三維礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)
三維礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)
一、系統(tǒng)概述
三維礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是由江蘇三恒科技使用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與煤礦信息化系統(tǒng)相結(jié)合，可將煤礦已有的安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)、人員監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、水泵集控系統(tǒng)、皮帶運(yùn)輸集控系統(tǒng)、壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、燈房管理系統(tǒng)、地面供電系統(tǒng)、井下供電系統(tǒng)、主副升提升系統(tǒng)等將煤礦采、掘、機(jī)、運(yùn)、風(fēng)、水、電等各個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)和礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)集成起來(lái)，提供實(shí)時(shí)信息查詢，并對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、發(fā)掘，以提高調(diào)度、指揮、決策的科學(xué)性。
三維礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)解決了煤礦各個(gè)子系統(tǒng)信息孤島的問(wèn)題，解決了過(guò)去信息系統(tǒng)集成只是簡(jiǎn)單地將各個(gè)子系統(tǒng)的軟件界面組合，形成了以三維立體真實(shí)場(chǎng)景展現(xiàn)現(xiàn)在的或者還原過(guò)去礦井上真實(shí)發(fā)生過(guò)的場(chǎng)景信息，更便用戶操作并記憶信息，是對(duì)原來(lái)的各個(gè)子系統(tǒng)軟件的升級(jí)而不是簡(jiǎn)單的集成。
二、系統(tǒng)連接框圖
三、系統(tǒng)組成及產(chǎn)品說(shuō)明
本系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、三維展示等部分組成。
1、數(shù)據(jù)采集
數(shù)據(jù)采集主要是對(duì)各種需要接入到三維礦井綜合自動(dòng)化軟件平臺(tái)的各種應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集的方式可以是以下幾種：
智能設(shè)備接入方式：根據(jù)智能設(shè)備提供的各種數(shù)據(jù)通訊接口，編寫相應(yīng)的智能數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，使智能設(shè)備的數(shù)據(jù)能夠接入到三維礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中來(lái)，對(duì)于智能設(shè)備的接入，本系統(tǒng)支持RS485、CAN、RJ45等常見(jiàn)智能設(shè)備工業(yè)傳輸接口。
網(wǎng)絡(luò)接入方式：根據(jù)通用網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的現(xiàn)狀，編寫相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)解析驅(qū)動(dòng)，使各類通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)能夠接入到三維礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中來(lái)。本系統(tǒng)支持HTTP、Telnet、FTP、TFTP、SNMP等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的應(yīng)用協(xié)議。
PLC接入方式：根據(jù)主流PLC廠商提供軟硬件通訊模塊，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的現(xiàn)狀，采集PLC系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)，生成系統(tǒng)可識(shí)別的數(shù)據(jù)格式，使各類PLC系統(tǒng)接入到三維礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中來(lái)。
上位機(jī)接入方式：根據(jù)上位機(jī)軟件提供的數(shù)據(jù)接口，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)定義、OPC協(xié)議、FTP協(xié)議、HTTP協(xié)議、TCP/IP連接、WebServer服務(wù)、上位機(jī)軟件提供的二次開(kāi)發(fā)工具等方式，與上位機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從而使各類上位機(jī)數(shù)據(jù)接入到三維礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中來(lái)。
數(shù)據(jù)采集的性能，取決于接入設(shè)備的性能、數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用環(huán)境、采集服務(wù)器的性能等。
2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
將采集過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)通過(guò)三恒實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)存儲(chǔ)到指定的存儲(chǔ)設(shè)備，存儲(chǔ)設(shè)備可以是磁盤陣列、服務(wù)器、高性能工控機(jī)、高性能商用電腦等。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，根據(jù)客戶現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的情況，可以設(shè)定為存儲(chǔ)6個(gè)月、12個(gè)月、24個(gè)月、48個(gè)月等。
3、三維仿真展示
將存儲(chǔ)在實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，通過(guò)三維仿真系統(tǒng)，可仿真實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)場(chǎng)景，也可以對(duì)歷史數(shù)據(jù)場(chǎng)景進(jìn)行回放?？稍谌S仿真系統(tǒng)中顯示真實(shí)設(shè)備的三維模型、展現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)及歷史曲線、通過(guò)報(bào)表統(tǒng)計(jì)等分析系統(tǒng)中的各類數(shù)據(jù)。
四、系統(tǒng)的功能特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)說(shuō)明
1.任意角度、實(shí)時(shí)的3D顯示。
2.在三維礦井系統(tǒng)中具有高效、高精度物理碰撞屬性。
3.支持多視圖顯示：頂視、前視、左視、右視等。
圖1三維礦井系統(tǒng)展示
4.支持多個(gè)場(chǎng)景顯示，可以將煤礦上的各個(gè)工作場(chǎng)景，真實(shí)地繪制模擬出來(lái)，如水泵房、工作面、皮帶巷。
5.支持霧效，可以模擬現(xiàn)場(chǎng)的塵埃。
6.支持光影效果，可以真實(shí)地反映井下特殊場(chǎng)景光照的效果。
7.支持貼圖功能，可以將現(xiàn)場(chǎng)拍攝的圖片嵌入到系統(tǒng)中。
8.可以對(duì)特定物體進(jìn)行復(fù)制、鏡像、旋轉(zhuǎn)、縮放和平移等操作。
9.可以將AutoCAD巷道圖，進(jìn)行加工修飾后，建設(shè)成三維巷道圖放置到系統(tǒng)中。
10.支持鍵盤和鼠標(biāo)操作，以行走的方式漫游三維場(chǎng)景。
11.可以在場(chǎng)景中進(jìn)行各種旋轉(zhuǎn)，全方位查看場(chǎng)景中的信息。
12.在三維場(chǎng)景中可以以表格、曲線的方式顯示實(shí)時(shí)或者歷史數(shù)據(jù)。
13.在三維場(chǎng)景中可以調(diào)用特定的工業(yè)電視的實(shí)時(shí)視頻畫面。
14.支持在三維場(chǎng)景中顯示二維信息。
15.支持多種數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)接入，如數(shù)據(jù)庫(kù)、OPC連接、TCP/IP通訊等。
16.平臺(tái)支持多個(gè)三維場(chǎng)景輪流顯示切換功能。
17.可以在場(chǎng)景中精確定位各種傳感器、監(jiān)控設(shè)備、管理標(biāo)牌等各類設(shè)施，方便用戶快速尋找到有用的數(shù)據(jù)。
18.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)可接入的安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，可顯示瓦斯、風(fēng)速、負(fù)壓、一氧化碳、煙霧、溫度、風(fēng)門開(kāi)關(guān)等環(huán)境參數(shù)，也可顯示煤倉(cāng)煤位、水倉(cāng)水位、壓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓、箕斗計(jì)數(shù)、各種機(jī)電設(shè)備開(kāi)停等生產(chǎn)參數(shù)和電壓、電流、功率、電度等電量參數(shù)，以及膠帶跑偏、膠帶速度，軸承溫度、機(jī)頭堆煤等各種機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行情況。
19.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)可接入的安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，可以使用三維圖形的方式顯示礦井巷道，并以動(dòng)畫貼圖方式顯示動(dòng)態(tài)的風(fēng)門狀態(tài)、風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)等。
20.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)可接入的安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，支持權(quán)限訪問(wèn)控制功能。
21.可以在三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)顯示各種模擬量曲線、并在曲線上標(biāo)注量程、設(shè)備、安裝位置、數(shù)據(jù)值等實(shí)時(shí)或者歷史的記錄值。
22.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)可接入安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，并顯示各種監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)備的故障及報(bào)警信息。
圖2在三維場(chǎng)景中顯示下井人員信息
23.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)可接入礦用人員定位監(jiān)控系統(tǒng)，可以在三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)上顯示礦井下實(shí)時(shí)人員分布信息，也可以顯示回放礦井下人員的歷史運(yùn)行軌跡！
24.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)中可以實(shí)時(shí)顯示人員的姓名、發(fā)碼器編號(hào)、部門、所在地點(diǎn)、監(jiān)測(cè)時(shí)間等實(shí)時(shí)人員信息。
25.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)可以按月或者按日顯示井下人員的考勤信息。
26.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)可以根據(jù)部門、員工姓名、職務(wù)查看實(shí)時(shí)或者歷史的人員下井信息。
27.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)可接入礦用人員定位監(jiān)控系統(tǒng)，可以顯示人員定位監(jiān)控系統(tǒng)的人員超時(shí)、超員等報(bào)警異常信息。
28.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)可接入礦用人員定位監(jiān)控系統(tǒng)，可以顯示井下某個(gè)指定區(qū)域的人員信息，這些區(qū)域包括重點(diǎn)區(qū)域、禁止區(qū)域、一般區(qū)域及其它用戶指定的區(qū)域。會(huì)顯示區(qū)域內(nèi)的人數(shù)及人員的詳細(xì)信息。
29.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)可接入皮帶生產(chǎn)運(yùn)輸集控系統(tǒng)，可以顯示跑偏保護(hù)、速度檢測(cè)、縱向撕裂保護(hù)、打滑和超速保護(hù)，也可以顯示沿線急停閉鎖和故障位置檢測(cè)、堆煤檢測(cè)、動(dòng)力設(shè)備溫度檢測(cè)、驅(qū)動(dòng)滾筒的表面溫度檢測(cè)、煙霧檢測(cè)、自動(dòng)灑水滅火、電機(jī)電流和開(kāi)關(guān)故障、膠帶張緊力檢測(cè)、連續(xù)煤倉(cāng)煤位檢測(cè)、運(yùn)煤量累計(jì)等檢測(cè)保護(hù)信息。
圖3三維場(chǎng)景中的工作標(biāo)牌、傳感器展示
30.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)可接入皮帶生產(chǎn)運(yùn)輸集控系統(tǒng)，可以顯示膠帶各電機(jī)、給煤機(jī)等開(kāi)關(guān)量狀態(tài)信息，也可以顯示速度、煤位、溫度等模擬量信息。
31.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)可接入皮帶生產(chǎn)運(yùn)輸集控系統(tǒng)，可以對(duì)二級(jí)跑偏、閉鎖、縱撕、超溫、打滑、煙霧、堆煤、灑水等故障信號(hào)的顯示和報(bào)警功能。
32.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)可接入礦用風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，可以顯示風(fēng)量，風(fēng)壓，電機(jī)電壓，電機(jī)電流，電機(jī)故障，開(kāi)停，電機(jī)表面溫度等數(shù)據(jù)或狀態(tài)。各顯示數(shù)據(jù)具有閃爍、顏色變化、顯示隱藏等動(dòng)畫效果。圖形動(dòng)畫具備電壓超限閃爍報(bào)警、電流超限閃爍報(bào)警、溫度超限閃爍報(bào)警、流程控制動(dòng)畫顯示等功能。同時(shí)，各開(kāi)關(guān)量狀態(tài)具備顏色變化及報(bào)警功能。
33.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)可接入礦用風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，以實(shí)時(shí)曲線圖形顯示在線測(cè)量與處理的風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)，便于觀察某時(shí)間段內(nèi)各種不同參數(shù)的變化趨勢(shì)。
34.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)可接入礦用風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，以歷史曲線圖形顯示測(cè)量與處理的風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)，并能查詢?nèi)我鈿v史時(shí)刻的數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中的保留為一個(gè)月或指定時(shí)間跨度，也可拷入磁盤長(zhǎng)期保存，便于查詢分析。
圖4三維場(chǎng)景中集成視頻及電力參數(shù)顯示
35.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)可接入礦用風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，以報(bào)表形式查詢、顯示在線測(cè)量與處理的風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)，便于值班人員打印值班報(bào)表及技術(shù)人員定量研究、分析和準(zhǔn)備數(shù)據(jù)制作性能曲線。
36.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)可接入水泵控制系統(tǒng)，在軟件界面上動(dòng)態(tài)監(jiān)控水泵及其附屬設(shè)備的運(yùn)行狀況。
37.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)可接入水泵控制系統(tǒng)，在軟件界面上實(shí)時(shí)顯示水位、溫度、電流、電壓等參數(shù)，超限報(bào)警，故障信息可自動(dòng)顯示，故障點(diǎn)可自動(dòng)閃爍。
38.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)可接入水泵控制系統(tǒng)，可顯示實(shí)時(shí)故障記錄，歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。
39.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)可接入主副井提升系統(tǒng)，可動(dòng)態(tài)顯示主副井提升系統(tǒng)主要電氣設(shè)備的運(yùn)行工況。
40.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)可接入主副井提升系統(tǒng)，可顯示提升系統(tǒng)事故報(bào)警功能。
41.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)可接入主副井提升系統(tǒng)，可根據(jù)絞車開(kāi)停、緊急停車等記錄動(dòng)作時(shí)刻，并根據(jù)要求生成表格；顯示、記錄提升箕斗計(jì)量數(shù)據(jù)，并能生成表格；主電機(jī)電流、提升速度、主電機(jī)溫度等動(dòng)態(tài)參數(shù)按合理的時(shí)間密度記錄。
42.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)可接入井下變電站監(jiān)控系統(tǒng)，可顯示變電站的多種數(shù)據(jù)，如模擬量、數(shù)字量、狀態(tài)量、帶時(shí)間標(biāo)志的事件順序記錄，電能量數(shù)據(jù)。
43.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)可接入井下變電站監(jiān)控系統(tǒng)，可顯示遙信處理信號(hào)、遙測(cè)處理信號(hào)、遙調(diào)處理信號(hào)。
圖5三維場(chǎng)景中的工業(yè)廣場(chǎng)及巷道
44.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)可接入井下變電站監(jiān)控系統(tǒng)，可顯示遙測(cè)量曲線圖。
45.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺(tái)可接入井下變電站監(jiān)控系統(tǒng)，可顯示開(kāi)合閘事件告警、遙測(cè)值越位告警提示。
五、三維應(yīng)用展示
1、礦井井上部分工業(yè)廣場(chǎng)三維展示。
2、礦井井下水泵房三維展示。
3、礦井井下皮帶集控系統(tǒng)三維展示。
4、礦井井下工作面集控三維展示。
六、系統(tǒng)配置一覽表
序號(hào) | 項(xiàng)目名稱 | 型號(hào)及具體物料 | 單位 | 數(shù)量 | 備注 |
1 | 采集服務(wù)器 | IBM System x3650 M3 服務(wù)器,數(shù)據(jù)采集軟件 | 1 | 用于數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理 | |
2 | 存儲(chǔ)服務(wù)器 | IBM System x3650 M3 服務(wù)器,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)軟件 | 2 | 用于數(shù)據(jù)冗余熱備處理 | |
3 | 磁盤陣列 | IBM System Storage DS3512 | 1 | 用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ) | |
4 | 圖形工作站 | 聯(lián)想 Think station E31 三維圖形應(yīng)用系統(tǒng) | 1 | 用于三維圖形開(kāi)發(fā)與應(yīng)用 |