专利名称：一种处理控制系统和方法
技术领域：
本发明涉及处理控制系统(process control system)和用于管理自动化系统(automation system)的方法，特别地，虽然可以用于管理在一个环境，例如办公室或工棚，中提供的自动系统，但不限于用于这样的系统。该系统可以用于把数据记入日志、监控当前状态和自动化控制动作。
背景技术：
以下论述的目的是为了使对本发明的理解更加容易，但是，应当理解，该论述并不承认或认可在本申请的优先权日当天或之前，任何所引用材料已被公开、知道或是本领域技术人员所掌握的部分公知知识。
当前，处理控制自动化系统多数被设计为由该系统解决整个系统自身存在问题的完整系统。在已知系统中，完整的系统设计非常典型，并且被下载到诸如可编程逻辑控制器(PLC)的控制设备中。这样的控制解决方案不容易允许系统的灵活改变或系统内部的动态交互，例如，由该系统控制的设备中的任何部分以任意方式被移除或改变。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一个用于外部环境的处理控制系统，其包括控制装置以及多个与其相连的设备，其特征在于，这些设备被提供于一个或多个子环境中，并具有与关联触发条件相链接的控制动作，所述控制装置可以被操作以根据这些设备的关联控制动作来控制这些设备，进一步地，其特征在于，这些环境以及位于所述环境内的设备被层次化地组织，并且每个设备具有用于一个关联环境的关联的、唯一的、层次化的标识，该控制装置可以被操作以依据所述关联的层次化标识来生成用于一个设备的控制动作。
优选地，该控制装置可以被操作以依据与所述设备关联的环境来生成用于一个设备的层次化标识，并监控所述设备所在的环境以便如果在环境中检测到一个改变，该控制装置可以被操作来生成一个被更新的层次化标识以响应被检测到的改变，并生成任何相关联的控制动作。
优选地，所述系统包括一个可视化的显示装置，其中，该控制装置可以被操作以在该显示装置上显示所述层次。
优选地，该控制装置可以被操作以使用所述层次化标识来定义多个设备与任何关联触发条件、特性(properties)或控制动作之间的依赖关系(dependencies)。
优选地，这些设备中的一个或多个是一系统的用户，并且该控制装置可以被控制以定义用户与其他多个设备之间的依赖关系和/或特性，以及其他多个设备的特性。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于在一外部环境中被提供的处理控制系统的控制器，该控制器被安排用于连接至在一个或多个子环境中被提供的多个设备，且这些设备具有与关联触发条件相链接的控制动作，其特征在于，该控制器可以被操作来进行如下处理根据这些设备的链接控制动作控制这些设备；以层次化的方式组织环境及其中的设备；将一个用于一关联环境的唯一的、层次化环境标识关联于一设备；根据所述关联的层次化标识生成用于一个设备的控制动作。
优选地，该控制器可以被进一步操作以依据与一个设备关联的环境为该设备生成所述层次化标识，并监控该设备所在的环境以便如果检测到环境有改变，就操作该控制器来生成一个被更新的层次化标识以响应被检测到的改变，并生成任何相关联的控制动作。
优选地，该控制器包括一个可视化显示装置，其中，该控制器可以被操作以在该显示装置上显示所述层次。
优选地，该控制器可以被操作以使用所述层次化标识来定义多个设备与任何关联触发条件、特性或控制动作之间的依赖关系。
优选地，这些设备中的一个或多个是所述处理控制系统的用户，该控制器可以被操作以定义用户与其他多个设备之间的依赖关系，以及其他多个设备的特性。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于使在一外部环境中被提供的处理控制系统自动化的方法，其被安排用于连接至在一个或多个子环境中的多个设备，且这些设备具有与关联触发条件相链接的控制动作，其特征在于，该方法包括如下步骤根据这些设备的链接控制动作控制这些设备；以层次化的方式组织环境和其中的设备；将一个用于一关联环境的唯一的、层次化环境标识与一个设备关联起来；根据所述关联的层次化标识生成用于一个设备的控制动作。
优选地，所述方法进一步包括如下步骤根据与一个设备关联的环境生成用于该设备的所述层次化标识；并监控该设备所在的环境以便如果检测到环境的改变，则生成一个被更新的层次化标识以响应被检测到的改变，并生成任何相关联的控制动作。
优选地，该方法包括将所述层次显示于一显示装置的步骤。
优选地，该方法包括使用所述层次化标识定义多个设备与任何关联触发条件、特性或控制动作之间的依赖关系的步骤。
优选地，这些设备中的一个或多个是所述处理控制系统的用户，并且该方法包括定义用户与其他多个设备之间的依赖关系和/或特性，以及其他多个设备的特性的步骤。
根据本发明的另一个方面，提供了一种在外部环境中被提供的处理控制系统，其包括控制装置和与其相连的多个设备，其特征在于，在一个或多个子环境中提供这些设备，并且环境和位于其中的设备被层次化地组织，每个设备具有一个用于一关联环境的关联的、唯一的、层次化的标识，其中，这些设备中的一个或多个是一系统的用户，并且所述控制装置可以被操作以定义用户与其他多个设备之间的依赖关系和/或特性。
优选地，设备特性包括许可(permissions)、控制及特征(features)，且通过用户与设备间被定义的依赖关系来定义对每个已链接用户可用的特性，所述控制装置可以被操作。
优选地，这些特性包括控制和/或访问所述关联设备的权限。
优选地，该控制装置可以被操作以确定一个设备是否被增加到该系统或者被从该系统中被移除，并通过关联相关标识来重新定义用户与该被增加或移除设备之间的依赖关系。
优选地，该控制装置可以被操作来生成与用户之间的一个通信以响应所检测到的设备增加或移除操作。
优选地，该控制装置可以被操作以导入和导出与所连接的设备相关的数据。
优选地，该控制装置包括显示装置，且该控制装置可以被操作以在该显示装置上显示所述特性。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于在一外部环境中被提供的处理控制系统的控制器，其具有与其相连的多个设备，且在一个或多个子环境中提供这些设备，其特征在于该控制器可以被操作来层次化地组织环境和其中的设备，并为一关联环境将一个唯一的层次化环境标识与每个设备关联起来，其中，这些设备中的一个或多个是一系统的用户，且该控制器可以被操作以定义用户与其他多个设备之间的依赖关系和/或特性，以及其他多个设备的特性。
优选地，所述设备的特性包括许可、控制及特征，通过用户与设备间被定义的依赖关系来定义对每个已链接用户可用的特性，该控制器可以被操作。
优选地，这些特性包括控制和/或访问所述关联设备的权限。
优选地，该控制装置可以被操作以确定一个设备是否被增加到系统中或者被从系统中移除，并通过关联相关标识来重新定义用户与被增加或移除设备之间的依赖关系。
优选地，该控制装置可以被操作来生成与用户之间的一个通信以响应所检测到的设备增加或移除操作。
优选地，该控制器可以被操作以导入和导出与所连接设备相关的数据。
优选地，该控制器包括显示装置，该控制装置可以被操作以在该显示装置上显示所述特性。
根据本发明的最后一个方面，提供了一种用于使在一外部环境中被提供的处理控制系统自动化的方法，其具有与其相连的多个设备，且这些设备在一个或多个子环境中被提供，其特征在于，该方法包括如下步骤层次化地组织环境和其中的设备；并为一关联环境将一个唯一的层次化环境标识与每个用户关联起来；其中，这些设备中的一个或多个是一系统的用户，该方法还进一步包括定义用户与其他多个设备之间的依赖关系和/或特性，以及其他多个设备的特性的步骤。
优选地，该方法包括定义所述设备特性，其中包括许可、控制及特征，且该方法包括通过用户与设备之间被定义的依赖关系来定义对每个已链接用户可用的特性的步骤。
优选地，所述特性包括控制和/或接入所述关联设备的权限。
优选地，所述方法包括步骤确定一个设备是否被增加到该系统中或者被从该系统中移除，并通过关联相关标识重新定义用户与该被增加或移除设备之间的依赖关系。
优选地，所述方法包括生成与用户之间的一个通信以响应所检测到的设备增加或移除操作的步骤。
优选地，所述方法包括导入和导出与所连接设备相关的数据的步骤。
优选地，所述方法包括在显示装置上显示所述特性的步骤。
优选地，该设备是一个人或一个无生命的设备(inanimate device)。
这样，本发明提供了一种处理控制系统、一种控制器和一种使得处理控制系统自动化的方法，其被动态地使用，并使得在处理控制和自动化技术方面比现有可能的方法更加灵活和容易地被管理。通过处理控制系统的静态和动态的层次化组织，管理者可以组织和构造一个可以被控制的、可以记录日志和可以被监控的层次化自动环境，该环境包含(多个)设备，或者可以采用手动或动态地增加、移除、重新安排和重新配置设备。
这与许多已知的处理控制系统形成对比，这些已知处理控制系统将控制系统看作需要被解决的、定义一组控制公式的设备之间的固定联系。
可以看出，本发明提出的系统允许多用户采用一种增加效用以及使人不必然参与以拥有并控制其自动化设备的方式来共享设备和数据的使用。本发明提出的方案具有较小的复杂度和较低的费用，且增加自动化系统的效用，通过共享设备和数据的方式降低编程和实现的费用，并改善人们间的知识的交流和传播。
现在仅通过示例的方式，参照附图来描述本发明图1为根据本发明的一个方面，一个处理控制系统的示意图；以及图2为根据本发明的一个方面，具有自动处理控制系统的水产业环境的一个例子的示意图，在该系统内提供多个设备。
具体实施例方式
本发明所提供的是一个管理一处理控制系统的可选择的方法，该方法允许以更加灵活和复杂的方式用于更加灵活的改变，同时又更加适合人们思考其所面临的自动化问题的方式。
在广义的范围内，本发明涉及一个在外部环境(合适的话，还包括子环境)中被提供的处理控制系统，该系统中包括多个提供多种功能的不同设备。
图1描述了处理控制系统100的一个例子，处理控制系统100包括一个控制器101，例如一个计算机或其他合适的可编程控制器，以及处理控制装置(process control equipment)103。该处理控制装置103包括可能的诸如传感器、传动装置(actuator)及换能器(transducer)等外围设备104，其响应来自控制器101的信号而操作，同时也可以被操作以根据其功能以合适的方式向该控制器101提供数据。以这种方式，该控制器101可以被操作来按照需求控制、操作和响应设备104从而提供一个自动化系统。这些设备104可以具有与设备相链接的触发条件，这些条件在被激活时，根据预设的控制动作使设备104发挥其功能。这些外围设备104以任何合适的方式连接于该控制器101，例如通过已知的网络无线协议、互联网或以太网。
用于处理自动化的处理控制应用是已知的，这样，除了与本发明相关的内容而外，其余的就不必在这里做任何更详细的描述。
这些设备104位于所需要的外部环境中，并且可以被操作与所述控制器101以任何合适的方式通信。
典型地，将该控制器101连接于诸如键盘105、可视化显示器106等用户接口，该用户接口还具有，例如触摸屏。该控制器101还包括一处理器107以及存储器108(包括一个或多个数据库109)，这些装置对本领域的技术人员来讲是公知的。该控制器101被编程以允许所述处理控制系统100可以按照将在后面详细描述的那样被操作。
在所述处理控制系统100内，在其内被提供的环境及设备104被以层次化的方式组织起来，以协助管理者管理和配置作为处理控制系统的设备，以使其发挥灵活和有用的控制功能。实际上，这是在控制器101中实现的，这些内容将在下面作进一步的详细描述。
依赖于所预订的其他设备及其触发条件，这些设备104可以具有控制动作。控制动作也可以依赖于设备104所处的环境。
每个设备104按照其环境及子环境具有定义设备的相应的层次化的标识。该层次化的标识被生成并存储于控制器101，并通过定义设备与其触发条件之间的依赖关系允许包括一个或多个设备的控制序列被建立。在环境(以及相应地其标识)内的改变可以触发动作和/或一个动作序列在控制器101的控制下被初始化。在控制动作进行当中，其具有的有关设备类型、操作参数和特性的信息可以被链接至层次化信息并被存储于该控制器101内。用于一个设备的配置数据可以包括环境或设备的位置、图示表示(pictorial representation)、校正参数(calibration parameters)、控制序列、触发门限和对其他设备的依赖。这样的例子包括设备的图片或用于被读取(，如果是传感器的话)或被激活(，如果是转发器的话，)的操作和校正的参数。
每个设备104可以是一个物理设备，诸如传感器、开关或阀(valve)，或者可以是采用部分计算方法被建模并在控制器101中被实现的虚拟设备。这样的虚拟设备提供了极大增加的灵活性。例如，它们可以代表通过触摸屏上的图片被激活的开关，或者提供时延或计时功能。它们可以在设备的操作或评估被初始化之前，指示条件的逻辑集合(或者由设备触发条件和其他设备上的依赖关系，或者由计算机逻辑程序状态定义)的依赖关系。它们也可以用于测试目的临时地代替实际设备。这样的虚拟设备可以作为真实设备以层次化的方式组织于系统和环境中。
设备还可以是人、动物或任何其他对象，以及可以被相应地解释的术语，设备还可以被看作其他设备的环境。
如上所述，设备104被关联于层次化组织的环境。每个环境可以将该环境的图像或图片表示，以及空间分离(spatial separation)、拓扑组织和相对于其他环境的地理位置以层次化的方式存储起来。当这些信息可以相对于其他环境和设备104的时候，还可以采用地理坐标(geographicalcoordinates)将其绝对地确定。
可替换地，前述层次化组织的设备104和它们的控制信息可以被其他传统装置来定义，例如通过访问包括基本上包含同样信息的分离的数据库。
更进一步，设备104的多个层次之间的关系可以手动或动态地改变，这本身可以触发自动化动作或新的自动化序列。
处理控制系统100还可以包含设备104的已有状态的一个“日志记录”历史，并且也可以允许监控该系统的现有状态。
参考上述内容，现在来描述普通特性(general features)的特例以进一步描述本发明。在这个描述于图2的例子中，提供了一个处理控制系统1，该处理控制系统1处于一个水产作业(aquaculture operation)(Acme渔业公司)之中，该水产作业包括在其一地产上的一个办公楼2和生产工棚(production shed)3。生产工棚3包括6个储水池4、5，其中孵化池4用于孵化鱼、养殖池5用于养殖鱼。为清楚起见，仅在图2中示出两个储水池，每个储水池包括多个诸如氧气泵(oxygen pump)的设备6，其包括泵内的一个水流传感器(flow sensor)、一个氧气传感器(oxygensensor)、一个温度传感器、一个PH值传感器。储水池4和5通过阀9相连接，该阀允许鱼在两个水池之间穿行。在阀9的每个出口附近有一个RFID发射器(图中未示出)，其可以检测鱼通过的情形，并识别该鱼以及确定此时该鱼的位置。所述工棚3还包括诸如4个安全传感器、4盏灯和7个安全照相机的设备6，所有这些传感器、泵、灯及照相机等组成设备6，并均被连接至控制器7以恰当的方式来发送和接收信号。图2中，为清楚起见，仅描述了一定数量的设备6。
办公室2被分为前办公室2a和后办公室2b。办公室2a和2b都有一个灯和一个安全传感器，而前办公室还包括一个照相机。这些灯、安全传感器和照相机也是本发明所述的设备6。
通过一定数量的层次化组织起来的环境以及连接于所述环境的设备来描述本发明。
环境Acme(渔场)设备所有Acme所拥有的或其地产上的设备。
环境地产1(Acme的子环境)环境标识为Acme地产1设备4个安全传感器、4盏灯、7个照相机、6个氧传感器、6个温度传感器、5个RFID发射器、6个鱼阀、6个PH值传感器、6个氧气泵、6个水流传感器环境办公楼(地产1的子环境)环境标识为Acme地产1办公室设备2个安全传感器、1个照相机、2盏灯环境办公室前部(办公楼的子环境)环境标识为Acme地产1办公室前部设备照相机、灯、安全传感器其中每个设备被唯一地标识，例如由其名称和层次化环境。
环境办公室后部(办公楼的子环境)环境标识为Acme地产1办公室后部设备灯、安全传感器环境(生产)工棚(地产1的子环境)环境标识为Acme地产1工棚设备灯1、灯2、前安全传感器、后安全传感器环境孵化池(工棚的子环境)环境标识为Acme地产1工棚孵化池设备灯、照相机、氧传感器、温度传感器、PH值传感器、氧气泵、水流传感器、鱼阀、照相机环境生长池1(工棚的子环境)环境标识为Acme地产1生长池1设备灯、氧传感器、温度传感器、PH值传感器、氧气泵、水流传感器、RFID发射器、照相机可以针对余下的4个生长池重复上述最后一个例子。
可以看出，每个设备被其名称和其环境的层次唯一地描述。
对于水流传感器，它们可以被逻辑地如图中所示的那样连接于储水池。
优选地，由于水流传感器是泵的一部分，所以其可以被看作泵环境中的设备，即泵的设备是可以连接其他设备的环境。在此情形中，环境可以定义为Acme地产1工棚生长池1氧气泵且设备是水流传感器。
这样的一个层次化方案可以达到所需的任意深度。
额外地，如果每条鱼被安装一个RFID标签，那么该鱼便可以被看作为一个环境，该环境自身包含一个具有唯一序列号的设备(RFID标签)。在这种情形中，环境可以是鲑鱼RFID标签设备(#000100)，其中#000100是RFID标签的系列号。如果已知其处于生长池1环境就是Acme地产1工棚生长池1鲑鱼RFID标签RFID为#000100的设备。
为方便计，如果假设RFID标签代表一条具有RFID标签的鱼，那么(为方便计)可选择地将环境截短为Acme地产1工棚拥有RFID标签为#000100的设备的生长池1。
系统1可以基于处理控制系统1内的、可以附加于各设备6和/或各环境(或通过另外的可编程控制方案)实现水产架构(aquaculture setup)的灵活控制。
例如，为响应控制方法而鱼阀开启且鱼在储水池之间游动以响应鱼阀开启时，可以通过分析由照相机拍摄的图片及所确定的鱼的位置，估计鱼的尺寸和重量。
在检测到位置改变时，它们的环境可以动态地改变。例如如果RFID标签为#000100的鲑鱼游到生长池1了，在游动过程中，该移动被位于第一储水池入口的RDID传感器检测到，那么，处理控制系统1就知道该鲑鱼进入了一个新的环境。
一个具有新环境，以及相应的新环境标签，的设备的动态关联可以作为某个特定控制系统改变的触发。例如，针对鱼而言，一个不同的喂食循环可以被触发。足够数量的鱼穿过阀的运动可以将回馈门限复位到较低的数值，并复位计数器，以基于持续时间或对鱼尺寸的估计持续增加喂食。
所述环境层次化标识可以被用于定义设备与关联触发条件之间的关系，即依赖关系，以使得处理控制系统1可以引起设备进行操作以响应其他设备中的改变，例如，参照上面的描述，在某条鱼(第一设备)从一个环境游到另一个环境，则该鱼就具有一个改变了的环境标识，该标识可被处理控制系统1(特别是控制器7)来确定该改变是否触发一自动喂食设备(控制系统1的另一个设备)根据一预设的喂食周期相应地操作。
而且，可以将GPS坐标在层次中附加于设备和/或环境。这些GPS坐标(对于固定的环境或设备)可以是静态的，或作为连接于系统的或一个环境(例如，一个移动车辆)内的或另一个设备的GPS设备的输出时是动态的。该GPS设备可以被当作系统中的任何其他设备一样对待。
很容易理解，在该例中，本发明提供了一个优于通常用于PLC及其他控制设备的现有方法的灵活方法，而且，还可以理解，这样的层次化控制方法使人们更加容易去管理，因为其与人们对环境中设备的思考方式有关，而这些设备被附加到可以连接到地理坐标的逻辑组织环境中。
进一步地，很容易理解，所描述的本发明可以被抽象地应用于许多其他传统工业控制场景，例如生产线，而且还可以用于许多现在没有实现自动化的应用。例如，鱼被作为设备而赋予了一个RFID标签，同样，一个人可以是具有诸如所携带的移动电话或计算机的环境。
在本发明的另一个实施例中，处理控制系统可以用于联系一个人，使得可以有效地管理控制处理中的通信和干涉(intervention)。在一些处理控制系统中，因为多种原因，有必要联系到操作者或用户。
在现有设备中，在系统内存在存放联系信息的地方以便在需要时可以联系到某人，例如通过移动电话、寻呼机或电子邮件，来响应某个问题或提供信息。例如，可以将一个或多个移动电话号码存储起来，使得短信服务(SMS)消息可以被发送到第一个电话号码。如果没有回应，则拨打第二个移动电话，依此类推。
这里就出现了一些问题，第一，不是所有的人都有可用的通信设备，有时可能在多个用户间共享这些设备；第二，不是所有的人都在特定设备附近，因此可能需要尝试多个设备；第三，可能需要通过处理控制系统通知几个人。可能需要发出多个联系信息，例如通过电子邮件同步发送给3个人，或者顺序地联系，例如先联系Adrew，如果在10分钟内没有回音(例如使用作为计时器的设备)，然后联系Bruce，而且不是所有的联系方式都适合于每个人，例如通过寻呼机联系Andrew，如果两分钟内没有回音，就拨打其家庭固定电话。可以看到，存在许多种替换方式，而且为了达到最大的效用，需要一种通用的解决方案来覆盖所有可能期望的情形。
本发明可以通过以下方式来实现上面的要求1.将人当作(可以手动输入和输出响应的)设备来对待，或当作用于允许与人通信的通信设备的环境；2.将不同通信设备当作层次化的设备；3.根据个人位置和设备动态改变联系方式和指令。
为了描述上一个例子，采用现有实施例的处理控制系统1，假设水产池的氧化设备停止工作了，操作者必须被紧急提醒。在一个复杂的换班工作安排中可能会涉及多个操作者，如果一个不能联系上，就必须联系第二个或第三个操作者。他们可能具有不同的联系方式(例如寻呼机、移动电话、计算机(通过电子邮件或即时消息)或固定电话(话音或按键音(touchtone))，并且不是所有的操作者都有这样的设备。为了增加本实施例的复杂性，假设他们共享一个寻呼机或移动电话，并在换班时进行交接。
这样的信号可以很方便地预先以层次化的方式存储于数据库或目录中以便其可以被导入自动系统，或者预先以手动方式导入这些信息。举例来讲，可以采用以下方式定义唯一的标识环境标识-Acme技术员地产1Andrew设备移动电话短信服务(sms)，移动电话语音，移动电话按键音，寻呼机，计算机键盘、扬声器注意，移动电话本身可以看作SMS的环境，话音及按键音设备可以由其电话号码唯一地描述。
环境标识-Acme技术员地产1Bruce
设备移动电话短信服务(sms)，移动电话语音，移动电话按键音，寻呼机，计算机键盘、扬声器环境标识-Acme管理者地产1Colin设备移动电话短信服务(sms)，移动电话语音，移动电话按键音，寻呼机，计算机电子邮件，计算机键盘、扬声器以这种方式，人可以被看作用于设备(本实施例中的通信设备)的环境，每个设备都已对与之关联的配置和编程响应。可以理解，通过采用具有上述分配的前述方法，对每种类型的设备进行设置和写入恰当的“驱动”，可以以任何用户需要的方式建立起灵活的控制和响应。
例如，A(ndrew)、B(ruce)、C(olin)正在养鱼而氧气泵停止工作，A和B每天有16小时在现场，但没有人在晚上上班，执勤人可以周期地从A、B和C中选择一个作为第一个夜晚联系人来主要负责，或者每周改变该第一夜晚联系人。但在白天，另外两人要在现场附近，并应首先将问题通知他们。例如，如果A被呼叫(共享寻呼机，且各成员有同样的寻呼记录)，但如果在10分钟内不响应该告警，就可以用短信(SMS)方式呼叫B；但基于出现的问题，要向所有人员发电子邮件。可以将告警方法周期性地使用于所有三人中，同时在试图联系所有三人之后还没有接收到响应，也可以采取其他方法，例如开启氧气瓶以阻止鱼死亡。
采用上述唯一标识，人与地产1环境关联，这意味着，当人在场时不用拨打他们的固定电话，而采用扬声器作为对他们告警的第一方式。优选地，通过手动方式(诸如换班或位置的改变)或自动方式(例如通过采用GPS或RFID和人携带的合适的传感器或发射器)改变环境关联时，控制器7可以被操作来确定标识在何时改变。例如，可以呼叫第二Acme地产(地产2)的固定电话(landline)或家庭固定电话，例如如果A现在在家，那么环境就是Acme技术员住处Bruce，设备就是移动电话短信(sms)，移动电话语音，移动电话按键音，寻呼机，固定电话按键音，固定电话语音。
可以相应地改变所述控制动作。扬声器设备不适合于需要联系的人不在地产1的现场的情形，但是，固定电话号码可以作为被控制来联系适合的人的确定设备。
本发明可以以简单的方式建立起来，但可能由于部分人员工作的实际需要也可以具有非常灵活的操作。其他灵活性更差的方案可能在错误的时间引起不方便或可能导致昂贵的补救行动(例如打开氧气瓶)，而之后在真的需要的时候会导致更为不便和昂贵费用。采用方便而正确的联系类型，不会产生错误的触发，并且可以在其使用当中培养信任，使得每次警报都被严肃地对待，而不会是个“狼来了”的系统。
进一步，可以为操作者预先设置这样的控制层，使得通过较为简单的用户界面来协助用户采用手动方式，或者通过执勤者导入的方式，建立通常的、预定的行为。用户还可以继续在该预定方案之外配置更复杂的行为方式。
可以不困难地将本发明抽象到许多其他通常的情形，例如，所述控制动作可以是人在房子内的房间里走动所导致的，且与不同的房间(环境)相关联，开启或关掉诸如灯的设备。在这样的实施例中，该人便是在不同环境里的、位置随环境改变的设备。
在本发明的进一步的实施例中，系统的用户/管理者采用可视化显示装置106来管理和控制该层次。设备和环境的图标或图片可以被显示于可视化显示装置106上，这样就允许管理者以通常的方式通过点击显示于可视化显示装置106上的图标或图片，以图示化的方式浏览所述层次。用户可以通过点击显示于可视化显示装置106上的环境以显示当前级别的环境和环境中的设备104，以及它们以前或当前的状态。该图形表示可以给出所有与设备和环境关联的特性和操作的入口，该环境包括动态设备和环境关联及它们的控制动作。
进一步地，设备被连接于有意义的、可审计的和可发现的标签，并可以连接于它们可能改变的地理坐标或位置。该触发和控制信息可以被连接于每个唯一标识以便所发生的不同的自动化动作是设备和环境关联或位置改变。这以人类的概念简化了对自动化动作的理解，因为人们更容易将设备和环境及它们的位置相关联。通过这样的简化，也同时使得自动化操作实现了新级别的复杂度和混合度(sophistication)。
在本发明的另一个实施例中，考虑图2中的用于水产研究的水产操作。研究人员使用生产棚3里的6个储水池4、5，一个用于孵化鱼，五个用于养殖。在不同的储水池里实施不同的实验可能会试验出不同鱼类的生长进度。可以在储水池4和5上方提供灯光照明以模拟白天周期，该系统采用下述方式描述环境Acme(鱼类研究者)设备Acme所拥有的或位于其地产的所有设备。
环境地产2(Acme的子环境)环境标识为Acme地产2设备1个可转动、倾斜和变焦的照相机、1个空气温度传感器、4盏灯、6个氧气传感器、6个水温传感器、6个PH值传感器、6个盐度传感器(salinity sensors)、6个氧气泵、6个水流传感器及其他可能在地产上的、用于安全或其他控制目的的设备。
环境(研究)工棚(地产2的子环境)环境标识为Acme地产2工棚设备1个可转动、倾斜和变焦的照相机、1个空气温度传感器、4盏灯、6个氧气传感器、6个水温传感器、6个PH值传感器、6个盐度传感器、6个氧气泵、6个水流传感器。
环境孵化池(工棚的子环境)环境标识为Acme地产2工棚孵化池设备氧气传感器、温度传感器、PH值传感器、6个氧气泵、6个水流传感器。
环境生长池1(工棚的子环境)环境标识为Acme地产2工棚生长池1设备灯、氧气传感器、水温传感器、PH值传感器、氧气泵、水流传感器、RFID发射器、照相机。
对于其它4个生长池可以重复上例。可以理解，每个设备被其名称及其环境层次所描述。
这样的层次化方案可以根据所需达到任意的深度。
在该实施例中，环境的层次化组织及其中所提供的设备可被用于允许多个不同的人访问设备(及其产生的任何数据)以实现控制和自动化的目标。该控制和自动化的目标包括监控，即确定当前状态或条件，记录日志(logging)，即确定以前状态，以及控制，即自动响应以前及当前条件。
在此例中，每个设备由一个人所有，或者在希望时由多个人共有。一个拥有者可以授权，例如改变设备特性的权限以删除设备或(在输入时或包含输入的设备时)授权读取访问或(在输出时或包含输出的设备时)写入访问，在处理控制系统1的其他功能的协助下，这可以在控制器7上实现。
一个拥有者可以选择“广告”通知其他人该设备可供使用或选择隐藏该设备。权限可以基于一个个人用户被管理以或为了方便而以组的形式来管理，或者可以联合使用这些方法。
每个用户的权限以恰当的方式关联于每个唯一的层次化设备或环境标识，使得它们可以根据关联标识单独地列明并被存储于控制器7中，或者以一种替代方式链接于分离的数据库以管理可以接入设备6的人员。
通过下述方法，处理控制系统1可以被操作来将允许和控制动作链接于层次化标识以实现设备的控制和自动化。
考虑多人可能需要通过设备接入信息的情形。多个研究者A(ndrew)、B(ruce)及C(harlie)在实施实验，D(onald)是设备管理者，E(dward)是设备管理者助理，G(reg)是水产商人(commercial aquaculturalist)。
A、B和C各有其自己的生长池，各自负责其实验并使用生长池，但他们可能共享孵化池，因为这仅需要较少的使用时间。
在传统的PLC系统中，根据需要解决的控制问题的系统范围的观点，整个系统将被作为控制系统来编程。这不适合于研究环境，因为实验装置的控制问题经常改变。
需要一个灵活的系统来实施实验，而且设备的数据和控制功能由不同的人共享和管理。不是所有的人都拥有设备6，但他们以共享某些设备的方式受益。例如，空气温度传感器设备可以由D安装和拥有，但被E校准。A、B及C都可能通过访问空气温度传感器为他们的实验数据获取数据。典型地，A、B及C中任一个都被赋予对在他们的每个生长池中的设备的拥有权和控制权，但在他们的鱼被孵化的时候，至少需要访问孵化池中的设备。他们不一定具有校准这些设备中任一个的职业或拥有这方面的知识，这可能是E的职业，他具有完成这件事的权限。A、B及C都希望使用可转动、倾斜和变焦的照相机，将其作为他们实验的一部分，间歇地聚焦于储水池来监控鱼，所以这是共享设备。A和B可能在同一种鱼类上做实验，可能希望共享他们的数据。C可能在做保密实验而不希望与A或B共享他的数据。可能需要全局地控制灯光以模拟白天和夜间，灯光的开启和关闭的时间则是对A、B和C都有用的数据。
系统的特性，诸如许可、控制和特征被提供以使得系统对多用户来讲具有更多的灵活性且有用。在本实施例中，所定义的用户与设备之间的关系是设备(及它们的特性)和用户之间的链接(link)。这些特性采用层次化标识将设备、它们的特性与一个或多个用户相链接，所有这些都在控制器7上实现。
第一，传感器的安装者可以使他们自己或另外一个用户成为该传感器的拥有者，有特殊的权利来校准、读取其中的数据、控制其状态、对其进行配置或删除。这些权限可以被单独地、唯一地分配给一个人，或以任何混合和置换的方式联合地或共有地分配给他们。这可以在首次安装时完成或在之后予以改变，因为实验结束意味着设备被更为有用地重新分配或为一个新的个体赋予访问控制设备的权限。
从上面给出的例子可以看出，由一个人，可能是D，管理公共设备是有利的。但是，E可以是被训练以恰当地校准一些设备并且最好被给予部分或所有设备的校准权限。A可能希望与B共享日志记录数据，但不是实时的当前数据，而仅仅是日志记录的数据。控制系统通过诸如密码或一些其他类型的软件或硬件密钥的公共认证装置为设备分配权限，使得这些权限和功能只能被赋予正确的人。
对于每个设备，如果校准和维护计划是与每个设备相关联的信息，则校准和维护计划是最好的。该信息可以在增加设备时手动输入，或者可以自动地输入来自生产者的配置数据。该系统可以在该校准执行过早或过迟的时候，警告校准者(例如E)。如果设备没有按照恰当的校准计划被维护，用户(A、B和C)还可以被提醒，使得他们知道他们的数据或控制应用可能受到影响。
基于单个设备为用户分配权限是有利的，或者基于设备(例如储水池1中的所有设备)关联的环境分配或管理权限是方便和有用的，或者通过这样的设备类型(例如，所有的氧气探头)完成此项工作可能是有利的。优选地，将设备和/或环境组合到项目或实验并恰当地分配权限。相应地，由控制器7生成层次化标识，且改变环境配置参数的权限可以被分配给该项目包含的相关设备6或者将配置信息分配给与层次化标识相连接的独立的个人。
设备的配置数据可以包含环境的位置，或设备、图片表示、校准参数、控制序列、触发门限以及其他设备的依赖关系。用户的意见与设备和环境相关联。用户的意见表现为改变的历史记录以及以实验室记录本的方式标记的实验记录。即，一旦输入记录，为了遵从科学审计的要求，它们不能被删除。记录被认为是输入它们的、经验证的操作者所记录的，并可以被附加到设备和环境。记录可以如任何被记入日志的数据那样被用户、设备和环境所阅读和检索。
当用户使用控制器时，所述图片表示可以是设备的图标、图片或图形或将被显示的环境。可以通过采用处理控制系统1的应用导入或提取这些图片表示。
另外一个特性是不同的图片可以授权给对设备具有权限的一个和多个用户。进一步地，设备的图标、图片或图形可以改变以指示对环境或设备具有授权的权限。同样地，图标、图片或图形的色彩或形状可以根据设备的状态或触发门限而改变。
还可以看出，这样的方式是有用的，即不同用户具有关联不同设备的不同图片，还可以基于每个用户提供不同的参数。例如，考虑空气温度传感器每秒都对空气温度进行采样的情况。A在其实验中可能需要每秒都读取数据，而B可能需要每分钟读取，C需要每30秒读取。A可能关心温度(触发门限)是否到达10摄氏度，而B可能关心是否到达15摄氏度。这样的公共参数可以存储到设备里，并基于每个用户的的需求赋予其修改这些参数的许可。
一旦B完成他的研究，他可能希望与他人共享现场(实时)的或以往数据记录档案中的数据。所述他人可以包括同事或水产商人G。B可以授予G接入B的权限，使其可以接入并直接从控制系统中记录的数据中获取历史数据。该许可将阻止G修改或改变数据、设备和环境，并不允许他查看A或C的验数据。
第二个应用级别可以通过导入或导出设备、环境和用户与系统间的实验架构(experimental setups)来实现。例如，如果B开发一个用于鲑鱼的良好的处理，可以将该控制架构(control setups)直接导出到具有相似的控制系统和希望养殖鲑鱼的水产商人(G)。这里，G被允许直接获取环境和设备，或者智能地将该架构移植入他的环境，并通过替换环境和设备控制该架构。相似地，设备的生产者可以提供数据，以使其他部件可以很容易地被替换，传感器和传动装置可以很容易地被增加上去。
这样的导入和导出数据可以是手动转换的计算机文件的形式，或通过用于手动安装的诸如电子邮件的电子通信装置被发送，或由特殊协议自动发送和建立，该协议被设于控制器之间以促进此项服务。例如，一种简单的方式就是通过TCP/IP通信端口。
对于被导出数据而言，通过逻辑图显示导出控制方案中的设备和环境之间的关系是有利的。在导入控制数据之前，这样的逻辑图可以是独立的和可观察的，或者可以在导入之后，通过作为其通常操作一部分的系统控制器软件被观察。
最后，如果设备和环境在用户之间共享，那么在增加、改变或删除用户、设备和环境时，需要特殊的考虑。如果D准备(并具有这样做的权限去)移除公共的空气温度传感器，但A、B及C依赖于该信息成功地做实验，那么实验的完整性就出现折扣。为实现目标，几个方案可以被使用。第一，如果一个设备将要被D移除或重分配至一新环境中，那么A、B和C可以自动地通过电子邮件或另一个通信装置被告知该改变。在另一个复杂度级，A、B和C可能不具有该设备的拥有权或改变权，但该设备所提供的数据对他们的工作是重要的。在他们的实验工作完成之前，他们可以具有系统赋予的对移除该设备的否决权。
如果新设备被增加到一环境或一系统中，并可供一般地或受限地使用，那么其服务可以提供给用户以使得他们获益于所提供的数据或控制。这可以通过电子邮件或另一种通信方式进行通讯，或者其服务可以在未用设备中的一个列表中进行广告。
进一步，如果一个拥有或使用设备的人被从系统中移除，就需要被系统管理。在所述第一种情形，所有权和权限可以被增加到已有的权利人名单中或分配给一个新人。进一步地，如果基于一个人的移除而未对设备进行分配，则他们应该以同样的方式被提供给现有人员，作为如上所述的一新设备的服务。
可以推衍出在多个应用领域的商业和研究设施的多用户的相似用途。该方法可以普遍地被应用于除上述水产例子以外的广泛类型的自动化和控制应用。
类似地，虽然这里给出的例子是单个企业，但共享设备和服务的概念可以应用于跨多个企业、位置或世界的任何控制网络。
本领域的技术人员可以理解，术语“处理”可以解释为包括在任何内容中的任何处理和操作，并不应被限制于，例如，工业或商业内容。设备可以是任何对象或人，可以包括例如人和动物以及无生命的物体。术语“环境”可以解释为事物、条件或周围环境的任何集合，并可以是，例如，一个人、空间地域或物体，可以是实体或虚拟物。
纵览本说明书，除非上下文需要，否则词语“包括(comprise)”或诸如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”的变形可以理解为包含一个确定整数或整数集合，但不排除任何其他整数或整数集合。
权利要求
1.一种在外部环境中被提供的处理控制系统，其包括控制装置和与之相连的多个设备，其特征在于，所述设备被提供于一个或多个外部子环境中并具有与关联触发条件相链接的控制动作，所述控制装置可以被操作以根据这些设备的链接控制动作来操作这些设备，进一步地，其特征在于，环境和其中的设备被以层次化方式组织起来，且每个设备具有一个用于一关联环境的关联的、唯一的、层次化的标识，所述控制装置可以被操作来根据所述关联的层次化标识生成用于一设备的控制动作。
2.根据权利要求1所述的处理控制系统，其中，所述控制装置可以被操作以依据与所述设备关联的环境来生成用于一个设备的层次化标识，并监控所述设备所在的环境以便如果在环境中检测到一个改变，所述控制装置可以被操作来生成一个被更新的层次化标识以响应被检测到的改变，并生成任何相关联的控制动作。
3.根据权利要求1或2所述的处理控制系统，包括一个可视化显示装置，其中，所述控制装置可以被操作以在该显示装置上显示所述层次。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的处理控制系统，其中，所述控制装置可以被操作以使用所述层次化标识来定义多个设备与任何关联触发条件、特性或控制动作之间的依赖关系。
5.根据权利要求4所述的处理控制系统，其中，所述设备中的一个或多个是一系统的用户，并且所述控制装置可以被控制以定义用户与其他多个设备之间的依赖关系和/或特性，以及其他多个设备的特性。
6.一种用于在一外部环境中被提供的处理控制系统的控制器，该控制器被安排用于连接至在一个或多个子环境中被提供的多个设备，且这些设备具有与关联触发条件相链接的控制动作，其特征在于，该控制器可以被操作来进行如下处理根据这些设备的链接控制动作控制这些设备；以层次化的方式组织环境及其中的设备；将一个用于一关联环境的唯一的、层次化环境标识关联于一设备；根据所述关联的层次化标识生成用于一个设备的控制动作。
7.根据权利要求6所述的控制器，其中，所述控制器可以被进一步操作以依据与一个设备关联的环境为该设备生成所述层次化标识，并监控该设备所在的环境以便如果检测到环境有改变，就操作该控制器来生成一个被更新的层次化标识以响应被检测到的改变，并生成任何相关联的控制动作。
8.根据权利要求6或7所述的控制器，包括一个可视化显示装置，其中，所述控制器可以被操作以在该显示装置上显示所述层次。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的控制器，其中，所述控制器可以被操作以使用所述层次化标识来定义多个设备与任何关联触发条件、特性或控制动作之间的依赖关系。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的控制器，其中，所述设备中的一个或多个是所述处理控制系统的用户，该控制器可以被操作以定义用户与其他多个设备之间的依赖关系，以及其他多个设备的特性。
11.一种用于使在一外部环境中被提供的处理控制系统自动化的方法，其被安排用于连接至在一个或多个子环境中的多个设备，且所述设备具有与关联触发条件相链接的控制动作，其特征在于，该方法包括如下步骤根据所述设备的链接控制动作控制所述设备；以层次化的方式组织环境和其中的设备；将一个用于一关联环境的唯一的、层次化环境标识与一个设备关联起来；根据所述关联的层次化标识生成用于一个设备的控制动作。
12.根据权利要求11的方法，进一步包括以下步骤根据与一个设备关联的环境生成用于该设备的所述层次化标识；并监控该设备所在的环境以便如果检测到环境的改变，则生成一个被更新的层次化标识以响应被检测到的改变，并生成任何相关联的控制动作。
13.根据权利要求11或12的方法，包括将所述层次显示于一显示装置的步骤。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，包括使用所述层次化标识定义多个设备与任何关联触发条件、特性或控制动作之间的依赖关系的步骤。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，所述设备中的一个或多个是所述处理控制系统的用户，并且该方法包括定义用户与其他多个设备之间的依赖关系和/或特性，以及其他多个设备的特性的步骤。
16.一种在外部环境中被提供的处理控制系统，其包括控制装置和与其相连的多个设备，其特征在于，在一个或多个子环境中提供这些设备，并且环境和位于其中的设备被层次化地组织，每个设备具有一个用于一关联环境的关联的、唯一的、层次化的标识，其中，这些设备中的一个或多个是一系统的用户，并且所述控制装置可以被操作以定义用户与其他多个设备之间的依赖关系和/或特性。
17.根据权利要求16的处理控制系统，其中，所述设备特性包括许可、控制及特征，且通过用户与设备间被定义的依赖关系来定义对每个已链接用户可用的特性，所述控制装置可以被操作。
18.根据权利要求17的处理控制系统，其中，所述特性包括控制和/或访问所述关联设备的权限。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的处理控制系统，其中，所述控制装置可以被操作以确定一个设备是否被增加到该系统或者被从该系统中被移除，并通过关联相关标识来重新定义用户与该被增加或移除设备之间的依赖关系。
20.根据权利要求19所述的处理控制系统，其中，所述控制装置可以被操作来生成与用户之间的一个通信以响应所检测到的设备增加或移除操作。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的处理控制系统，其中，所述控制装置可以被操作以导入和导出与所连接的设备相关的数据。
22.根据权利要求16至21中任一项所述的处理控制系统，其中，所述控制装置包括显示装置，且所述控制装置可以被操作以在该显示装置上显示所述特性。
23.一种用于在一外部环境中被提供的处理控制系统的控制器，其具有与其相连的多个设备，且在一个或多个子环境中提供这些设备，其特征在于该控制器可以被操作来层次化地组织环境和其中的设备，并为一关联环境将一个唯一的层次化环境标识与每个设备关联起来，其中，这些设备中的一个或多个是一系统的用户，且该控制器可以被操作以定义用户与其他多个设备之间的依赖关系和/或特性，以及其他多个设备的特性。
24.根据权利要求23所述的控制系统，其中，所述设备特性包括许可、控制及特征，通过用户与设备间被定义的依赖关系来定义对每个已链接用户可用的特性，该控制器可以被操作。
25.根据权利要求24所述的控制系统，其中，所述特性包括控制和/或访问所述关联设备的权限。
26.根据权利要求23至25中任一项所述的处理控制系统，其中，所述控制装置可以被操作以确定一个设备是否被增加到系统中或者被从系统中移除，并通过关联相关标识来重新定义用户与被增加或移除设备之间的依赖关系。
27.根据权利要求26所述的处理控制系统，其中，所述控制装置可以被操作来生成与用户之间的一个通信以响应所检测到的设备增加或移除操作。
28.根据权利要求23至27中任一项所述的处理控制系统，其中，所述控制器可以被操作以导入和导出与所连接设备相关的数据。
29.根据权利要求23至28中任一项所述的处理控制系统，其中，所述控制器包括显示装置，该控制装置可以被操作以在该显示装置上显示所述特性。
30.一种用于使在一外部环境中被提供的处理控制系统自动化的方法，其具有与其相连的多个设备，且这些设备在一个或多个子环境中被提供，其特征在于，该方法包括如下步骤层次化地组织环境和其中的设备；以及为一关联环境将一个唯一的层次化环境标识与每个用户关联起来；其中，这些设备中的一个或多个是一系统的用户，该方法还进一步包括定义用户与其他多个设备之间的依赖关系和/或特性，以及其他多个设备的特性的步骤。
31.根据权利要求30的方法，其中，所述方法包括定义所述设备特性，其中包括许可、控制及特征，且所述方法包括通过用户与设备之间被定义的依赖关系来定义对每个已链接用户可用的特性的步骤。
32.根据权利要求31的方法，其中，所述特性包括控制和/或接入所述关联设备的权限。
33.根据权利要求30至32中任一项所述的方法，包括如下步骤确定一个设备是否被增加到该系统中或者被从该系统中移除，并通过关联相关标识重新定义用户与该被增加或移除设备之间的依赖关系。
34.根据权利要求33的方法，包括生成与用户之间的一个通信以响应所检测到的设备增加或移除操作的步骤。
35.根据权利要求3或34中的方法，包括导入和导出与所连接设备相关的数据的步骤。
36.根据权利要求30至35中任一项所述的方法，其中该方法包括在显示装置上显示所述特性的步骤。
37.根据权利要求1至5中任一项以及16至22中任一项所述的处理控制系统，其中该设备是一个人或无生命的设备。
38.根据权利要求6至10中任一项以及23至29中任一项所述的控制器，其中该设备是一个人或无生命的设备。
39.根据权利要求11至15中任一项以及30至36中任一项所述的方法，其中该设备是一个人或无生命的设备。
40.一种处理控制系统，其中，基本上如附图1和2所描述。
41.一种控制器，其中，基本上如附图1和2所描述。
42.一种方法，其中，基本上如附图1和2所描述。
全文摘要
一种自动处理控制系统(100)和方法，包括一个控制器(101)和一定数量的由该控制器(101)控制的外围设备(104)。这些设备位于一定数量的环境和子环境中。这些设备、环境及子环境被层次化地组织，且每个设备都具有依赖于该设备所处环境的关联的、层次化的标识。如果环境改变，就会导致关联的标识改变。当环境改变时，该控制器可以被操作来确定并实现任何因环境改变所需的控制操作。用于这些设备的标识可以被链接至系统的用户来定义设备与用户之间的依赖关系。这些设备的特性可以通过该标识链接至用户，从而使得多个用户可以访问同样的设备。
文档编号H04Q7/00GK101040229SQ200580033610
公开日2007年9月19日 申请日期2005年8月30日 优先权日2004年8月30日
发明者萨希德·阿布－巴卡尔·塞萨伊, 马丁·约翰·彼得·塞比斯 申请人:嵌入技术有限公司