專利名稱：一種核電站dcs模擬機多畫面監控系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及核電領域，更具體地說，涉及一種核電站DCS模擬機多畫面監控系統。
背景技術：
DCS模擬機是實現電站操縱人員培訓、取照考試、應急演習及技術支持和規程驗證 的重要系統設備，而DCS模擬機多畫面監控系統則是不可缺少的重要教學工具。而嶺澳二 期DCS模擬機建造團隊在完成DCS模擬機建造的過程中，遇到了一個數字化核電站模擬機 教學的重要課題，如何將主控系統的操作站終端顯示器的顯示畫面傳送到教控系統，以便 開展模擬機教學工作，也就是說模擬機教員看不到主控系統操縱員操作終端就無法開展教 學活動，導致了核電站模擬機教學與考試監控的盲區。
發明內容
本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述無法將主控系統的畫面傳到 教控系統，無法開展教學工作的缺陷，提供一種核電站DCS模擬機多畫面監控系統。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是構造一種核電站DCS模擬機多畫面 監控系統，包括DCS模擬機主控系統和教控系統；所述主控系統包括多個操作站，每一操作站包括多個操作終端以及接收對應操作 終端輸出的VGA信號的顯示器，每個操作終端及其對應的顯示器之間設有將操作終端輸出 的每路VGA信號分為兩路輸出的VGA信號分配器，其一路傳送至對應的顯示器進行顯示，另 一路傳送至所述教控系統；所述教控系統包括VGA矩陣切換器、中央控制器、命令輸入裝置、顯示器組；命令輸入裝置用于接收用戶的切換指令并傳送至中央控制器；中央控制器用于接收并解析來自命令輸入裝置的切換指令，并將解析結果傳送至 VGA矩陣切換器；VGA矩陣切換器用于接收來自所述主控系統中VGA信號分配器輸出的多路VGA信 號，并依據中央控制器的解析結果對所接收的多路VGA信號進行控制和切換，輸出切換后 的VGA信號并送入顯示器組進行顯示。在本發明所述的多畫面監控系統中，所述主控系統包括4個操作站，每一操作站 包括2個操作終端、接收對應操作終端輸出的VGA信號的6個顯示器，每個操作終端及其對 應的3個顯示器之間設有將操作終端輸出的每路VGA信號分為兩路輸出的VGA信號分配
ο在本發明所述的多畫面監控系統中，每一 VGA信號分配器輸出3路VGA信號給所 述教控系統。在本發明所述的多畫面監控系統中，VGA矩陣切換器用于接收來自所述主控系統 輸出的24路VGA信號，并依據中央控制器的解析結果對所接收的多路VGA信號進行控制和 切換，輸出12路VGA信號并送入包括12個顯示器的顯示器組進行顯示。
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在本發明所述的多畫面監控系統中，所述VGA矩陣切換器還用于6屏幕分組切換 和/或單屏幕選擇切換。在本發明所述的多畫面監控系統中，所述教控系統還包括VGA錄制服務器，用于 實時采集所述VGA矩陣切換器輸出的多路VGA信號并進行同步錄制和/或網絡直播。在本發明所述的多畫面監控系統中，命令輸入裝置包括KVM共享切換器、與KVM共 享切換器通信連接的多臺計算機，KVM共享切換器接收用戶通過多臺計算機輸入的切換指 令并將其傳送至中央控制器。在本發明所述的多畫面監控系統中，命令輸入裝置包括無線觸控客戶端。本發明的有益效果是，教控系統內的多畫面監視器可對主控系統的多個操作站終 端的顯示器全程跟蹤實時同步顯示，良好的還原了主控系統顯示終端的顯示畫面，克服了 無法將主控系統的畫面傳送到教控系統，開展教學工作的缺陷。應用計算機軟硬件控制及 矩陣切換技術進行多路VGA顯示信號控制，實現多畫面任意組合、調用和切換的功能。模擬 機教員通過對多畫面監控，可以任意調用及切換多個畫面，監視和記錄模擬機學員在操作 站終端上的操作，從而對操縱員的操作過程和操作行為進行評判，提供了 DCS模擬機教學 評價和參考依據，實現了模擬機初訓、復訓及考核的各項培訓任務。是實現電站操縱人員培 訓、取照考試、應急演習及技術支持和規程驗證的重要系統，該發明操作簡便、實用性強且 成本低，有效解決了 DCS模擬機教學的實際問題。進一步地，采用有線和無線網絡技術，實現多畫面監控系統調用、操作、遠程監控 等功能。進一步地，存儲的VGA多畫面與教學監控畫面組合，進行DCS模擬機教學監控場景 與操作站VGA畫面組合調用、實現了視音頻同步點播、檢索播放，方便了 DCS模擬機教學分 析使用。
下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中圖1是依據本發明一實施例的多畫面監控系統結構示意圖；圖2是圖1所示的多畫面監控系統的各個組成部分連接示意圖。
具體實施例方式本發明針對DCS模擬機的教學要求，提出了一種DCS模擬機多畫面監控系統，攻克 了阻礙DCS模擬機教學的技術難題，為我國數字化核電站的模擬機教學方式開辟了先河。 本發明的DCS模擬機多畫面監控系統在數字化核電站主控系統控制系統的基礎上增加了 用于DCS模擬機教學的監控系統。該系統能夠將主控系統的操作站終端顯示器畫面實時傳 送至多畫面監控系統的教控系統中。模擬機教員通過對多畫面監控，可以任意調用及切換 多個畫面，監視和記錄模擬機學員在操作站終端上的操作，從而對操縱員的操作過程和操 作行為進行評判，提供了 DCS模擬機教學評價和參考依據，實現了模擬機初訓、復訓及考核 的各項培訓任務。DCS模擬機是實現電站操縱人員培訓、取照考試、應急演習及技術支持和 規程驗證的重要系統設備，而DCS模擬機多畫面監控系統則是不可缺少的重要教學工具， 該系統解決了新建數字化核電站模擬機教學與考試監控盲區這一世界性難題。
圖1是依據本發明一實施例的多畫面監控系統100結構示意圖，核電站DCS模擬 機多畫面監控系統100包括DCS模擬機主控系統101和教控系統102 ；主控系統101包括多個操作站，每一操作站包括多個操作終端、接收對應操作終 端輸出的VGA信號的多個顯示器(未示出)、操作終端通信連接的VGA(顯示繪圖陣列， Video Graphic Array)信號分配器、每個操作終端及其對應的顯示器之間設有將操作終端 輸出的每路VGA信號分為兩路輸出的VGA(顯示繪圖陣列，Video Graphic Array)信號分 配器，一路傳送至對應的多個顯示器進行顯示，另一路傳送至所述教控系統。教控系統102包括VGA矩陣切換器1021、中央控制器1022、命令輸入裝置1023、顯 示器組1024。VGA矩陣切換器1021與中央控制器1022和顯示器組1024連接，中央控制器 1022與命令輸入裝置1023連接。命令輸入裝置1023用于接收用戶的切換指令并傳送至中央控制器；中央控制器 1022用于接收并解析來自命令輸入裝置1023的切換指令，并將解析結果傳送至VGA矩陣切 換器1021 ；VGA矩陣切換器1021用于接收來自主控系統101中VGA信號分配器輸出的多路 VGA信號，并依據中央控制器1022的解析結果對所接收的多路VGA信號進行控制和切換，輸 出切換后的VGA信號并送入顯示器組1024進行顯示。在本發明另一實施例中，命令輸入裝置1023包括KVM共享切換器、與KVM共享切 換器通信連接的多臺計算機，KVM共享切換器接收用戶通過多臺計算機輸入的切換指令并 將其傳送至中央控制器。命令輸入裝置也可以是無線觸控客戶端，根據實際需求來選用其 中之一或二者均包括。所謂KVM，就是Keyboard、Video、Mouse的縮寫，也稱為多計算機切 換器。簡單的說，就是一組鍵盤、顯示器和鼠標，控制2臺、4臺、8臺、16臺甚至到4096臺以 上的計算機主機。圖2是圖1所示的多畫面監控系統的各個組成部分連接示意圖。圖2中，主控系 統101包括4個操作站，分別為(1)核島、常規島操縱站，(2)安工操作站，(3)值長操作站， (4)機組長操作站。每個操作站通過系統主機配有兩個操作終端，每臺操作終端分別連接3 臺終端顯示器，每個操作站有6臺終端顯示器，DCS模擬機主控系統共配有24臺終端顯示 器設備，主控系統操作人員通過對24臺終端設備進行系統運行操作。主控系統操作終端的輸出前端配置VGA信號分配器，將每路VGA信號通過VGA信 號分配器分為兩路輸出，一路接入多畫面監控系統的教控系統，另一路接入操作站終端顯 示器。即24路VGA信號源分別通過一分二 VGA信號分配器后輸出48路VGA信號，其中24 路接入多畫面監控系統的教控系統，另24路接入操作站終端顯示器，主控系統的終端顯示 器與多畫面監控系統的教控系統同時取得操作站OT終端的實時信號。VGA分配器例如為帶長線驅動功能的VGA信號分配器，可以有效避免在長距離傳 輸中產生的信號損失。測試證明主控系統與教控系統之間配置VGA電纜有線距離40米，在 使用高性能的VGA信號分配放大器后，對主控系統操作終端的顯示設備沒有任何影響，教 控系統的多畫面液晶顯示器也沒有字符和顯示畫面的重影和拖尾現象，有效的還原了主控 系統終端顯示器的實際效果。在圖2中，在本發明一實施例中，中央控制器由一臺高性能的控制終端計算機組 成，用于接收計算機或觸摸屏傳送的指令，通過終端計算機接口對VGA矩陣切換器進行遠 程控制和切換。
VGA矩陣切換器1021用于切換計算機顯示信號的矩陣切換器，矩陣切換模式 24X16，矩陣采用模塊化設計、前插板式結構，可將RGBHV各分量信號獨立傳輸，視頻帶寬 400MHz (_3dB)，可以滿足主控系統終端顯示器的顯示帶寬要求，VGA矩陣切換器的RS-232 控制端口接入中央控制器。命令輸入裝置1023包括KVM共享切換器、與KVM共享切換器通信連接的多臺計算 機，命令輸入裝置也可以是無線觸控客戶端。教控系統102中的VGA矩陣切換器1021用于 接收來自主控系統101輸出的24路VGA信號，并依據中央控制器1022的解析結果對所接 收的多路VGA信號進行控制和切換，輸出12路VGA信號并送入包括12個顯示器的顯示器 組1024進行顯示。VGA矩陣切換器1021還用于6屏幕分組切換和/或單屏幕選擇切換。KVM共享切換器從一組控制端(計算機顯示器、鍵盤、鼠標)可直接控制多臺電腦 主機，提供了計算機系統最具效率的解決方案。通過控制端口串接方式統一控制DCS模擬 機教控系統的多路計算機系統，例如控制DCS模擬機多畫面監控系統、DCS模擬機教學監控 系統、網絡視頻直播系統，以滿足計算機管理的需求。教學監控系統中包含了多種攝像工 具，如攝像機和照相機等等，通過監控服務器對各種攝像工具進行控制。網絡視頻直播系統 市視頻錄制服務器的一部分。教控系統的12臺顯示器按順序排列安裝放置在教控系統中。接入教控系統多畫 面監控系統的24路VGA信號通過VGA矩陣切換器輸出12路VGA信號，VGA矩陣切換器具 有24路VGA輸入信號源，12路VGA輸出信號源，由中央控制器對VGA矩陣進行控制，通過 KVM共享器的鍵盤操作或無線網絡觸摸屏操作，可在教控系統內對主控系統的24個終端顯 示器進行12屏選屏監控操作，并具有6屏幕分組切換和單屏幕任意選擇切換的功能。模擬機教員可以根據教學需求通過選屏操作教控系統內的12個顯示器實現對主 控系統的24個終端顯示屏的監控，DCS多畫面監控系統全程實時跟蹤主控系統操作站，由 此實現DCS模擬機教員對學員教學的監控功能。DCS模擬機多畫面監控系統操作控制分為兩種方式，為了便于模擬機教學，既能使 用有線網絡計算機控制也能使用無線網絡觸摸屏幕控制，采用無線網絡觸摸屏控制方式更 加靈活和方便。兩種控制方式均通過中央控制器對VGA矩陣進行切換控制。無線觸控客戶端通過無線網絡傳送切換指令，由中央控制器接收無線觸控客戶端 指令，解析后發送指令到矩陣切換器，中央控制器再將矩陣切換器的切換狀態信息發送到 無線觸控客戶端。無線觸摸屏可采用例如7英寸長寬比16 9分辨率800X480真彩液晶 屏作為顯示設備。采用WINCE5. 0操作系統，精簡、穩定、可手寫輸入操作，電源管理確保穩 定、持久工作，同時支持外部電源供電。通過Microsoft ActiveSync與PC機同步，傳遞文 件、應用程序，支持SDIO(wifi無線網卡)，可靈活方便的操作多畫面監控系統。液晶顯示器采用EIZO FlexScan S2100專業22寸液晶顯示屏，具有銳利的文字和 圖像顯示以及快速的反應時間。該液晶顯示器自然分辨率1600 X 1200，設置顯示分辨率為 1280X1024，液晶屏顯示比列為4 3，滿足了主控系統操作站終端與該顯示器1比1的顯 示方式要求。圖2中，教控系統102還包括VGA錄制服務器，用于將VGA矩陣切換器輸出的3路 VGA信號進行實時采集并進行在線直播，并保證三路視頻信號同步、壓縮、錄制、直播功能。 VGA錄制服務器包括錄制文件存儲裝置，用于直播完成后還可將同步錄制的文件存儲位置
6及文件批注信息保存，添加數據庫內容，并對VGA錄制服務器的文件存儲和歸類，提供分析 室教學時調用。VGA錄制服務器還可包括錄制文件管理檢索和調用裝置，用于檢索和調用存 儲的VGA信號流文件(也即視頻文件)，用戶顯示界面、登錄管理、課程點播管理、課程直播 管理，實現對模擬機教學的分析和評判。教控系統VGA矩陣的前3路VGA信號通過VGA采集卡接入VGA錄制服務器，采集卡 環出的前3路VGA信號直接輸出給監控系統上排液晶顯示器前三路，后3路VGA信號及其 它6路VGA信號直接輸出給上排后三路和下排6臺液晶顯示器。錄制服務器接入3路VGA 信號源并同步錄制及網絡直播，以實現VGA信號的錄制及播放功能。VGA錄制服務器配置 了 3塊VGA采集卡，實現對接入的3路VGA信號進行錄制保存并同步進行網絡直播。由此 實現教員通過網絡遠程實時在線查看3路VGA的顯示畫面，并可在后期教學中隨時調用錄 制保存下來的課件，以便于分析室教學。對于VGA視頻采集時所使用的編碼格式及編碼碼率、VGA錄制時的編碼方式、VGA 錄制分辨率和錄制的文件存儲路徑、VGA錄制文件的視頻碼率可預先定義，也可在采集和錄 制過程中進行調整。本發明的多畫面監控系統具有以下幾個特點1、實時顯示教控室內的多畫面監視器可對主控室的24臺操作站終端顯示器全 程跟蹤實時同步顯示。2、清晰度教控室多畫面監控顯示器與操作站終端顯示器顯示屏幕比例、分辨率 設置一致，良好的還原了現場主控室顯示終端的實際效果。3、控制功能應用計算機軟硬件控制及矩陣切換技術進行多路VGA顯示信號控 制，實現多畫面任意組合、調用和切換的功能。4、網絡功能采用有線和無線網絡技術，實現多畫面監控系統調用、操作、遠程監 控等功能。5、錄制對監控多畫面進行多屏幕同步錄制(每組3路)，且錄制過程中也可切換 所需監控畫面。6、存儲保存所有錄制的VGA顯示畫面，并可進行網絡點播和直播調用。7、教學管理存儲的VGA多畫面與教學監控畫面組合，進行DCS模擬機教學監控場 景與操作站VGA畫面組合調用、實現了視音頻同步點播、檢索播放，方便了 DCS模擬機教學 分析使用。8、實用性該系統技術合理、操作簡便，實用性強，有效解決了 DCS模擬機教學的 實際問題。DCS模擬機多畫面監控系統可開展一系列電站操縱員培訓工作，能夠完成操縱員 取照考試等項工作任務，為嶺澳二期核電站3號、4號機組即將投入正式運行奠定了基礎。 DCS模擬機多畫面監控系統開發和應用技術在我國新建核電站項目的模擬機教學領域中， 將具有廣泛的推廣應用價值。而且節約了成本，解決了國外公司需要投入幾十萬歐元未能 解決的問題。
權利要求
一種核電站DCS模擬機多畫面監控系統，其特征在于，包括DCS模擬機主控系統和教控系統；所述主控系統包括多個操作站，每一操作站包括多個操作終端以及接收對應操作終端輸出的VGA信號的顯示器，每個操作終端及其對應的顯示器之間設有將操作終端輸出的每路VGA信號分為兩路輸出的VGA信號分配器，其一路傳送至對應的顯示器進行顯示，另一路傳送至所述教控系統；所述教控系統包括VGA矩陣切換器、中央控制器、命令輸入裝置、顯示器組；命令輸入裝置用于接收用戶的切換指令并傳送至中央控制器；中央控制器用于接收并解析來自命令輸入裝置的切換指令，并將解析結果傳送至VGA矩陣切換器；VGA矩陣切換器用于接收來自所述主控系統中VGA信號分配器輸出的多路VGA信號，并依據中央控制器的解析結果對所接收的多路VGA信號進行控制和切換，輸出切換后的VGA信號并送入顯示器組進行顯示。
2.根據權利要求1所述的多畫面監控系統，其特征在于，所述主控系統包括4個操作 站，每一操作站包括2個操作終端、接收對應操作終端輸出的VGA信號的6個顯示器，每個 操作終端及其對應的3個顯示器之間設有將操作終端輸出的每路VGA信號分為兩路輸出的 VGA信號分配器。
3.根據權利要求2所述的多畫面監控系統，其特征在于，每一VGA信號分配器輸出3路 VGA信號給所述教控系統。
4.根據權利要求3所述的多畫面監控系統，其特征在于，VGA矩陣切換器用于接收來自 所述主控系統輸出的24路VGA信號，并依據中央控制器的解析結果對所接收的多路VGA信 號進行控制和切換，輸出12路VGA信號并送入包括12個顯示器的顯示器組進行顯示。
5.根據權利要求4所述的多畫面監控系統，其特征在于，所述VGA矩陣切換器還用于6 屏幕分組切換和/或單屏幕選擇切換。
6.根據權利要求1所述的多畫面監控系統，其特征在于，所述教控系統還包括VGA錄制 服務器，用于實時采集所述VGA矩陣切換器輸出的多路VGA信號并進行同步錄制和/或網 絡直播。
7.根據權利要求1 6任一項所述的多畫面監控系統，其特征在于，命令輸入裝置包括 KVM共享切換器、與KVM共享切換器通信連接的多臺計算機，KVM共享切換器接收用戶通過 多臺計算機輸入的切換指令并將其傳送至中央控制器。
8.根據權利要求1 6任一項所述的多畫面監控系統，其特征在于，命令輸入裝置包括 無線觸控客戶端。全文摘要
本發明涉及一種核電站DCS模擬機多畫面監控系統，包括DCS模擬機主控系統和教控系統；主控系統包括多個操作站，每一操作站包括多個操作終端、以及接收對應操作終端輸出的VGA信號的顯示器，每個操作終端及其對應的顯示器之間設有將操作終端輸出的每路VGA信號分為兩路輸出的VGA信號分配器；教控系統包括VGA矩陣切換器、中央控制器、命令輸入裝置、顯示器組；VGA矩陣切換器用于依據中央控制器對切換指令的解析結果對所接收的多路VGA信號進行控制和切換，輸出切換后的VGA信號并送入顯示器組進行顯示。本發明將主控系統的畫面傳送到教控系統，操作簡便、實用性強且成本低，方便了教學工作的開展。
文檔編號H04N7/18GK101976519SQ20101051321
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月20日 優先權日2010年10月20日
發明者崔建春, 李勁光, 蘆嘉寧, 馬德有, 黃遠征 申請人:中國廣東核電集團有限公司;大亞灣核電運營管理有限責任公司