用上下文 HMI 替换固定 HMI
近年来，固定式 HMI 一直在努力跟上移动运营商的期望，导致出现真空被更高级的上下文 HMI 迅速填充 .问题的根源在于效率低下。例如，维护工程师不断地在检查固定 HMI 和资产所在的物理位置之间浪费时间。在某些情况下，需要在固定 HMI 显示器所在资产的另一侧进行维护。这通常发生在故障排除、诊断、调试或设备转换期间，当操作员需要验证资产的状态参数时。
对于工程师和操作员而言，移动性是上下文 HMI 最有价值的功能之一。工作站 HMI 通常使用 Web 浏览器，但使用上下文 HMI，消除了在移动设备上浏览更大屏幕的困难。根据定义，上下文相关HMI 意味着调整显示 根据工人的设备规格，适合需要执行的工作。
显示在操作员显示屏上的特定 HMI 组件通过上下文移动服务器推送到他/她的设备，该服务器知道用户的位置和可访问性级别。仅当工作人员位于需要维护/设置的设备的指定范围内时，才会发生这种情况。出于安全原因，必须在一定时间范围或接近级别后自动将设备从 HMI 服务中删除。
当部署的基础设施不复杂时，工厂经理可以充分利用上下文 HMI。移动设备是上下文 HMI 基础设施的核心。随着移动技术的进步，地理位置和无线连接在设备中可以负担得起，这使得根据员工与地理区域的接近程度提供动态和上下文 HMI 成为可能。 “地理区域”的定义很模糊，由设施管理人员决定；一个区域可以是一个房间、一个楼层或整个设施，也可以是相关设备周围几米的距离。
可以借助近场通信 (NFC)、蓝牙低功耗信标 (iBeacon) 或 QR 码等地理标签设计地理区域，然后将其战略性地放置在资产周围，以将上下文 HMI 推送到移动设备。接下来，需要开发一个安全的邻近服务移动应用程序，该应用程序在超出区域范围时从地理标签接收识别信息。如果需要在特定范围内使用多个设备，则需要具有更强信号的地理标签。这个概念被称为“地理围栏”，允许根据操作员所在的区域进行控制。
操作顺序如下：
- 移动设备运行建立通信的应用程序 使用基于 Wi-Fi 或蜂窝网络的标准 IP 协议的上下文移动服务器。
- 上下文移动服务器评估请求并对用户进行身份验证。
- 根据身份验证级别，服务器将必要的信息和控件推送到移动设备。
- 推送的信息和控件适合移动设备的显示能力。
应该注意，上下文移动服务器和移动应用程序都不会直接与资产通信。 监控和数据采集 (SCADA) 仍然扮演着监控、控制和自动化的角色 或建筑管理系统 (BMS)，其中上下文移动服务器充当中间体。它接收来自移动设备的输入，然后使用 OPC 或其他兼容协议将其中继到 SCADA/BMS。
整个基础架构依赖于两种技术：
- 上下文移动服务器
- 上下文逻辑引擎
移动服务器负责维护一个数据库，该数据库跟踪地理区域、用户配置文件以及有关设备控制、动作和事件的信息。上下文逻辑引擎执行所有身份验证并生成适当的操作以将信息分发到移动设备。这可能包括操作员完成任务所需的原理图、图纸等资源。
通过上下文 HMI，操作员和维护人员能够通过更好的态势感知和智能控制更有效地完成任务。每当服务器检测到用户已进入地理区域并且已满足所有身份验证程序时，所需信息就会自动发布到移动设备。这消除了为资产设计 HMI 的需要，以及安装最终将位于不合适位置的监视器屏幕的麻烦。发生故障时，可以呼叫最近的技术人员，只需要他/她的移动设备即可进行故障排除。相比之下，如果HMI屏幕本身在事故中损坏，维护就会变得很棘手。
如果没有私有且最重要的是安全的消息传递系统，上下文移动基础设施将是不完整的，因为它允许操作员与每个人以及控制室交换信息。消息系统的功能不需要很高级，但至少应该包括文字、照片、视频和音频通信。
集成消息传递系统比第三方软件更有用，因为它可以提高生产力。用户无需切换屏幕或担心泄露机密信息，消息可以成为运维记录的永久部分。这一切都是第三方应用程序无法实现的。此外，电子消息允许在指定的访问组或个人内发送消息，而这又可以由工厂经理监督。
只有移动设备在所有位置都可以访问网络，上下文移动基础设施才会成功。信号强度差可能会导致中断或迟缓，从而破坏上下文 HMI 的目的。因此，除了有效放置地理标签外，设计还应考虑特定资产将遇到的工作负载，并相应地选择网络基础设施的功能。
最后，部署上下文 HMI 解决方案的高成本可能是一个阻碍因素，但是，消除固定 HMI、提高生产力和提高安全性等长期收益将抵消这一优势。
自动化控制系统