)務(wù)畫面。

用戶可以在光字牌上瀏覽光字事件信息、事件等級、進(jìn)行光字事件確認(rèn)，同時，根據(jù)對象化建模配置，可以點(diǎn)擊光字牌跳轉(zhuǎn)至指定畫面進(jìn)行進(jìn)一步的事件查看及流程處理。

圖2 動態(tài)光字牌數(shù)據(jù)處理設(shè)計(jì)

3.2 技術(shù)實(shí)現(xiàn)

（1）數(shù)據(jù)建模

數(shù)據(jù)建模是構(gòu)建光字牌事件對象列表的重要步驟，它是告警事件運(yùn)行監(jiān)視的主要依據(jù)，也是系統(tǒng)是否推送動態(tài)光字牌以及哪些對象動作后推送光字牌的依據(jù)。

在一體化平臺通過DETool數(shù)據(jù)編輯工具進(jìn)行數(shù)據(jù)建模時，用戶可依據(jù)設(shè)備運(yùn)行實(shí)際情況，配置對象的光字信息。

用戶可以配置對象的告警等級、對象事件描述文字、是否推送光字牌等屬性來決定對象是否參與到動態(tài)光字畫面中以及在畫面中單擊光字牌后是否跳轉(zhuǎn)到指定的畫面中。

由于動態(tài)光字牌技術(shù)基于數(shù)據(jù)建模，當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)中不斷新增加或刪除對象點(diǎn)時，系統(tǒng)中的光字牌對象列表也隨之自動更新。免去了傳統(tǒng)光字牌畫面中反復(fù)連點(diǎn)、反復(fù)繪制、增刪排列圖元等繁瑣的工作，實(shí)現(xiàn)了光字牌集成工作的智能一體化維護(hù)。

（2）動態(tài)光字牌的實(shí)現(xiàn)

iP9000一體化平臺系統(tǒng)的人機(jī)界面基于先進(jìn)的跨平臺的C++圖形用戶界面應(yīng)用程序開發(fā)框架Qt GUI。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，iP9000平臺通過將事件進(jìn)行運(yùn)算整理，按照系統(tǒng)配置產(chǎn)生推動態(tài)光字牌列表；在人機(jī)界面顯示過程中，通過動態(tài)布局，將光字牌按照事件發(fā)生時序加載到光字牌顯示區(qū)框架內(nèi)。在圖元顯示時，光字牌框架根據(jù)圖元位置動態(tài)地將光字牌顯示區(qū)嵌入顯示動態(tài)光字牌圖元位置。

圖3 動態(tài)光字牌展示

通過系統(tǒng)信號傳遞機(jī)制，當(dāng)?shù)讓邮录\(yùn)算發(fā)現(xiàn)新的光字牌事件產(chǎn)生后，立即發(fā)送信號消息通知OIX人機(jī)界面刷新最新的光字牌列表，加載并展示最新的光字牌畫面，達(dá)到了“一張光字畫面、動態(tài)展現(xiàn)事件”的目的。

4 動態(tài)光字牌的擴(kuò)展功能

在不同項(xiàng)目之間、項(xiàng)目的不同階段之間，用戶可根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際需要，利用系統(tǒng)自定義配置功能來配置動態(tài)光字牌的不同展現(xiàn)方式。

4.1 臨時禁用

在機(jī)組調(diào)試接機(jī)運(yùn)行模式時，由于大量的接點(diǎn)調(diào)試動作，會導(dǎo)致OIX人機(jī)界面中頻繁的推送出系統(tǒng)光字牌畫面，影響系統(tǒng)調(diào)試的監(jiān)視運(yùn)行。

為方便調(diào)試運(yùn)行，在系統(tǒng)中設(shè)置了臨時禁用動態(tài)光字牌的功能，通過人機(jī)界面程序OIX啟動運(yùn)行時加參數(shù)“-bt”來觸發(fā)光字牌的臨時禁用功能。

4.2 可推送主機(jī)設(shè)置

在電廠實(shí)際監(jiān)視運(yùn)行過程中，不同的操作員站關(guān)注的側(cè)重點(diǎn)往往不同。通過用戶配置可推送主機(jī)列表，可以方便地將動態(tài)光字牌畫面固定在系統(tǒng)指定的某幾臺主機(jī)上運(yùn)行，便于運(yùn)行管理工作的分類進(jìn)行。

4.3 顯示屏號設(shè)置

在上位機(jī)人機(jī)界面中，往往配置多屏顯示運(yùn)行監(jiān)視畫面，不同的電站的主操作屏經(jīng)常是不同的。由于動態(tài)光字牌在事件發(fā)生后即刻動態(tài)推送到人機(jī)界面中，如果經(jīng)常推送到操作員下令或長期監(jiān)視的主屏將干擾操作員的運(yùn)行工作，因此不同電站對動態(tài)光字牌的顯示屏幕有不同的設(shè)置偏好。

針對這種需求，系統(tǒng)定制開發(fā)了動態(tài)光字牌顯示屏號設(shè)置功能，當(dāng)用戶指定屏幕號后，動態(tài)光字牌畫面在需要時將動態(tài)展示在指定屏幕上。默認(rèn)地，動態(tài)光字牌畫面展示在系統(tǒng)最右側(cè)的屏幕中。

5 結(jié)論

不同于傳統(tǒng)靜態(tài)光字牌，基于對象一體化數(shù)據(jù)建模的動態(tài)光字牌功能的應(yīng)用，結(jié)合靈活豐富的擴(kuò)展配置，可以有效提高運(yùn)行人員的監(jiān)視效率，減少調(diào)試過程中大量點(diǎn)動作產(chǎn)生動態(tài)光字牌畫面對運(yùn)行監(jiān)視的干擾。同時，動態(tài)光字牌基于數(shù)模一體化建模，大大減少了集成人員的集成維護(hù)工作，實(shí)現(xiàn)了光字牌功能在監(jiān)控系統(tǒng)中的智能顯示與維護(hù)，有一定的推廣應(yīng)用價值。