专利名称：电力变压器多通道有源降噪系统的人机交互界面的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种人机交互界面的设计，尤其是涉及电力变压器多通道有源降噪系统的人机交互界面。
背景技术：
随着现代工业的飞速发展，功能繁复的设备广泛应用，因此对设备操作的便捷易操作的要求越来越迫切，该问题的一个有效的解决办法即是使用便捷易懂的人性化人机交
互界面。中国专利 CN101705833A、CNl 118895、CN201117672、CN101745545A 都是通过界面实现对仪器设备的监测显示。其中，CN101705833A提出液压支架控制器的人机界面控制面板，CN1118895提出一种用于电子设备风扇装置的容错监控系统，但这两者都是通过硬件构建控制界面。CN201117672提出一种应用在电池板固化炉上的人机界面，该人机界面中的触摸屏以文字形式明确指示并告知操作人员电池板固化炉设备目前的状况。CN101745M5A 提出一种基于WEB的铝冷轧机板形控制人机界面操作方法，它采用装有IE浏览器的PC机代替触摸屏或一体化工作站，利用以太网和OPC XML-DA服务器使人机界面工作站与板型控制系统进行数据交换，从而减少软硬件的投资和维护成本，同时提高系统的远程监控与故障诊断水平。此外CN1292309提出了智能人机界面系统，CN1581149提出运用人的情绪和情绪变化信息构建人机界面。2007年，雷金波、陈进等提出基于Labwindows/CVI的实时监测系统(雷金波，陈进，李毅，赵发刚，“基于Labwindows/CVI的卷曲机实时状态监测系统”，计算机工程与应用， 2007,43(16) :222-2 )，该系统已经应用于江苏省南通市醋酸纤维有限公司，在实际应用中实现了数据的采集、分析、实时显示等功能，但是此处仅作为监测系统而并没有用于控制系统。目前，关于多通道有源降噪系统的人机交互界面主要有关于噪声与振动控制系统的商业软件EZ-ANCI和EZ-ANCII。它们的界面包括了通道校准、输出设置、串口设置、信号发生器、离线建模、声场建模控制、报警报告等子模块，可以完成有源控制操作，但是由于该系统面向对象为通用的有源降噪场合，对电力变压器多通道有源降噪，不具有针对性1、 没有对各通道的声压级显示，只用图像对单通道的幅度进行显示；2、电力变压器的噪声以 100Hz、200Hz、300Hz的单频噪声为主，EZ-ANC的界面对整个系统各频率成分及其组合的降噪量没有明确显示；3、EZ-ANC的界面没有针对变压器噪声中主要存在的三个单频噪声设计专门的控制参数设置和显示模块。本发明针对电力变压器多通道有源降噪系统，解决了现有系统的上述问题，此外，在界面上设计了初始声压级、输入输出信号幅度显示、有源控制效果显示、控制收敛图形显示、控制参数显示与输入等子模块，使显示对象全面明确，有源控制系统的控制效果一目了然。
发明内容
1、发明目的本发明的目的在于提供一种简便快捷的人机交互界面，使得用户可以通过对界面的操作来实现整个降噪过程，从而使得操作人性化。2、技术方案为实现上述发明目的，本发明所述的电力变压器多通道有源降噪系统的人机交互界面操作主要包括以下部分实时的数据采集与控制命令的输出，通过对串口的相关设置，利用计算机和数据采集硬件(DSP)组成的系统平台完成对外界被测信号的实时数据采集，同时模拟真实仪器的面板，进行必要的输入参量和控制命令的输出，使得数据采集硬件(DSP)可以顺利进行下一步的操作，如附图1中“控制参数显示与输入”、附图3中“离线建模参数设置”等所示。实时的显示监测模块，通过初始声压级、输入输出信号幅度显示、各通道误差传声器处声压级监视、有源控制效果显示、控制收敛图形显示、报警报告子模块，对多通道有源降噪系统运行过程中的各时刻声压级的控制情况实时刷新显示，并对降噪效果和多通道有源降噪系统的工作情况进行实时监控，如附图1中“输入显示”、“输出显示”、“各通道误差传声器处声压级监视”、附图3中“建模进程显示”等所示。直观清楚的结果显示，将经过处理后的数据以数值形式或者图形图像形式在计算机屏幕或图形用户接口上进行显示，如附图1中“有源控制效果显示”、“各通道误差传声器处声压级监视”、“控制收敛图形显示”、附图3中“建模进程显示”等所示。实时高效的控制模块，通过通道开关控制子模块对每个通道进行有效的开关控制，同时设置了针对输入输出所有通道的总开关，使得界面操作便捷化。可以对各收敛系数和泄漏系数进行实时设置，使得控制灵活有效，如附图1中“输入控制”、“输出控制”、附图3 中“控制建模按键”等所示。常用的工具模块，信号发生器子模块可以用于产生一个白噪声信号或者周期信号，示波器子模块可以用于监测信号。3、为实现上述发明目的，本发明所述的电力变压器多通道有源降噪系统的人机交互界面操作主要包括以下步骤步骤一、将计算机主机与显示屏相连，通过串口线将计算机主机的串口插槽连接至电力变压器噪声有源控制系统。步骤二、开启显示屏、计算机主机和电力变压器噪声有源控制系统，运行多通道有源降噪系统的人机交互界面之后，程序开始自动进行机器自检，检查电力变压器噪声有源控制系统的工作状态。步骤三、在多通道有源降噪系统的人机交互界面的主界面中，在主菜单“设置”的下拉选项中打开串口通讯子模块，按下“设置”，进入串口设置子模块，分别对串口的端口、 波特率、奇偶校验、数据位、停止位进行设置，按下“保存”后退出串口设置子模块，在串口通讯子模块中，进行计算机和自适应有源控制器之间的数据传输，以确保两者之间的数据可以正确传输，然后按“退出”返回主界面。步骤四、在主界面的通道开关控制子模块中，打开需要的输入输出通道。步骤五、打开校准子模块，进行校准，完成后退出，返回主界面。步骤六、在控制参数显示与输入子模块中，设置100Hz、200Hz、300Hz的收敛系数和泄漏系数。在“控制选择项”的下拉列表中(基频、二倍频、三倍频和总谐波频率)选择想要控制的频率成分，在有源控制效果显示子模块中“频率”选项的下拉列表中(基频、二倍频、三倍频和总谐波频率)选择想要显示的频率，在控制收敛图形显示子模块中“显示选择项”的下拉列表中(基频、二倍频、三倍频、总谐波频率和总声场)中选择想要显示的选项。 一般情况下，在各下拉列表选项中选择“总谐波频率”作为控制和显示的对象。
步骤七、打开离线建模设置子模块，设置每个通道的建模时间，按下“开始”，开始建模，至建模结束提示“离线建模已完成”后，按下“0K”。按下“存入硬盘”，将离线建模数据以txt文本的格式保存下来。关闭离线建模设置子模块，返回主界面。
步骤八、打开“控制信号，，和“跟踪控制”，各通道误差传声器处声压级监视子模块中，各通道的初始声压级记录下一组数据作为本通道的初始声压级，有源控制效果显示子模块中，“初始”选项也记录下一组数据作为所选频率的初始声压级，并且各通道初始声压级数据在“控制信号”打开的状态下保持不变。此时自适应有源控制器开始进行降噪处理，各通道的当前声压级和有源控制效果显示子模块中所选频率的当前声压级不断刷新。此时也可以对控制参数显示与输入子模块中 100Hz、200Hz、300Hz的收敛系数和泄漏系数进行适当的调整，加快收敛速度，增大降噪量。步骤九、观察控制收敛图形显示子模块中的声压级数值随时间变化的图像。当打开“控制信号”和“跟踪控制”后一段时间，声压级数值随着时间的变化而逐渐减小且趋于平缓，则表示有源降噪控制已完成，此时可以由有源控制效果显示子模块中的“目标衰减量” 选项得到所选频率的噪声衰减量，由“总衰减量”选项得到各通道误差传声器处总声压级的噪声衰减量。步骤十、为观察控制效果的稳定性，可以在控制收敛图形显示子模块中的声压级数值趋于平稳时，关闭“控制信号”，则各通道初始声压级开始刷新，直至“控制信号”和“跟踪控制”重新打开后，各通道初始声压级保持不变。步骤十一、在多通道有源降噪系统运行过程中，通过报警报告子模块对整个系统的工作状态进行实时监控，一旦系统运行出错，就会给出警报，并明确指出出错的模块。4、本发明与现有技术相比，其显著优点是在于(1)电力变压器多通道有源降噪系统主要需要实现对100Hz、200Hz、300Hz三个单频的降噪，因此本发明中人机界面里通过下拉列表的使用，对控制项和显示项进行选择，使得界面设计简洁。( 针对变压器噪声有源控制的特定算法，提供了专门的输入界面，可以实时独立设定三个单频峰值有源控制时所需要的控制参数；C3)本发明中考虑到建模时间一般较长且难以把握建模进程，因而使用进度条对建模完成情况进行直观显示，同时通过输入输出信号幅度显示子模块提示当前哪一个通道正在进行建模，并在离线建模结束后跳出提示对话框进行提示，使得设计人性化。(4)为了使电力变压器多通道有源降噪系统的显示清楚明了，本界面设计了初始声压级、输入输出信号幅度显示、各通道误差传声器处声压级监视、有源控制效果显示、控制收敛图形显示、控制参数显示与输入等子模块，使得从界面运行开始，就可以对整个系统的所有通道声压级变化情况进行整体把握，清楚便捷。
四
图1是电力变压器多通道有源降噪系统的人机交互界面主面板示意图。图2是电力变压器多通道有源降噪系统的人机交互界面主面板实际截图。
图3是离线建模控制子界面示意图。图4是信号发生器子界面示意图。图5是初始声压级子界面示意图。
五具体实施例方式本发明是针对电力变压器多通道有源降噪系统的人机交互界面，由主界面和串口通讯、校准、离线建模设置、信号发生器、初始声压级、报警报告、用户设置等子界面构成。本发明中主界面主要涵盖了显示监测模块和控制功能模块，主界面主要包括以下内容主菜单、工具栏、输入输出控制与显示、控制参数显示与输入、有源控制效果显示、各通道误差传声器处声压级监视和控制收敛图形显示，如附图1和附图2所示。主界面中“主菜单”由五个选项组成。其中，“文件”涵盖了对文件的新建、打开、保存等基本操作选项，“设置”中包括了校准、串口通讯和用户设置的操作选项，“控制”则包括了“离线建模”、“在线建模”等建模中需要用到的操作选项，“工具”里包括了信号发生器、示波器等工具选项，“帮助”中有对本界面的基本信息介绍和相关帮助。主界面中“工具栏”列出了常用快捷键，如校准、离线建模设置、信号发生器、示波器、报警报告等。“工具栏”中还包括有源降噪的控制开关子模块，即控制信号和跟踪控制按键及控制选择项。同时，“工具栏”中设置工作状态指示灯，提示使用者当前系统是否正常工作。主界面中“输入输出控制与显示”里分别用开关按键对每个输入通道和输出通道进行开关控制，用总输入开关按键和总输出开关按键分别对16个输入通道和输出通道进行全局控制，用滑动条对每个输入通道和输出通道的当前幅值进行实时显示，如附图1和附图2所示。主界面中“控制参数显示与输入”对100Hz、200Hz、300Hz的收敛系数和泄漏系数分别进行设置并显示，如附图1和附图2所示。主界面中“有源控制效果显示”对100Hz、200Hz、300Hz的单频峰值及其组合峰值的降噪量和系统整体降噪量进行显示，如附图1和附图2所示。主界面中“各通道误差传声器处声压级监视”将有源控制打开前一刻各通道误差传声器处的声压级保存下来作为初始声压级，然后各通道误差传声器处的声压级进行实时监控并作为各通道的当前声压级显示出来，如附图1和附图2所示。主界面中“控制收敛图形显示”对所选择的频率成分的声压级随时间变化的变化情况进行显示，从而直观地看到系统的降噪效果，如附图1和附图2所示。 串口通讯子界面包括了串口设置、和发送数据至自适应有源控制器及从自适应有源控制器接收数据三个部分。校准子界面包括了对各通道的校准控制和校准值显示两个部分。离线建模控制子界面包括了离线建模参数设置、建模进程显示和建模控制按键三个部分，如附图3所示。信号发生器子界面包括了对所产生的信号的频率、幅度的设置和所产生的信号的曲线显示两个部分，如附图4所示。初始声压级子界面包括了对各通道的初始声压级显示和总声压级的显示，如附图5所示。报警报告子界面包括了控制溢出、建模溢出和控制信号溢出三个部分，指出系统的具体出错位置。用户设置子界面包括了救护设置、正常传声器幅度设置、正常误差通道传递函数设置、参考频率范围设置、噪声频率和转速比设置五个部分，从而使得用户可以根据实际需要对相关参数进行设置。本发明具有明显的优点和积极的技术效果通过实验的验证，本设计可以正确对自适应有源控制器采集的16个通道数据进行显示，并有效地输出相应命令控制自适应有源控制器的操作，验证了本设计的合理性及实用性。
权利要求
1.一种电力变压器多通道有源降噪系统的人机交互界面，其特征在于，该系统包括以下部分(1)多通道自适应控制器的系统设置模块，它包括通道校准、输出设置、输入输出配对、 用户设置、控制器的工作状态设置子模块；(2)多通道自适应控制器的数据通讯模块，它包括串口通讯、串口设置子模块；(3)多通道自适应控制器的显示监测模块，它包括初始声压级、输入输出信号幅度显示、各通道误差传声器处声压级监视、有源控制效果显示、控制收敛图形显示、报警报告子模块；(4)多通道自适应控制器的测量工具模块，它包括信号发生器、示波器子模块；(5)多通道自适应控制器的建模功能模块，它包括离线建模设置、在线建模设置、声场建模复位子模块；(6)多通道自适应控制器的控制功能模块，它包括通道开关控制、控制参数显示与输入、控制开关子模块。
2.根据权利要求1所述的多通道有源降噪系统的人机交互界面，其特征在于，通过控制参数显示与输入子模块对100Hz、200Hz、300Hz的收敛系数和泄漏系数分别进行设置，作为命令输出传送至自适应有源控制器，使得控制灵活有效。
3.根据权利要求1所述的多通道有源降噪系统的人机交互界面，其特征在于，在“噪声控制”、“噪声衰减量显示”和“声压级历史记录”部分设置了选择项，可以快捷查看到目前的控制对象是IOOHz、200Hz、300Hz的单频峰值还是其组合峰值，并显示控制效果。
4.根据权利要求1所述的多通道有源降噪系统的人机交互界面，其特征在于，计算机和自适应有源控制器之间的数据传输可以通过串口完成，也可以通过并口、USB接口、网口、 红外接口以及蓝牙等多种方式完成。
5.根据权利要求1所述的多通道有源降噪系统的人机交互界面，其特征在于，通过使用优先级判断，保证计算机和自适应有源控制器之间的命令输出和数据传输的有效进行； 设定命令输出优先级高于数据传输优先级，则计算机和自适应有源控制器需要进行命令输出时，强制暂停数据传输，直至完成计算机和自适应有源控制器之间的命令输出。
6.根据权利要求1所述的多通道有源降噪系统的人机交互界面，其特征在于，通过串口设置子模块确保计算机和自适应有源控制器之间的正确数据传输，并令计算机和自适应有源控制器每隔一段时间进行一次数据更新，该时间间隔可在程序中进行设定。
7.根据权利要求1所述的多通道有源降噪系统的人机交互界面，其特征在于，通过有源控制效果显示和控制收敛图形显示子模块对多通道有源降噪系统的降噪情况进行直观有效地显示；通过控制收敛图形显示子模块，可以清楚看到随着时间的变化，所选择的频率成分的声压级变化情况，从而直观地看到系统的降噪效果。
8.根据权利要求1所述的多通道有源降噪系统的人机交互界面，其特征在于，通过通道开关控制子模块对每个通道进行有效的开关控制，同时设置了针对输入输出所有通道的总开关，使得界面操作便捷化。
9.根据权利要求1所述的多通道有源降噪系统的人机交互界面，其特征在于，通过建模功能模块完成多通道有源降噪系统的建模部分，可以选择离线建模或在线建模，根据输入输出信号幅度显示子模块可以看出当前是在对哪一个通道进行建模；离线建模时可对每个通道的建模时间进行设置，由进度条直观显示出建模进行的情况，同时在输入输出信号幅度显示子模块中，通过各通道幅度的大小提示当前哪一个通道正在进行建模，并在离线建模结束后跳出提示对话框。
10.根据权利要求1所述的多通道有源降噪系统的人机交互界面，其特征在于，通过控制开关子模块对系统是否进行控制和跟踪控制进行控制；当“控制信号”按键为“关”时，表示此时的声场是未进行有源控制的，即是初始声场，此时对各通道的声压级不断进行刷新； 当“控制信号”按键为“开”时，表示此时的声场是已经开始受到有源控制的，则在“控制信号”按键由“关”变为“开”时，保存该时刻的各个声压级作为初始声压级，并在“控制信号” 保持“开”的状态下，令各初始声压级保持不变，以便进行之后噪声衰减量的计算。
全文摘要
本发明提供了一种简便快捷的人机交互界面设计，该设计包括以下内容(1)多通道自适应控制器的系统设置模块，它包括通道校准、用户设置子模块；(2)多通道自适应控制器的数据通讯模块，它包括串口通讯、串口设置子模块；(3)多通道自适应控制器的显示监测模块，它包括各通道误差传声器处声压级监视、控制收敛图形显示、报警报告子模块；(4)多通道自适应控制器的测量工具模块，它包括信号发生器、示波器子模块；(5)多通道自适应控制器的建模功能模块，它包括离线建模、在线建模子模块；(6)多通道自适应控制器的控制模块，它包括通道开关控制、控制参数显示与输入、控制开关子模块。本发明界面设计简洁，操作方便，硬件兼容性强。
文档编号H02J13/00GK102176634SQ201110044438
公开日2011年9月7日 申请日期2011年2月24日 优先权日2011年2月24日
发明者张丽敏, 薛金佩, 邱小军, 陶建成, 韩宁 申请人:南京大学