本发明专利技术在一些方面提供了用于与控制环境交互的系统，该控制环境包括受控设备以及控制装置，该控制装置监控和控制受控设备。根据那些方面的一些，这样的系统包括：第一功能，其产生表示受控设备的操作状态的输出；以及，第二功能，其产生用于表示一个或多个受控装置的操作状态的输出。引擎协调第一功能和第二功能以产生控制环境的操作状态。虚拟现实环境根据操作状态和控制环境的一个或多个物理方面来产生控制环境的三维（“３Ｄ”）显示。该虚拟现实环境响应于与一个或多个输入装置的用户交互来产生该３Ｄ显示，以便允许用户至少如由控制环境的３Ｄ显示表示的那样与控制装置和受控设备的至少一个交互。该引擎向第一和第二功能的至少一个应用那些交互的标记，以辨别出控制环境的操作状态所产生的改变。它将那些改变的标记应用到虚拟现实环境，以对控制环境的３Ｄ显示中产生对应的变化——即指示对控制环境所产生的改变的变化。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及数字数据处理，更具体地通过非限定示例涉及与实际环境和仿真环境 的沉浸式交互。本专利技术例如应用在使用过程控制、环境控制或其他工业和/或非工业控制 的工厂和其他设施的操作、维护和紧急响应培训中。
技术介绍
依赖于过程、环境、工业和其他控制技术的设施正在变得越来越复杂。这包括大面 积产品装配工厂、制药厂、炼油厂、发电厂和其他大工业操作。它也包括具有复杂的电力、温 度控制、大众运输工具和其他基础结构“工厂”的摩天大楼和其他综合建筑。这些是依赖于 “控制”或“控制系统”来监控它们的特性并且由此保证输出、处理、质量和/或效率随着时 间推移而保持在期望的极限内的设施。那些系统可以包括从现场装置和控制器到工作站和其他更强大的数字数据处理 设备的许多部件，它们的功能可能重叠。现场装置包括测量对象装置、过程或系统的特性的 温度、流量和其他传感器。它们也包括阀门和其他致动器，该阀门和其他致动器以机械、电 子、磁性或其他方式影响期望的控制。控制器基于来自传感器类型的现场装置的测量来产 生控制装置的设置。控制器操作通常基于“控制算法”，“控制算法”通过最小化由传感器测 量的值和例如由操作员限定的设定点之间的差来将受控系统保持在期望的水平，或将其驱 动到那个水平。工作站和控制站等通常用于整体地配置和监控过程。它们也经常用于执行 较高级的过程控制，例如，协调控制器组并且响应于在它们之内发生的警报状况。这些控制系统的一个或多个部件可以包括软件和/或硬件逻辑，用于监控它们控 制的设施的特性，并且用于自动地调整它们的操作参数以保证实现这些极限。其他控制系 统部件显示警告或特性的其他标记，将调整的责任留给工厂操作人员或其他人员。例如，在炼油厂中，在工厂区域上物理分布的数千个控制器可以监控和驱动好几 万个的传感器、致动器和其他现场装置，以传送输入的原油来进行处理。控制器进而被工作 站或更大的数字数据处理设备协调，以便以期望的速率向可用的锅炉和精馏塔输送期望数 量的原油。那些锅炉和精馏塔之中或周围的现场装置监控处理参数以最大化蒸馏产物，并 且移动到结果产生的汽油、柴油和其他副产品以进行下游处理。工厂人员从中央控制室中 的工作站和战略地分布的控制站来监控和控制这些操作。他们也对精炼厂进行连续巡视以进行设备的现场检验、调整和维护。在紧急情况下，紧急响应人员执行人为和机器超控，同 时维修受损的机器。不论是对于炼油厂、装配厂还是对于其他设施，培训操作和维护任务的人员会很 昂贵，尤其是考虑到由基础过程、环境、工业和其他控制技术引入和强加的复杂性的情况 下。当要考虑培训紧急响应者时，这些综合花费会增加，这些人中的一些不太熟悉设施或对 设施不是每天都接触。除了培训之外，还有相当大的附加花费，用于安排人员到场进行用于 例行监控和维护等的巡视。本专利技术的目的是提供用于数字数据处理的改善的系统和方法。相关的目的是提供用于与实际环境和仿真环境进行沉浸式交互的这样的系统和 方法。另一个相关目的是提供用于操作、维护和紧急响应的这样的系统和方法。另一个这样的相关目的是提供可以用于培训操作、维护和紧急响应人员的这样的 系统和方法。另一个相关目的是提供可以在使用过程控制、环境控制和其他工业和/或非工业 控制的设施中使用的这样的系统和方法。另一个目的是提供降低与操作、维护和紧急响应和/或其培训人员相关联的成本 的这样的系统和方法。
技术实现思路
上面内容是由本专利技术实现的一些目的，本专利技术在一些方面提供了用于与控制环境 交互的系统，该控制环境包括受控设备以及控制装置，该控制装置监控和控制那个受控设 备。根据那些方面的一些，这样的系统包括第一功能，其产生表示受控设备的操作状态的 输出；以及，第二功能，其产生表示一个或多个控制装置的操作状态的输出。引擎协调第一 功能和第二功能以产生控制环境的操作状态。虚拟现实环境根据操作状态和控制环境的一个或多个物理方面来产生控制环境 的三维(“3D”)显示。该虚拟现实环境响应于与一个或多个输入装置的用户交互来产生 该3D显示，以便允许用户以至少如由控制环境的3D显示表示那样和控制装置和受控设备 的至少一个交互。该引擎向第一和第二功能的至少一个应用那些交互的标记，以辨别出对 控制环境的操作状态产生的改变。它将那些改变的标记应用到虚拟现实环境，以对控制环 境的3D显示产生对应的变化——即用于指示对控制环境产生的改变的变化。根据本专利技术的方面的虚拟现实环境像参与者现实中看到那样显示控制环境，即， 就好像他/她真的在那一样。结果，根据本专利技术的系统允许用户经由控制环境的3D显示来 体验与实际的或仿真的控制环境的交互或通过(例如，“巡视”)控制环境。它们可以用于 监控和控制环境的操作参数，并且支持工厂人员和诸如最小响应者或其他安全人员的其他 人员的培训。本专利技术的另外的方面提供了例如如上所述的系统，其中，在控制环境的至少一部 分(即，受控设备和/或控制装置的一个或多个)的CAD/CAM数据库和/或三维激光扫描 中反映了控制环境的物理方面。在本专利技术的相关方面中，可以在控制环境的至少一部分的 多个二维图像中反映那些物理方面。这可以例如是包含工厂的成百上千张图像的数据库，8该工厂包括受控设备和/或控制装置，并且在本专利技术的一些方面，提供了用于从那些图像 产生控制环境的三维表示的功能。本专利技术的其他方面提供了如上所述的系统，其中，虚拟现实环境通过下述方式来 增强控制环境的3D显示(i)将图形叠加在一个或多个受控设备和/或一个或多个控制装 置的表示之上，并且/或者(ii)改变受控设备、控制装置和/或其他对象的代表性显示，以 给用户“看”进对象、“看”透对象和/或“观看”对象周围的印象。可以包括例如图表、等式和其他视觉辅助部分的所叠加的图形可以基于受控设备 和/或控制装置的仿真和/或实际操作数据。叠加的图形也可以包括由固定或移动照相机 (以非限定性示例举例，包括移动电话、个人数字助理或PDA和由在控制环境之中或周围的 人员可能携带的其他这样的装置中包括的照相机或摄像机)拍摄的静止和/或视频图像。改变的代表性显示同样可以基于这样的仿真和/或实际操作数据，该仿真和/或 实际操作数据例如表示控制装置、受控装置(和它们处理的材料)的内部工作和/或“幕 后”操作。根据本专利技术的上述(和其他)方面的系统的益处是它们能够产生控制环境的3D 显示，该3D显示不仅表示受控设备和/或控制装置的行为，而且以与控制环境的实际或仿 真条件符合的方式来进行表示。在其他方面，本专利技术提供了如上所述的系统，其中，第一和/或第二功能耦合到配 置和模型化数据库(“配置”数据库)、应用数据库和运行数据库的任何一个。这样的配置 数据库可以包括例如用于受控设备和/或控制装置的一个或多个的一个或多个控制策略。 该应用和/或运行数据库可以包括例如受控设备和/或控制装置的仿真和/或实际当前操 作数据。作为替代或补充，那些数据库可以包括装置和/或设备的仿真和/或实际历史操 作数据。在其他方面，第一功能包括动态仿真软件或其他功能，所述动态仿真软件或其他 功能仿真一个或多个受控设备的操作。该仿真软件可以例如是用于求解等式的数学系统的 解算机或其他系统。在本专利技术的相关方面，第二功能包括仿真一个或多个控制装置的操作的软件或本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于与控制环境交互的系统，所述控制环境包括受控设备和监控和控制所述受控设备的控制装置，所述系统包括：第一功能，其产生表示所述受控设备的一个或多个的操作状态的输出，第二功能，其产生表示所述控制装置的一个或多个的操作状态的输出，引擎，其耦合到所述第一功能和所述第二功能，其产生所述控制环境的操作状态，虚拟现实环境，其耦合到所述引擎和所述控制环境的一个或多个物理方面的一个或多个表示，所述虚拟现实环境产生所述控制环境的三维（“３Ｄ”）显示，所述虚拟现实环境响应于用户与一个或多个输入装置的交互，以产生所述控制环境的３Ｄ显示，以便允许用户至少如由所述控制环境的３Ｄ显示表示的那样与所述控制装置和所述受控设备的至少一个交互，所述引擎向所述第一功能和第二功能的至少一个应用用户与所述控制装置和所述受控设备的至少一个交互的标记，以辨别出所述控制环境的所述操作状态所产生的改变，并且所述控制引擎将这种改变的标记应用到所述虚拟现实环境，以对所述控制环境的３Ｄ显示产生对应的改变。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·罗瓦格罗，
申请(专利权)人：因文西斯系统公司，
类型：发明
国别省市：US
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