三維礦井綜合自動化系統(tǒng)
一、系統(tǒng)概述
三維礦井綜合自動化系統(tǒng)是由江蘇三恒科技使用國內外先進的虛擬現(xiàn)實技術與煤礦信息化系統(tǒng)相結合，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)、皮帶運輸集控系統(tǒng)、壓風機系統(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、運、風、水、電等各個自動化系統(tǒng)和礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)集成起來，提供實時信息查詢，并對歷史數(shù)據(jù)進行存儲、發(fā)掘，以提高調度、指揮、決策的科學性。
三維礦井綜合自動化系統(tǒng)解決了煤礦各個子系統(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子系統(tǒng)的軟件界面組合，形成了以三維立體真實場景展現(xiàn)現(xiàn)在的或者還原過去礦井上真實發(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化軟件平臺的各種應用系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集的方式可以是以下幾種：
智能設備接入方式：根據(jù)智能設備提供的各種數(shù)據(jù)通訊接口，編寫相應的智能數(shù)據(jù)驅動，使智能設備的數(shù)據(jù)能夠接入到三維礦井綜合自動化系統(tǒng)中來，對于智能設備的接入，本系統(tǒng)支持RS485、CAN、RJ45等常見智能設備工業(yè)傳輸接口。
網(wǎng)絡接入方式：根據(jù)通用網(wǎng)絡管理協(xié)議，結合現(xiàn)場設備的現(xiàn)狀，編寫相應的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)解析驅動，使各類通過標準以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)能夠接入到三維礦井綜合自動化系統(tǒng)中來。本系統(tǒng)支持HTTP、Telnet、FTP、TFTP、SNMP等網(wǎng)絡設備的應用協(xié)議。
PLC接入方式：根據(jù)主流PLC廠商提供軟硬件通訊模塊，結合現(xiàn)場設備的現(xiàn)狀，采集PLC系統(tǒng)相關數(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化系統(tǒng)中來。
上位機接入方式：根據(jù)上位機軟件提供的數(shù)據(jù)接口，結合現(xiàn)場實際情況，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、上位機軟件提供的二次開發(fā)工具等方式，與上位機軟件進行數(shù)據(jù)交換，從而使各類上位機數(shù)據(jù)接入到三維礦井綜合自動化系統(tǒng)中來。
數(shù)據(jù)采集的性能，取決于接入設備的性能、數(shù)據(jù)傳輸應用環(huán)境、采集服務器的性能等。
2、數(shù)據(jù)存儲
將采集過來的數(shù)據(jù)通過三恒實時及歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存儲到指定的存儲設備，存儲設備可以是磁盤陣列、服務器、高性能工控機、高性能商用電腦等。數(shù)據(jù)存儲，根據(jù)客戶現(xiàn)場應用的情況，可以設定為存儲6個月、12個月、24個月、48個月等。
3、三維仿真展示
將存儲在實時及歷史數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，通過三維仿真系統(tǒng)，可仿真實時數(shù)據(jù)場景，也可以對歷史數(shù)據(jù)場景進行回放?？稍谌S仿真系統(tǒng)中顯示真實設備的三維模型、展現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時及歷史曲線、通過報表統(tǒng)計等分析系統(tǒng)中的各類數(shù)據(jù)。
四、系統(tǒng)的功能特點及優(yōu)勢說明
1.任意角度、實時的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.支持多個場景顯示，可以將煤礦上的各個工作場景，真實地繪制模擬出來，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.可以對特定物體進行復制、鏡像、旋轉、縮放和平移等操作。
9.可以將AutoCAD巷道圖，進行加工修飾后，建設成三維巷道圖放置到系統(tǒng)中。
10.支持鍵盤和鼠標操作，以行走的方式漫游三維場景。
11.可以在場景中進行各種旋轉，全方位查看場景中的信息。
12.在三維場景中可以以表格、曲線的方式顯示實時或者歷史數(shù)據(jù)。
13.在三維場景中可以調用特定的工業(yè)電視的實時視頻畫面。
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)控設備、管理標牌等各類設施，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化平臺可接入的安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，可顯示瓦斯、風速、負壓、一氧化碳、煙霧、溫度、風門開關等環(huán)境參數(shù)，也可顯示煤倉煤位、水倉水位、壓風機風壓、箕斗計數(shù)、各種機電設備開停等生產(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、機頭堆煤等各種機電設備的運行情況。
19.三維礦井綜合自動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，并以動畫貼圖方式顯示動態(tài)的風門狀態(tài)、風扇的轉動等。
20.三維礦井綜合自動化平臺可接入的安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，支持權限訪問控制功能。
21.可以在三維礦井綜合自動化平臺顯示各種模擬量曲線、并在曲線上標注量程、設備、安裝位置、數(shù)據(jù)值等實時或者歷史的記錄值。
22.三維礦井綜合自動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)控設備的故障及報警信息。
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化平臺上顯示礦井下實時人員分布信息，也可以顯示回放礦井下人員的歷史運行軌跡！
24.三維礦井綜合自動化平臺中可以實時顯示人員的姓名、發(fā)碼器編號、部門、所在地點、監(jiān)測時間等實時人員信息。
25.三維礦井綜合自動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化平臺可以根據(jù)部門、員工姓名、職務查看實時或者歷史的人員下井信息。
27.三維礦井綜合自動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、超員等報警異常信息。
28.三維礦井綜合自動化平臺可接入礦用人員定位監(jiān)控系統(tǒng)，可以顯示井下某個指定區(qū)域的人員信息，這些區(qū)域包括重點區(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)域內的人數(shù)及人員的詳細信息。
29.三維礦井綜合自動化平臺可接入皮帶生產(chǎn)運輸集控系統(tǒng)，可以顯示跑偏保護、速度檢測、縱向撕裂保護、打滑和超速保護，也可以顯示沿線急停閉鎖和故障位置檢測、堆煤檢測、動力設備溫度檢測、驅動滾筒的表面溫度檢測、煙霧檢測、自動灑水滅火、電機電流和開關故障、膠帶張緊力檢測、連續(xù)煤倉煤位檢測、運煤量累計等檢測保護信息。
圖3三維場景中的工作標牌、傳感器展示
30.三維礦井綜合自動化平臺可接入皮帶生產(chǎn)運輸集控系統(tǒng)，可以顯示膠帶各電機、給煤機等開關量狀態(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化平臺可接入皮帶生產(chǎn)運輸集控系統(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警功能。
32.三維礦井綜合自動化平臺可接入礦用風機監(jiān)控系統(tǒng)，可以顯示風量，風壓，電機電壓，電機電流，電機故障，開停，電機表面溫度等數(shù)據(jù)或狀態(tài)。各顯示數(shù)據(jù)具有閃爍、顏色變化、顯示隱藏等動畫效果。圖形動畫具備電壓超限閃爍報警、電流超限閃爍報警、溫度超限閃爍報警、流程控制動畫顯示等功能。同時，各開關量狀態(tài)具備顏色變化及報警功能。
33.三維礦井綜合自動化平臺可接入礦用風機監(jiān)控系統(tǒng)，以實時曲線圖形顯示在線測量與處理的風機運行參數(shù)，便于觀察某時間段內各種不同參數(shù)的變化趨勢。
34.三維礦井綜合自動化平臺可接入礦用風機監(jiān)控系統(tǒng)，以歷史曲線圖形顯示測量與處理的風機運行參數(shù)，并能查詢任意歷史時刻的數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)在計算機數(shù)據(jù)庫中的保留為一個月或指定時間跨度，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化平臺可接入礦用風機監(jiān)控系統(tǒng)，以報表形式查詢、顯示在線測量與處理的風機運行參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)，便于值班人員打印值班報表及技術人員定量研究、分析和準備數(shù)據(jù)制作性能曲線。
36.三維礦井綜合自動化平臺可接入水泵控制系統(tǒng)，在軟件界面上動態(tài)監(jiān)控水泵及其附屬設備的運行狀況。
37.三維礦井綜合自動化平臺可接入水泵控制系統(tǒng)，在軟件界面上實時顯示水位、溫度、電流、電壓等參數(shù)，超限報警，故障信息可自動顯示，故障點可自動閃爍。
38.三維礦井綜合自動化平臺可接入水泵控制系統(tǒng)，可顯示實時故障記錄，歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。
39.三維礦井綜合自動化平臺可接入主副井提升系統(tǒng)，可動態(tài)顯示主副井提升系統(tǒng)主要電氣設備的運行工況。
40.三維礦井綜合自動化平臺可接入主副井提升系統(tǒng)，可顯示提升系統(tǒng)事故報警功能。
41.三維礦井綜合自動化平臺可接入主副井提升系統(tǒng)，可根據(jù)絞車開停、緊急停車等記錄動作時刻，并根據(jù)要求生成表格；顯示、記錄提升箕斗計量數(shù)據(jù)，并能生成表格；主電機電流、提升速度、主電機溫度等動態(tài)參數(shù)按合理的時間密度記錄。
42.三維礦井綜合自動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、帶時間標志的事件順序記錄，電能量數(shù)據(jù)。
43.三維礦井綜合自動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、三維應用展示
1、礦井井上部分工業(yè)廣場三維展示。
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