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)測監(jiān)控系統(tǒng)集成起來，提供實(shí)時(shí)信息查詢，并對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、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)信息孤島的問題，解決了過去信息系統(tǒng)集成只是簡單地將各個(gè)子系統(tǒng)的軟件界面組合，形成了以三維立體真實(shí)場景展現(xiàn)現(xiàn)在的或者還原過去礦井上真實(shí)發(fā)生過的場景信息，更便用戶操作并記憶信息，是對原來的各個(gè)子系統(tǒng)軟件的升級而不是簡單的集成。
二、系統(tǒng)連接框圖
三、系統(tǒng)組成及產(chǎn)品說明
本系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、三維展示等部分組成。
1、數(shù)據(jù)采集
數(shù)據(jù)采集主要是對各種需要接入到三維礦井綜合自動(dòng)化軟件平臺的各種應(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，對于智能設(shè)備的接入，本系統(tǒng)支持RS485、CAN、RJ45等常見智能設(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。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。
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)場實(shí)際情況，可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫定義、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。
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
將采集過來的數(shù)據(jù)通過三恒實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存儲到指定的存儲設(shè)備，存儲設(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，根據(jù)客戶現(xiàn)場應(yīng)用的情況，可以設(shè)定為存儲6個(gè)月、12個(gè)月、24個(gè)月、48個(gè)月等。
3、三維仿真展示
將存儲在實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，通過三維仿真系統(tǒng)，可仿真實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)場景，也可以對歷史數(shù)據(jù)場景進(jìn)行回放。可在三維仿真系統(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)勢說明
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)場景顯示，可以將煤礦上的各個(gè)工作場景，真實(shí)地繪制模擬出來，如水泵房、工作面、皮帶巷。
5.支持霧效，可以模擬現(xiàn)場的塵埃。
6.支持光影效果，可以真實(shí)地反映井下特殊場景光照的效果。
7.支持貼圖功能，可以將現(xiàn)場拍攝的圖片嵌入到系統(tǒng)中。
8.可以對特定物體進(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景。
11.可以在場景中進(jìn)行各種旋轉(zhuǎn)，全方位查看場景中的信息。
12.在三維場景中可以以表格、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、OPC連接、TCP/IP通訊等。
16.平臺支持多個(gè)三維場景輪流顯示切換功能。
17.可以在場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)門開關(guān)等環(huán)境參數(shù)，也可顯示煤倉煤位、水倉水位、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)化平臺可接入的安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，支持權(quán)限訪問控制功能。
21.可以在三維礦井綜合自動(dòng)化平臺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)化平臺可接入安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，并顯示各種監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備的故障及報(bào)警信息。
圖2在三維場景中顯示下井人員信息
23.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺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)化平臺中可以實(shí)時(shí)顯示人員的姓名、發(fā)碼器編號、部門、所在地點(diǎn)、監(jiān)測時(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、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、堆煤檢測、動(dòng)力設(shè)備溫度檢測、驅(qū)動(dòng)滾筒的表面溫度檢測、煙霧檢測、自動(dòng)灑水滅火、電機(jī)電流和開關(guān)故障、膠帶張緊力檢測、連續(xù)煤倉煤位檢測、運(yùn)煤量累計(jì)等檢測保護(hù)信息。
圖3三維場景中的工作標(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)化平臺可接入皮帶生產(chǎn)運(yùn)輸集控系統(tǒng)，可以對二級跑偏、閉鎖、縱撕、超溫、打滑、煙霧、堆煤、灑水等故障信號的顯示和報(bào)警功能。
32.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺可接入礦用風(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。
34.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺可接入礦用風(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)庫中的保留為一個(gè)月或指定時(shí)間跨度，也可拷入磁盤長期保存，便于查詢分析。
圖4三維場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)化平臺可接入主副井提升系統(tǒng)，可根據(jù)絞車開停、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)化平臺可接入井下變電站監(jiān)控系統(tǒng)，可顯示遙信處理信號、遙測處理信號、遙調(diào)處理信號。
圖5三維場景中的工業(yè)廣場及巷道
44.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺可接入井下變電站監(jiān)控系統(tǒng)，可顯示遙測量曲線圖。
45.三維礦井綜合自動(dòng)化平臺可接入井下變電站監(jiān)控系統(tǒng)，可顯示開合閘事件告警、遙測值越位告警提示。
五、三維應(yīng)用展示
1、礦井井上部分工業(yè)廣場三維展示。
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