一种灵活定义布局与内容的SCADA上位机人机界面制造技术

本发明专利技术公开了一种灵活定义布局与内容的SCADA上位机人机界面，利用GUI开发框架中的内容管理概念，定义了包含内容的内容显示器类与包含内容容器的显示区类，以及一个依据用户请求动态切换显示区中内容显示器的内容管理器类，使人机界面中的窗口可以显示任意类型的内容，利用了GUI开发框架提供的布局管理功能，设计了一种方式，让用户能够动态地将显示区域划分为任意多个窗口，或对多个窗口进行合并，且能够根据窗口中的内容自由调整尺寸。本发明专利技术扩展灵活操作方便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可灵活定义布局与内容的SCADA上位机人机界面，属于配网自动化应用系统

技术介绍
数据监控与采集系统(SCADA)上位机人机界面(HMI)系统作为系统与用户之间交互的媒介，将一切用户需要的信息与操作图形化为用户易于理解的形式。这些信息通常包括: 1、采集到的现场数据。通过画面组态，将现场数据采用文字、图形、图像、动画、声音等方式表现出来； 2、实时报警。用户通过对那些重点关注的现场数据预先定义报警规则，HMI系统根据接收到的实时数据生成报警信息，通过声音、颜色、文字、自动打印等行为主动推送给用户； 3、SCADA系统运行状态信息。HMI须要将系统时间、当前登录的用户信息、连接状态等f目息显不在界面上； 4、报表与趋势。除了通过实时画面与报警了解现场设备工况之外，用户还需要通过报表、趋势等形式来表现数据信息。为了在有限的显示区域显示出如此内容纷杂又形式多样的信息，SCADA HMI系统在界面布局上的通常做法是使用排列紧密的多窗口，将显示区域分隔为多个功能区，每个功能区(窗口)显示一类信息。比如实时画面窗口、实时报警窗口、系统状态栏等。在面对单个专业的SCADA系统中，通过定制，上述布局方式可以满足用户大部分监视与控制需求，偶有额外的界面需求，可以使用挂接第三方程序的方式来满足。随着SCADA系统集成度越来越高，甚至有在SCADA HMI中完成部分0A、MIS等类似系统功能的需求，传统SCADA HMI (SCADS人机基面)提供的布局方式就有些捉襟见肘了，表现在: 1、窗口布局相对固定。SCADA HMI多窗口的窗口类型、排列方式、位置、窗口尺寸一般是相对固定的，不能够根据用户需求灵活的释放出不需要的显示空间或调整窗口大小适应显示内容。2、窗口显示内容单一。组成HMI的窗口均只能显示定制内容，其中的画面显示窗口作为用户监视与控制操作的主窗口，仅能显示通过画面组态工具生成的特定格式的画面文件，而画面组态工具通常是围绕SCADA功能进行设计的，提供诸如绘制图元，定义动画等功能，当面对其它类型的应用的界面需求时，便不能制做出符合预期的画面。虽然一些SCADA HMI产品采用嵌入图形化插件的方式，能够实现一些复杂图表的显示，但是面对用户日益多样化的界面需求，这种方式提供的扩展能力还是远远不够。3、外接第三方程序的界面扩展方式不能适应日益提高的系统集成度。一种常用的解决SCADA系统扩展性的方法是外接第三方程序，扩展功能的HMI由第三方程序实现，仅在HMI中提供第三方程序的访问入口。这种方式可以解决SCADA HMI的扩展性问题，但是，由第三方程序实现的HMI是存在于SCADA HMI之外的，这种实现方式不但打破了整个SCADA系统HMI的视觉与操作上的整体感，而且单独打开的功能窗口会遮盖全部或部分原先SCADAHMI的显示区域，妨碍用户正常的监视工作。4、传统方式设计的HMI，每开发一套新的应用系统就需要重新开发一套HMI，大大增加了一套新应用系统的开发工作量，也提高了系统后期的维护成本。
技术实现思路
本专利技术通过使用现代图形界面(⑶I)开发框架中的内容管理与布局管理这两项通用的概念，提出一种不依赖具体编程语言与Gn开发框架的，可灵活定义布局的SCADA上位机人机界面。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下: 一种可灵活定义布局与内容的SCADA上位机人机界面，所述人机界面的窗口设置内容显示器类和显示区类；所述内容显示器类与显示区类之间通过内容管理器类实现动态切换； 所述内容显示器类继承自GUI开发框架中图形开发工具包中的容器类，是所有内容容器类的基类；所述内容显示器类中定义了与显示区类和内容管理器类交互的通用接口 ；所述内容显示器中包含内容； 所述显示区类继承自GUI开发框架中图形开发工具包中的窗口类，表示人机界面中的一块独立的显示区域，提供布局管理与基本的内容导航功能； 所述内容管理器类记录人机界面中创建的显示区实例，依据显示区实例的请求，生成相应的内容显示器实例，添加到显示区中；所述内容管理器类在人机界面初始化时，实例化为一个Singleton，并提供一个全局唯一的引用来引用这个实例； 所述人机界面还定义有: contents，用于存储系统中实现的内容的引用，所述内容指的是放置于内容容器中的，用户定义的内容； displays，用于存储人机界面中打开的显示区实例； register O接口，显示区实例调用该接口向内容管理器报到，内容管理器存储该显示区实例的引用，为其生成一个唯一的索引号，并返回这个索引号至该接口 ； unregister O接口，显示区实例在销毁前，调用该接口，内容管理器根据该接口提供的索引号找到该实例的引用，销毁其中的内容显示器，移除该实例在displays中对应的条目； getContent O接口，显示区实例调用该接口获取某项内容，具体为:内容显示器依据displnd与alias分别检索displays与contents，取到对应的显示区实例引用与内容条目，然后比较显示区实例中当前内容显示器的类型与内容条目的类型是否匹配，若匹配，调用内容显示器的r印IaceContent O接口，直接替换掉其中的内容；若不匹配，移除该内容显示器，生成内容条目对应的内容显示器实例，将新的内容显示器实例添加到显示区中；所述人机界面还可实现分割窗口，合并窗口，调整尺寸以及配置窗口布局配置文件；所述分割窗口通过如下方式实现:移除显示区中的内容显示器实例，再新建两个显示区实例，将这两个新建的显示区实例添加到原先的显示区中，利用GUI开发框架提供的布局管理功能在水平方向或竖直方向上，将显示空间平分给这两个新建的显示区实例，两个显示区实例之间用分隔条隔开，分割后，多窗口之间形成层次组织结构； 所述合并窗口通过如下方式实现:移除父显示区中嵌套的两个显示区实例，向内容管理器重新申请内容，将生成的内容显示器添加到其中； 所述调整尺寸通过分隔条实现； 所述窗口布局配置文件定义记录将显示区域分割为某种布局所需的各项参数的格式，通过配置窗口布局文件，用户可将人机界面初始化为某种布局。前述的内容显示器的实例可以添加到显示区实例中，在任一相同时刻，每个显示区实例中有且只有一个内容显示器实例。前述的窗口还设置有画面显示器类，所述画面显示器类实现了内容显示器类中定义的通用接口在显示画面内容时的实现。前述的窗口还设置有窗口部件显示器类，所述窗口部件显示器类实现了内容显示器类中定义的通用接口在显示窗口部件内容时的实现。前述的窗口布局配置文件以xml文件为载体，定义一套文档描述符，记录用户的窗口布局操作与形成的窗口布局，当用户再次启动人机界面时，可选择将人机界面恢复为前次使用时的布局。相比传统的SCADA HMI，本专利技术的HMI设计扩展灵活操作方便，在兼容过去HMI版本布局与显示功能的同时，还能够在同一套HMI中实现OA与MIS系统的界面与功能，避免了每开发一套新的应用系统就需要重新开发一套HMI，大大减少了一套新应用系统的开发工作量，降低了系统后期的维护成本。【附图说明】图1为人机界面定义的类图； 图2为创建DisplayArea实例的操作序列图； 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可灵活定义布局与内容的SCADA上位机人机界面，其特征在于，所述人机界面的窗口设置内容显示器类和显示区类；所述内容显示器类与显示区类之间通过内容管理器类实现动态切换；所述内容显示器类继承自GUI开发框架中图形开发工具包中的容器类，是所有内容容器类的基类；所述内容显示器类中定义了与显示区类和内容管理器类交互的通用接口；所述内容显示器中包含内容；所述显示区类继承自GUI开发框架中图形开发工具包中的窗口类，表示人机界面中的一块独立的显示区域，提供布局管理与基本的内容导航功能；所述内容管理器类记录人机界面中创建的显示区实例，依据显示区实例的请求，生成相应的内容显示器实例，添加到显示区中；所述内容管理器类在人机界面初始化时，实例化为一个Singleton，并提供一个全局唯一的引用来引用这个实例；所述人机界面还定义有：contents，用于存储系统中实现的内容的引用，所述内容指的是放置于内容容器中的，用户定义的内容；displays，用于存储人机界面中打开的显示区实例；register（）接口，显示区实例调用该接口向内容管理器报到，内容管理器存储该显示区实例的引用，为其生成一个唯一的索引号，并返回这个索引号至该接口；unregister（）接口，显示区实例在销毁前，调用该接口，内容管理器根据该接口提供的索引号找到该实例的引用，销毁其中的内容显示器，移除该实例在displays中对应的条目；getContent（）接口，显示区实例调用该接口获取某项内容，具体为：内容显示器依据dispInd与alias分别检索displays与contents，取到对应的显示区实例引用与内容条目，然后比较显示区实例中当前内容显示器的类型与内容条目的类型是否匹配，若匹配，调用内容显示器的replaceContent()接口，直接替换掉其中的内容；若不匹配，移除该内容显示器，生成内容条目对应的内容显示器实例，将新的内容显示器实例添加到显示区中；所述人机界面还可实现分割窗口，合并窗口，调整尺寸以及配置窗口布局配置文件；所述分割窗口通过如下方式实现：移除显示区中的内容显示器实例，再新建两个显示区实例，将这两个新建的显示区实例添加到原先的显示区中，利用GUI开发框架提供的布局管理功能在水平方向或竖直方向上，将显示空间平分给这两个新建的显示区实例，两个显示区实例之间用分隔条隔开，分割后，多窗口之间形成层次组织结构；所述合并窗口通过如下方式实现：移除父显示区中嵌套的两个显示区实例，向内容管理器重新申请内容，将生成的内容显示器添加到其中；所述调整尺寸通过分隔条实现；所述窗口布局配置文件定义记录将显示区域分割为某种布局所需的各项参数的格式，通过配置窗口布局文件，用户可将人机界面初始化为某种布局。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周金国，金舒，
申请(专利权)人：南京国电南自美卓控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32