三维矿井综合自动化系统
一、系统概述
三维(wei)矿(kuang)(kuang)(kuang)井(jing)(jing)综(zong)合自动(dong)化系(xi)(xi)(xi)统(tong)是由江苏三恒科技使用国内外先进的(de)虚(xu)拟现实技术与(yu)煤(mei)(mei)矿(kuang)(kuang)(kuang)信息(xi)(xi)化系(xi)(xi)(xi)统(tong)相结合，可将煤(mei)(mei)矿(kuang)(kuang)(kuang)已有的(de)安全生产监控(kong)系(xi)(xi)(xi)统(tong)、人(ren)员监测监控(kong)系(xi)(xi)(xi)统(tong)、水泵集(ji)(ji)控(kong)系(xi)(xi)(xi)统(tong)、皮(pi)带运输集(ji)(ji)控(kong)系(xi)(xi)(xi)统(tong)、压风(feng)机(ji)系(xi)(xi)(xi)统(tong)、灯(deng)房管理系(xi)(xi)(xi)统(tong)、地面供(gong)(gong)电系(xi)(xi)(xi)统(tong)、井(jing)(jing)下(xia)供(gong)(gong)电系(xi)(xi)(xi)统(tong)、主副升提升系(xi)(xi)(xi)统(tong)等将煤(mei)(mei)矿(kuang)(kuang)(kuang)采、掘、机(ji)、运、风(feng)、水、电等各个自动(dong)化系(xi)(xi)(xi)统(tong)和矿(kuang)(kuang)(kuang)井(jing)(jing)监测监控(kong)系(xi)(xi)(xi)统(tong)集(ji)(ji)成起(qi)来，提供(gong)(gong)实时信息(xi)(xi)查询，并对历(li)史数据进行存(cun)储(chu)、发(fa)掘，以提高调度、指(zhi)挥、决策的(de)科学性。
三维(wei)矿井综合自动化系(xi)统(tong)解决(jue)了煤矿各(ge)个(ge)子(zi)系(xi)统(tong)信(xin)息(xi)(xi)孤岛的(de)(de)问(wen)题，解决(jue)了过(guo)去(qu)信(xin)息(xi)(xi)系(xi)统(tong)集(ji)成(cheng)只是(shi)简单(dan)地将各(ge)个(ge)子(zi)系(xi)统(tong)的(de)(de)软(ruan)件界面组合，形(xing)成(cheng)了以三维(wei)立体真实场景展现(xian)现(xian)在的(de)(de)或者还(hai)原过(guo)去(qu)矿井上真实发(fa)生(sheng)过(guo)的(de)(de)场景信(xin)息(xi)(xi)，更便(bian)用户(hu)操作(zuo)并(bing)记(ji)忆信(xin)息(xi)(xi)，是(shi)对原来的(de)(de)各(ge)个(ge)子(zi)系(xi)统(tong)软(ruan)件的(de)(de)升级而不是(shi)简单(dan)的(de)(de)集(ji)成(cheng)。
二(er)、系统连接(jie)框图
三、系(xi)统组(zu)成及产品(pin)说明
本系(xi)统主(zhu)要由数(shu)据采集、数(shu)据存储、三维展示等部分组(zu)成。
1、数据采集
数据(ju)(ju)采(cai)集主要(yao)是对(dui)各种(zhong)需要(yao)接(jie)入到三维矿井综合自动(dong)化(hua)软(ruan)件平台的各种(zhong)应(ying)用(yong)系(xi)统进行数据(ju)(ju)采(cai)集。数据(ju)(ju)采(cai)集的方式可以是以下几种(zhong)：
智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)设备(bei)(bei)接(jie)(jie)入方式(shi)：根据智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)设备(bei)(bei)提供的(de)(de)各(ge)种数据通讯(xun)接(jie)(jie)口(kou)，编写相(xiang)应的(de)(de)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)数据驱(qu)动(dong)，使智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)设备(bei)(bei)的(de)(de)数据能(neng)(neng)够接(jie)(jie)入到三维矿(kuang)井综合自动(dong)化系统中来，对(dui)于智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)设备(bei)(bei)的(de)(de)接(jie)(jie)入，本系统支(zhi)持(chi)RS485、CAN、RJ45等常见智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)设备(bei)(bei)工(gong)业传(chuan)输接(jie)(jie)口(kou)。
网络(luo)接入方式：根据(ju)(ju)通用网络(luo)管(guan)理协议，结合现场(chang)设备的(de)现状，编写相应的(de)网络(luo)数(shu)据(ju)(ju)解析驱动，使各类通过标(biao)准以太(tai)网传输数(shu)据(ju)(ju)能够接入到三维矿井综合自动化系统中来。本系统支持HTTP、Telnet、FTP、TFTP、SNMP等网络(luo)设备的(de)应用协议。
PLC接入(ru)方式(shi)(shi)：根据主流PLC厂商提供软硬件通讯模块(kuai)，结合现场(chang)设备(bei)的(de)现状，采集PLC系(xi)统(tong)相关数(shu)据，生成系(xi)统(tong)可识(shi)别的(de)数(shu)据格(ge)式(shi)(shi)，使各类(lei)PLC系(xi)统(tong)接入(ru)到(dao)三维矿井(jing)综合自动化系(xi)统(tong)中来。
上位(wei)机(ji)接(jie)入方式(shi)：根(gen)据(ju)(ju)上位(wei)机(ji)软件(jian)提(ti)供的(de)数(shu)据(ju)(ju)接(jie)口，结合(he)现场实际情(qing)况(kuang)，可以根(gen)据(ju)(ju)数(shu)据(ju)(ju)库定(ding)义、OPC协议、FTP协议、HTTP协议、TCP/IP连(lian)接(jie)、WebServer服务、上位(wei)机(ji)软件(jian)提(ti)供的(de)二次开发工具等方式(shi)，与上位(wei)机(ji)软件(jian)进行数(shu)据(ju)(ju)交换，从而(er)使各类上位(wei)机(ji)数(shu)据(ju)(ju)接(jie)入到三(san)维矿井综合(he)自动化系统中(zhong)来。
数据采(cai)集的性能，取(qu)决于接入设(she)备的性能、数据传输(shu)应(ying)用环境、采(cai)集服务器(qi)的性能等(deng)。
2、数据存储
将采(cai)集过来(lai)的(de)数(shu)据(ju)(ju)(ju)通过三(san)恒实(shi)时及历史(shi)数(shu)据(ju)(ju)(ju)库(ku)系统存(cun)储(chu)(chu)到指定的(de)存(cun)储(chu)(chu)设(she)(she)备，存(cun)储(chu)(chu)设(she)(she)备可(ke)以是磁盘(pan)阵列、服务器、高(gao)性能工控(kong)机、高(gao)性能商用电脑等。数(shu)据(ju)(ju)(ju)存(cun)储(chu)(chu)，根据(ju)(ju)(ju)客户(hu)现场应用的(de)情(qing)况(kuang)，可(ke)以设(she)(she)定为存(cun)储(chu)(chu)6个(ge)(ge)月(yue)(yue)、12个(ge)(ge)月(yue)(yue)、24个(ge)(ge)月(yue)(yue)、48个(ge)(ge)月(yue)(yue)等。
3、三维仿(fang)真(zhen)展示
将存(cun)储在(zai)实(shi)时(shi)及(ji)历史数(shu)据(ju)库中的(de)数(shu)据(ju)，通(tong)过三维(wei)仿(fang)真系(xi)统(tong)，可仿(fang)真实(shi)时(shi)数(shu)据(ju)场景(jing)，也(ye)可以(yi)对历史数(shu)据(ju)场景(jing)进行(xing)回(hui)放。可在(zai)三维(wei)仿(fang)真系(xi)统(tong)中显示真实(shi)设备的(de)三维(wei)模型、展现数(shu)据(ju)的(de)实(shi)时(shi)及(ji)历史曲线、通(tong)过报表统(tong)计等分(fen)析系(xi)统(tong)中的(de)各(ge)类(lei)数(shu)据(ju)。
四(si)、系统的功能特点(dian)及优势(shi)说(shuo)明
1.任意角度、实时的3D显示。
2.在三维(wei)矿井系统中具有高效、高精度物(wu)理(li)碰撞属性。
3.支持(chi)多视(shi)(shi)图显示(shi)：顶视(shi)(shi)、前视(shi)(shi)、左视(shi)(shi)、右视(shi)(shi)等(deng)。
图1三维(wei)矿井系统展示
4.支(zhi)持多个(ge)场景显示，可以将煤矿上的各个(ge)工(gong)作(zuo)场景，真实地绘制模拟出来，如(ru)水泵房、工(gong)作(zuo)面、皮带巷。
5.支持(chi)雾效，可以模拟(ni)现(xian)场(chang)的(de)尘埃(ai)。
6.支持光影(ying)效果(guo)，可以真实地(di)反映(ying)井下特殊场景光照的效果(guo)。
7.支持贴(tie)图功能(neng)，可以将现场拍摄的图片(pian)嵌入到(dao)系统中。
8.可以(yi)对特定(ding)物体进行(xing)复制、镜像、旋转、缩放和平(ping)移(yi)等操作。
9.可以将AutoCAD巷道图，进行(xing)加工修饰后，建设成三维巷道图放置到(dao)系统中。
10.支(zhi)持(chi)键盘和鼠标操作，以行(xing)走(zou)的(de)方式漫游三(san)维场景。
11.可(ke)以在场景中(zhong)进行各种旋转，全方(fang)位查看(kan)场景中(zhong)的信息。
12.在三维场(chang)景中可以以表格(ge)、曲线的方式显示(shi)实时(shi)或者历史数据。
13.在三维(wei)场景中可以调用特(te)定(ding)的工业电视(shi)的实时视(shi)频画(hua)面(mian)。
14.支持(chi)在三(san)维(wei)场景中显示二维(wei)信息。
15.支持多种(zhong)数(shu)据源的数(shu)据接(jie)入，如数(shu)据库、OPC连接(jie)、TCP/IP通讯等。
16.平台(tai)支持多个三维场景轮(lun)流显示切换功能。
17.可以在(zai)场景(jing)中精确(que)定位(wei)各(ge)种传感(gan)器、监控设备(bei)、管理标牌(pai)等各(ge)类设施，方(fang)便用户快速寻(xun)找到有(you)用的数(shu)据。
18.三维(wei)矿井综合自动化平(ping)台可接入(ru)的安全生产(chan)监控系统，可显示瓦(wa)斯、风(feng)(feng)速、负压(ya)(ya)、一氧(yang)化碳、烟雾、温(wen)度(du)、风(feng)(feng)门(men)开关等(deng)环(huan)境参(can)数(shu)(shu)，也可显示煤仓煤位、水仓水位、压(ya)(ya)风(feng)(feng)机风(feng)(feng)压(ya)(ya)、箕斗(dou)计数(shu)(shu)、各种机电(dian)设备开停等(deng)生产(chan)参(can)数(shu)(shu)和电(dian)压(ya)(ya)、电(dian)流、功率、电(dian)度(du)等(deng)电(dian)量参(can)数(shu)(shu)，以及胶带跑(pao)偏、胶带速度(du)，轴承温(wen)度(du)、机头堆煤等(deng)各种机电(dian)设备的运(yun)行情况。
19.三(san)维矿(kuang)井(jing)综合自(zi)动(dong)化平台(tai)可接入的(de)安全生产监控系(xi)统，可以使(shi)用(yong)三(san)维图形的(de)方式显示矿(kuang)井(jing)巷(xiang)道，并以动(dong)画贴图方式显示动(dong)态的(de)风门状态、风扇的(de)转动(dong)等(deng)。
20.三维矿(kuang)井综合自动化平(ping)台(tai)可(ke)接入的安全(quan)生(sheng)产监控系统，支持权限访(fang)问控制功(gong)能。
21.可以(yi)在三维矿井综合自动化平台显示各种模拟量(liang)曲线、并在曲线上标注量(liang)程、设备、安装(zhuang)位置、数(shu)据值等(deng)实(shi)时或(huo)者(zhe)历史的记录值。
22.三维矿井综合自(zi)动(dong)化平台(tai)可接入安(an)全生产监控系统，并显示各种监测监控设备(bei)的故障及报(bao)警(jing)信息。
图2在三维场景中显示(shi)下井人员信息
23.三维矿井(jing)(jing)综(zong)合自动化(hua)平台(tai)可接入矿用人(ren)员定位监控(kong)系(xi)统，可以在三维矿井(jing)(jing)综(zong)合自动化(hua)平台(tai)上显示矿井(jing)(jing)下实时人(ren)员分(fen)布信息(xi)，也可以显示回(hui)放(fang)矿井(jing)(jing)下人(ren)员的历史运行轨迹！
24.三维矿井综合自动化平台(tai)中可(ke)以实时显示人员的(de)姓名(ming)、发码器编号、部门、所在地点(dian)、监测时间等实时人员信息。
25.三(san)维矿井综合(he)自动(dong)化平台(tai)可以按月或者(zhe)按日显示(shi)井下人(ren)员(yuan)的考勤(qin)信(xin)息。
26.三维矿井综(zong)合(he)自(zi)动化平(ping)台可以根据(ju)部门、员工姓名、职务查看实(shi)时或者历史(shi)的人员下井信息。
27.三维矿井(jing)综合自动化平台可(ke)接入(ru)矿用(yong)人员定(ding)位监控系统，可(ke)以显示人员定(ding)位监控系统的人员超(chao)时(shi)、超(chao)员等报警异常(chang)信(xin)息。
28.三维矿井综合自动化平(ping)台可接入矿用人(ren)员定(ding)位监控系统，可以显示井下(xia)某个指(zhi)定(ding)区(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)的(de)人(ren)员信息(xi)，这些区(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)包括(kuo)重点区(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)、禁(jin)止区(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)、一般区(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)及其它用户(hu)指(zhi)定(ding)的(de)区(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)。会显示区(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)内的(de)人(ren)数(shu)及人(ren)员的(de)详细信息(xi)。
29.三维(wei)矿(kuang)井综合自动(dong)(dong)化平台可(ke)(ke)(ke)接入皮带生产运输集控系统，可(ke)(ke)(ke)以(yi)显(xian)示(shi)跑偏(pian)保(bao)(bao)(bao)护(hu)(hu)、速度(du)(du)检(jian)测(ce)、纵向撕裂(lie)保(bao)(bao)(bao)护(hu)(hu)、打(da)滑和超速保(bao)(bao)(bao)护(hu)(hu)，也可(ke)(ke)(ke)以(yi)显(xian)示(shi)沿线急(ji)停闭锁和故障位置检(jian)测(ce)、堆煤(mei)(mei)检(jian)测(ce)、动(dong)(dong)力设备温度(du)(du)检(jian)测(ce)、驱动(dong)(dong)滚(gun)筒的表面温度(du)(du)检(jian)测(ce)、烟雾检(jian)测(ce)、自动(dong)(dong)洒水灭(mie)火、电机电流和开关故障、胶带张紧力检(jian)测(ce)、连(lian)续煤(mei)(mei)仓煤(mei)(mei)位检(jian)测(ce)、运煤(mei)(mei)量累(lei)计(ji)等检(jian)测(ce)保(bao)(bao)(bao)护(hu)(hu)信息。
图3三维场景中的(de)工作标牌、传(chuan)感器展示
30.三维矿井综合自动化平台可(ke)接(jie)入(ru)皮带生产运(yun)输集控系统，可(ke)以(yi)显示(shi)胶带各电机、给煤(mei)机等开关量(liang)状态信(xin)(xin)息(xi)，也可(ke)以(yi)显示(shi)速度(du)、煤(mei)位(wei)、温度(du)等模(mo)拟(ni)量(liang)信(xin)(xin)息(xi)。
31.三维矿(kuang)井综合自动化平台可(ke)(ke)接入皮带(dai)生产运输集控(kong)系统(tong)，可(ke)(ke)以对二级(ji)跑偏、闭锁、纵撕(si)、超(chao)温、打滑、烟雾、堆煤(mei)、洒水等故障信号的显示(shi)和报(bao)警功能。
32.三维矿井(jing)综合(he)自动化(hua)平台可(ke)接入矿用风(feng)机监控系(xi)统，可(ke)以显(xian)示(shi)风(feng)量，风(feng)压，电(dian)(dian)机电(dian)(dian)压，电(dian)(dian)机电(dian)(dian)流，电(dian)(dian)机故障，开停，电(dian)(dian)机表面温度等(deng)数据(ju)或状态。各显(xian)示(shi)数据(ju)具有闪烁、颜(yan)色变化(hua)、显(xian)示(shi)隐藏等(deng)动画效果(guo)。图(tu)形动画具备电(dian)(dian)压超限(xian)闪烁报(bao)警、电(dian)(dian)流超限(xian)闪烁报(bao)警、温度超限(xian)闪烁报(bao)警、流程控制动画显(xian)示(shi)等(deng)功(gong)能(neng)。同(tong)时，各开关量状态具备颜(yan)色变化(hua)及报(bao)警功(gong)能(neng)。
33.三(san)维矿井(jing)综合自动化平台(tai)可接入矿用风(feng)机(ji)监控系(xi)统，以(yi)实时(shi)曲(qu)线(xian)图形显(xian)示(shi)在(zai)线(xian)测量与处理的风(feng)机(ji)运行参(can)数(shu)，便于观察某(mou)时(shi)间(jian)段内(nei)各(ge)种不同参(can)数(shu)的变化趋势。
34.三维矿(kuang)(kuang)井(jing)综合自动(dong)化平(ping)台可接入矿(kuang)(kuang)用(yong)风(feng)机监控系(xi)统(tong)，以历史曲线图形显示测量与处理的风(feng)机运行参数(shu)(shu)，并能查询任(ren)意历史时刻的数(shu)(shu)据(ju)(ju)(ju)，历史数(shu)(shu)据(ju)(ju)(ju)在计算机数(shu)(shu)据(ju)(ju)(ju)库(ku)中的保留为一个月或指定时间跨度，也可拷入磁(ci)盘长期保存(cun)，便(bian)于查询分析。
图4三维场景中集成视(shi)频及电力(li)参数(shu)显示
35.三(san)维(wei)矿井(jing)综合自动(dong)化平台(tai)可接入矿用风机监控(kong)系统，以报(bao)表形式查询、显(xian)示在线(xian)测量与处理的风机运行参数的历史(shi)数据(ju)，便于值(zhi)班人员打(da)印值(zhi)班报(bao)表及技术人员定(ding)量研究(jiu)、分析和准备数据(ju)制作性能曲(qu)线(xian)。
36.三维矿井综合自动化平台可(ke)接(jie)入水泵控(kong)制系(xi)统，在软(ruan)件(jian)界(jie)面(mian)上动态监控(kong)水泵及其附属设备的运行状况。
37.三维矿井综合自动(dong)化平台可接入水泵控制系统，在软(ruan)件界面上实(shi)时显(xian)示(shi)(shi)水位、温度、电(dian)流、电(dian)压(ya)等参数(shu)，超限报警，故障信息可自动(dong)显(xian)示(shi)(shi)，故障点可自动(dong)闪烁。
38.三维(wei)矿井综合自动化平台可(ke)接入水泵(beng)控(kong)制系统(tong)，可(ke)显(xian)示实时故障(zhang)记录，历史(shi)数据查(cha)询等(deng)功能。
39.三维矿井(jing)综合自动化平台可接入主(zhu)副井(jing)提(ti)升(sheng)系统(tong)，可动态显示主(zhu)副井(jing)提(ti)升(sheng)系统(tong)主(zhu)要电(dian)气设备的(de)运行(xing)工况。
40.三(san)维矿(kuang)井综合自动化平(ping)台可(ke)(ke)接入主副井提(ti)升(sheng)系统，可(ke)(ke)显(xian)示提(ti)升(sheng)系统事故(gu)报警功能。
41.三维(wei)矿井综合自(zi)动化平(ping)台可接入主副井提(ti)升系统，可根据绞(jiao)车开停、紧急停车等记录(lu)(lu)动作(zuo)时刻，并根据要求生成(cheng)表格(ge)；显示、记录(lu)(lu)提(ti)升箕斗计(ji)量(liang)数据，并能生成(cheng)表格(ge)；主电机电流、提(ti)升速度(du)、主电机温度(du)等动态参数按合理的时间(jian)密度(du)记录(lu)(lu)。
42.三维矿井(jing)综合(he)自动化平台可接入(ru)井(jing)下变(bian)电站监(jian)控系统，可显示变(bian)电站的多种数据，如模拟量、数字量、状态量、带(dai)时间标志的事(shi)件顺序记(ji)录，电能量数据。
43.三(san)维矿(kuang)井(jing)综合自(zi)动化(hua)平台可接入井(jing)下变(bian)电站监控系(xi)统(tong)，可显示遥(yao)信(xin)处理(li)(li)(li)信(xin)号(hao)、遥(yao)测处理(li)(li)(li)信(xin)号(hao)、遥(yao)调(diao)处理(li)(li)(li)信(xin)号(hao)。
图5三维场景(jing)中的工业广(guang)场及巷道
44.三维矿井综合自动化平台(tai)可(ke)接入井下变电站监控系统，可(ke)显(xian)示遥测(ce)量曲(qu)线(xian)图。
45.三维矿井(jing)综合(he)自动化平台可接(jie)入井(jing)下变电(dian)站监控系统，可显示(shi)开合(he)闸(zha)事件告(gao)警(jing)(jing)、遥测值越位(wei)告(gao)警(jing)(jing)提(ti)示(shi)。
五、三维应(ying)用展示
1、矿井井上部分(fen)工业广场三维展示。
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