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工业厂房资产管理系统：装置和方法
发明领域
本发明一般涉及资产管理系统，特别是涉及一种工业厂房资产管理系统，包括统一的显示环境和共同的数据库结构，用于保护和管理工业厂房资产，包括五花八门的机械和工艺组合。
发明背景
目前，工业工厂采用多种“独立”系统，包括多个计算机、操作系统、应用程序和网络，以完成相同的基本问题：保护和管理工厂资产。这种为大型关键机器使用一个系统，为通用机器使用另一个系统，为离线使用另一个系统，为振动使用另一个系统，为油分析使用另一个系统等等的方法，至少是不可取的，并导致了购买和维护这些不同系统的巨大成本。例如，高额的资本、集成、系统维护和培训成本只是与这些多个 “独立”系统相关的一些重要成本。
整合多个不同的系统仍然是不太理想的，因为执行整合、培训用户使用多个系统和维护多个软件包的相关费用。在整合成本之外，还有与工程和维持这些多套软件相关的巨大成本。对销售和服务人员进行所有这些多套软件的培训也增加了成本。
由于上述原因，需要减少保护和管理工厂资产所需的计算机和操作系统的数量，以降低资本成本，并减少整合和维护这些系统所需的专业知识和人力资源的传统要求。此外，还需要降低系统安装成本，减少传统现有技术系统中普遍存在的集成和维护成本。此外，还需要提供一个系统，该系统在很大程度上消除了在多个应用中配置相同设备或点的需要，从而导致快速、简单和较低的配置成本。
发明摘要
本发明认识到已知的现有技术的缺点，并在许多方面与之相区别。此外，本发明提供了一个工业厂房资产系统，从技术角度和商业角度来看都是革命性的。与已知的现有技术相比，本发明享有的最明显的区别之一是，本发明不是一个仅仅管理单一类别机器的独立系统，也不是一个采用多个系统和软件包来监测不同类别机器的综合系统。与此形成鲜明对比的是，本发明提供了一个独特的系统，除其他外，它将大量的状态监测设备、技术和第三方数据源整合到一个单一的系统中，通过一个统一的显示应用程序和使用一个共同的开放数据库来处理所有机械类型和数据采集模式。因此，本发明通过减少保护和管理工厂资产所需的计算机和操作系统的数量，消除了已知的现有技术的不足之处。因此，资本成本降低了，传统上整合和维护现有系统所需的专业知识和人力资源也减少了。此外，本发明还减少了与这些现有系统相关的安装、集成和维护成本。此外，本发明提供的系统基本上不需要在多种应用中配置相同的设备或点，从而使系统配置快速、简便、成本较低。
本发明将关键机械的在线连续管理、较不关键机械的扫描管理、关键机械的离线管理和较不关键机械的离线管理整合为一个系统，其中包括性能监测和决策支持。此外，该系统还被设计为提供广泛的外部通信能力。这些能力不限于与其他状态监测设备和系统的接口，而是扩展到工厂控制和自动化系统。这使得用户可以在操作和维护系统中纳入机械资产状况信息，并纳入与机械资产状况有关的多种类型的信息，无论其来源如何。这种能力大大增强了系统的有效性和价值。
因此，该系统能够将来自多个来源的信息联系起来，以便对机械状况作出及时的操作决定，同时考虑机械和周围的工艺条件/限制。因此，该系统提供了更少和更少的故障，更好的生产可用性，减少维护成本，并有可能增加生产收入。这种能力是由本发明从工厂控制和自动化系统内的多个信息源收集信息，并将信息同步整合到一个统一的显示环境中提供的。
在一种优选形式中，本发明由数据采集模块、显示模块、数据库模块和实用模块组成。这些模块可以驻留在一台计算机上，也可以驻留在多个独立的计算机上，通过网络进行互动。
数据采集模块与多个数据采集设备进行操作性通信，以收集来自多个传感器/感应器的数据，这些传感器战略性地放置在整个企业的各个位置，包括机器和过程测量点。数据采集模块处理所采集的数据，并与数据库模块和显示模块相互配合，将数据提供给数据库模块和实时数据显示。此外，数据采集模块可以从分布式控制系统（DCS）和Historians（包括历史工厂资产信息和事件的数据库）引入数据。
显示模块与数据采集模块、数据库模块和实用程序模块进行操作通信，包括一个统一的图形用户界面，用于查看所有这些模块的数据。图形用户界面的独特之处在于，除其他外，它提供机器和仪器资产的同步多视图，以及机械和过程诊断所需的诊断数据和图表格式。
数据库模块与数据采集模块、显示模块和实用程序模块进行操作性通信，包括一个历史/机器数据库和一个配置数据库。历史/机器数据库用于存储，除其他外，历史企业资产数据和收集的机器和过程数据，而配置数据库用于存储，除其他外，资产配置包括报警参数。
实用模块与数据采集模块、数据库模块和显示模块进行操作性通信，包括增加系统的通信能力和功能的模块。一个重要的实用模块是配置模块。配置模块允许用户通过统一的图形用户界面配置企业和相关的物理资产，包括资产监测仪器、资产传感器/感应器和相关属性，包括报警。
发明目的
因此，本发明的一个主要目的是提供一种新的、新颖的和有用的工业厂房资产管理系统：装置和方法。
本发明的另一个目的是提供上述特征的工业厂房资产管理系统，该系统包括一个统一的显示环境和一个用于保护和管理工业厂房资产的通用数据库结构。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的工业厂房资产管理系统，该系统在设计上是模块化的，并基于客户服务器架构，允许用户将系统配置为集中式、分布式或两者的任何组合。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的工业工厂资产管理系统，该系统包括局域网或广域网（LAN或WAN）支持，以利用现有网络结构和理念的方式实施该系统，以降低安装和系统维护成本。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的工业工厂资产管理系统，该系统包括远程访问，以获得远程服务，对仪器和机械问题进行故障排除，以提供快速的问题解决和降低服务成本
本发明的另一个目的是提供如上所述的统一显示环境，它包括一个机械管理显示器，为机器资产和条件信息以及系统的仪器资产和传感器或感应器资产提供一个统一的界面，从而使用户能够从整体上查看企业，并快速而方便地导航到一个特定的点或参数。
本发明的另一个目的是提供如上所述的统一显示环境，该环境提供对机械和仪器资产信息的访问，如图纸和维护记录或报告。
本发明的另一个目的是提供上文所述的统一显示环境，它可以减少用户培训时间，并随着其使用变得更加直观而提高效果。
本发明的另一个目的是提供上文所述的统一显示环境，它允许用户将来自多个应用程序和来源的信息关联到一个单一的统一视图中，从而在诊断过程中加快问题的解决。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的工业工厂资产管理系统，它结合了多种状态监测技术以及在线和离线数据收集。
本发明的另一个目的是提供一个如上所述的工业厂房资产管理系统，该系统包括一个开放的架构，可以利用当今操作系统的许多实用程序和工具，使用工业标准方法导入和导出信息，使用第三方系统的应用组件，并根据具体需要定制系统，而不需要复杂的配置和整合。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的工业厂房资产管理系统，该系统除了现有技术系统的传统软件报警外，还包括参数化报警，从而使用户能够根据不同的操作模式，包括工艺条件来设置报警。
本发明的另一个目的是提供如上所述的参数化报警，用于为用户提供定制系统报警和创建简单或非常复杂的报警方案的能力。
本发明的另一个目的是提供上文所述的参数化报警，其中包括为报警列表生成内部软件报警，为第三方接口创建可导出的报警，以及为在线监测的机器启动数据收集。
然而，本发明的另一个目的是提供一个如上所述的工业工厂资产管理系统，该系统以特定警报、机械故障识别和信息的维护活动为基础，无需进一步解释或分析就可使用，而不是简单地显示需要进一步解释和分析的数据。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的工业厂房资产管理系统，该系统可与便携式数据采集器进行通信，以接收其上传的数据并生成由第一条路线（上传的路线）中处于警报状态的点组成的新路线。
当考虑到下面的详细说明时，结合所附图示，这些和其他的目的和优点就会显现出来。
图纸简述
图1是根据本发明的工业厂房资产管理系统的示意图，该系统包括一个统一的图形用户界面和用于亲地管理工业厂房资产的通用数据库结构。
图2是根据本发明的客户端/服务器网络结构的一个例子的简化示意图。
图3是图1中所示的更详细的示意图。
图4是根据本发明的数据采集核心等的示意图。
图5是根据本发明的具有严重程度的报警过程的流程图。
图6是根据本发明的显示和配置模块的对象结构的流程图。
图7是一个截图视图，说明统一图形用户界面的不同视图，包括根据本发明的分层企业资源管理器视图、企业图形视图和bargraph视图。
图8是进一步说明根据本发明的bargraph视图的屏幕截图视图。
图9是一个截图视图，说明根据本发明的统一图形用户界面的视图，包括分层仪器探索者视图和仪器图形视图。
图10是一个截图视图，说明根据本发明的统一图形用户界面的视图，包括一个绘图视图和一个绘图选择菜单。
图11是一个截图视图，说明了根据本发明的统一图形用户界面的视图，包括绘图会话图形视图和绘图会话分层视图。
图12是一个截图视图，说明统一图形用户界面的视图，包括具有同步光标的趋势和极地图视图。
图13是一个截图视图，说明统一图形用户界面的视图，包括根据本发明的事件管理器视图。
图14是一个截图视图，说明根据本发明的统一图形用户界面的不同视图，包括分层的企业资源管理器视图、企业图形视图和历史图示视图。
图15是根据本发明的对象导航过程的流程图。
图16是根据本发明的配置模块等的示意图。
图17是统一图形用户界面的截图视图，包括在配置企业时采用的配置分层企业资源管理器视图、配置企业图形视图和配置仪器图形视图。
图18是图6中所示的显示和配置模块的对象结构的流程图，并进一步详细说明了根据本发明的各种情节对象。
图19是根据本发明的同步光标方法的流程图。
图20是说明根据本发明的统一图形用户界面的视图的截图视图，包括实时绘图视图、实时绘图配置视图和绘图会话分层视图。
优选实施方案的描述
考虑到附图，其中类似的参考数字在各图中表示类似的部分，参考数字10是针对根据本发明的工业厂房资产管理系统。
从本质上讲，参照图1，该系统10在设计上是模块化和可扩展的，可以分配到包括四个主要模块组。这些模块组可以驻留在一台计算机（处理设备）上，也可以驻留在多个独立的计算机上，通过网络进行交互。这些分组可以包括一个数据采集模块20、一个数据库模块80、一个包括统一图形用户界面102或统一GUI 102的显示模块100，以及一个实用程序模块200。
数据采集模块20包括一个软件模块，它可以驻留在一台以上的数据采集计算机或客户机上，并作为，除其他外，一个数据缓冲器，将数据提供给数据库模块80和显示模块100，分别用于数据存储和实时数据显示。数据采集模块20包括多个不同的数据采集器模块50，作为数据采集设备或系统60的接口，其中包括硬件采集设备和软件应用。
数据库模块80包括一个关系数据库82，它是所有配置信息以及由数据采集设备60收集的数据的存储库。此外，数据库82可以包括一个知识管理器，如Biggs于1996年11月27日提交的共同分配的美国专利号5，905，989中披露的知识管理器，题为“依赖于分层默认专家系统的知识管理器。Apparatus and Method”，该专利的全部内容在此被纳入参考。
显示模块100包括一个软件模块，通过统一的图形用户界面102将数据库模块80或数据采集模块20中的数据显示在例如一台或多台计算机或显示客户端上。与数据采集模块20的通信是允许在机械启动期间实时显示数据，如轨道。显示模块100可以被看作是有两个层次的显示：基本的导航/操作者显示和完整的机械管理显示。
导航/操作层面提供了一个导航环境，以查看企业（工厂内机械资产的逻辑排列）、单位、机器、点等，以及与由一个或多个数据采集设备60（如机械保护系统）提供的数据集相关的绘图类型。这可以被看作是外部数据采集设备60的较低级别的用户界面，为那些想知道机械和系统仪器的状态，以及想使用警报和监测值作为需要操作员干预的机械保护理念的一部分的人服务。
完整的机械管理显示提供了基本导航和静态数据集，并增加了机械诊断所需的所有诊断数据和图表格式，包括动态和启动/关闭数据。
实用程序模块200包括增加系统10的通信能力和功能的软件模块。这些实用工具最好包括配置模块202，包括配置工具，数据输出模块300，包括自定义接口模块，以及系统扩展器（SE）模块302（请见图3）。
配置工具用于配置所有的数据采集设备，包括仪器仪表，构建机械列车图，并定义企业（即工厂内机械资产的逻辑安排）。系统10中的配置工具和配置信息最好也能用于系统扩展者。
数据输出模块300是允许系统10与控制和自动化系统（包括第三方控制和自动化系统）通信的接口。这些输出模块300可以包括以下接口：用于过程控制的对象链接嵌入（OLE）接口，例如用于过程控制的OLE（OPC），动态数据交换（DDE）接口，以及标准查询语言（SQL）接口。自定义接口是选择第三方应用程序的接口（例如，人机界面（HMI）、历史学家、计算机化维护管理系统（CMMS）等）。
例如，一个出口模块可以在数据采集模块20和客户端用户之
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