三维矿井综合自动化系统
三维矿井综合自动化系统
一、系统概述
三维矿井综合自动化系统是由江苏三恒科技使用国内外先进的虚拟现实技术与煤矿信息化系统相结合，可将煤矿已有的安全生产监控系统、人员监测监控系统、水泵集控系统、皮带运输集控系统、压风机系统、灯房管理系统、地面供电系统、井下供电系统、主副升提升系统等将煤矿采、掘、机、运、风、水、电等各个自动化系统和矿井监测监控系统集成起来，提供实时信息查询，并对历史数据进行存储、发掘，以提高调度、指挥、决策的科学性。
三维矿井综合自动化系统解决了煤矿各个子系统信息孤岛的问题，解决了过去信息系统集成只是简单地将各个子系统的软件界面组合，形成了以三维立体真实场景展现现在的或者还原过去矿井上真实发生过的场景信息，更便用户操作并记忆信息，是对原来的各个子系统软件的升级而不是简单的集成。
二、系统连接框图
三、系统组成及产品说明
本系统主要由数据采集、数据存储、三维展示等部分组成。
1、数据采集
数据采集主要是对各种需要接入到三维矿井综合自动化软件平台的各种应用系统进行数据采集。数据采集的方式可以是以下几种：
智能设备接入方式：根据智能设备提供的各种数据通讯接口，编写相应的智能数据驱动，使智能设备的数据能够接入到三维矿井综合自动化系统中来，对于智能设备的接入，本系统支持RS485、CAN、RJ45等常见智能设备工业传输接口。
网络接入方式：根据通用网络管理协议，结合现场设备的现状，编写相应的网络数据解析驱动，使各类通过标准以太网传输数据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等网络设备的应用协议。
PLC接入方式：根据主流PLC厂商提供软硬件通讯模块，结合现场设备的现状，采集PLC系统相关数据，生成系统可识别的数据格式，使各类PLC系统接入到三维矿井综合自动化系统中来。
上位机接入方式：根据上位机软件提供的数据接口，结合现场实际情况，可以根据数据库定义、OPC协议、FTP协议、HTTP协议、TCP/IP连接、WebServer服务、上位机软件提供的二次开发工具等方式，与上位机软件进行数据交换，从而使各类上位机数据接入到三维矿井综合自动化系统中来。
数据采集的性能，取决于接入设备的性能、数据传输应用环境、采集服务器的性能等。
2、数据存储
将采集过来的数据通过三恒实时及历史数据库系统存储到指定的存储设备，存储设备可以是磁盘阵列、服务器、高性能工控机、高性能商用电脑等。数据存储，根据客户现场应用的情况，可以设定为存储6个月、12个月、24个月、48个月等。
3、三维仿真展示
将存储在实时及历史数据库中的数据，通过三维仿真系统，可仿真实时数据场景，也可以对历史数据场景进行回放。可在三维仿真系统中显示真实设备的三维模型、展现数据的实时及历史曲线、通过报表统计等分析系统中的各类数据。
四、系统的功能特点及优势说明
1.任意角度、实时的3D显示。
2.在三维矿井系统中具有高效、高精度物理碰撞属性。
3.支持多视图显示：顶视、前视、左视、右视等。
图1三维矿井系统展示
4.支持多个场景显示，可以将煤矿上的各个工作场景，真实地绘制模拟出来，如水泵房、工作面、皮带巷。
5.支持雾效，可以模拟现场的尘埃。
6.支持光影效果，可以真实地反映井下特殊场景光照的效果。
7.支持贴图功能，可以将现场拍摄的图片嵌入到系统中。
8.可以对特定物体进行复制、镜像、旋转、缩放和平移等操作。
9.可以将AutoCAD巷道图，进行加工修饰后，建设成三维巷道图放置到系统中。
10.支持键盘和鼠标操作，以行走的方式漫游三维场景。
11.可以在场景中进行各种旋转，全方位查看场景中的信息。
12.在三维场景中可以以表格、曲线的方式显示实时或者历史数据。
13.在三维场景中可以调用特定的工业电视的实时视频画面。
14.支持在三维场景中显示二维信息。
15.支持多种数据源的数据接入，如数据库、OPC连接、TCP/IP通讯等。
16.平台支持多个三维场景轮流显示切换功能。
17.可以在场景中精确定位各种传感器、监控设备、管理标牌等各类设施，方便用户快速寻找到有用的数据。
18.三维矿井综合自动化平台可接入的安全生产监控系统，可显示瓦斯、风速、负压、一氧化碳、烟雾、温度、风门开关等环境参数，也可显示煤仓煤位、水仓水位、压风机风压、箕斗计数、各种机电设备开停等生产参数和电压、电流、功率、电度等电量参数，以及胶带跑偏、胶带速度，轴承温度、机头堆煤等各种机电设备的运行情况。
19.三维矿井综合自动化平台可接入的安全生产监控系统，可以使用三维图形的方式显示矿井巷道，并以动画贴图方式显示动态的风门状态、风扇的转动等。
20.三维矿井综合自动化平台可接入的安全生产监控系统，支持权限访问控制功能。
21.可以在三维矿井综合自动化平台显示各种模拟量曲线、并在曲线上标注量程、设备、安装位置、数据值等实时或者历史的记录值。
22.三维矿井综合自动化平台可接入安全生产监控系统，并显示各种监测监控设备的故障及报警信息。
图2在三维场景中显示下井人员信息
23.三维矿井综合自动化平台可接入矿用人员定位监控系统，可以在三维矿井综合自动化平台上显示矿井下实时人员分布信息，也可以显示回放矿井下人员的历史运行轨迹！
24.三维矿井综合自动化平台中可以实时显示人员的姓名、发码器编号、部门、所在地点、监测时间等实时人员信息。
25.三维矿井综合自动化平台可以按月或者按日显示井下人员的考勤信息。
26.三维矿井综合自动化平台可以根据部门、员工姓名、职务查看实时或者历史的人员下井信息。
27.三维矿井综合自动化平台可接入矿用人员定位监控系统，可以显示人员定位监控系统的人员超时、超员等报警异常信息。
28.三维矿井综合自动化平台可接入矿用人员定位监控系统，可以显示井下某个指定区域的人员信息，这些区域包括重点区域、禁止区域、一般区域及其它用户指定的区域。会显示区域内的人数及人员的详细信息。
29.三维矿井综合自动化平台可接入皮带生产运输集控系统，可以显示跑偏保护、速度检测、纵向撕裂保护、打滑和超速保护，也可以显示沿线急停闭锁和故障位置检测、堆煤检测、动力设备温度检测、驱动滚筒的表面温度检测、烟雾检测、自动洒水灭火、电机电流和开关故障、胶带张紧力检测、连续煤仓煤位检测、运煤量累计等检测保护信息。
图3三维场景中的工作标牌、传感器展示
30.三维矿井综合自动化平台可接入皮带生产运输集控系统，可以显示胶带各电机、给煤机等开关量状态信息，也可以显示速度、煤位、温度等模拟量信息。
31.三维矿井综合自动化平台可接入皮带生产运输集控系统，可以对二级跑偏、闭锁、纵撕、超温、打滑、烟雾、堆煤、洒水等故障信号的显示和报警功能。
32.三维矿井综合自动化平台可接入矿用风机监控系统，可以显示风量，风压，电机电压，电机电流，电机故障，开停，电机表面温度等数据或状态。各显示数据具有闪烁、颜色变化、显示隐藏等动画效果。图形动画具备电压超限闪烁报警、电流超限闪烁报警、温度超限闪烁报警、流程控制动画显示等功能。同时，各开关量状态具备颜色变化及报警功能。
33.三维矿井综合自动化平台可接入矿用风机监控系统，以实时曲线图形显示在线测量与处理的风机运行参数，便于观察某时间段内各种不同参数的变化趋势。
34.三维矿井综合自动化平台可接入矿用风机监控系统，以历史曲线图形显示测量与处理的风机运行参数，并能查询任意历史时刻的数据，历史数据在计算机数据库中的保留为一个月或指定时间跨度，也可拷入磁盘长期保存，便于查询分析。
图4三维场景中集成视频及电力参数显示
35.三维矿井综合自动化平台可接入矿用风机监控系统，以报表形式查询、显示在线测量与处理的风机运行参数的历史数据，便于值班人员打印值班报表及技术人员定量研究、分析和准备数据制作性能曲线。
36.三维矿井综合自动化平台可接入水泵控制系统，在软件界面上动态监控水泵及其附属设备的运行状况。
37.三维矿井综合自动化平台可接入水泵控制系统，在软件界面上实时显示水位、温度、电流、电压等参数，超限报警，故障信息可自动显示，故障点可自动闪烁。
38.三维矿井综合自动化平台可接入水泵控制系统，可显示实时故障记录，历史数据查询等功能。
39.三维矿井综合自动化平台可接入主副井提升系统，可动态显示主副井提升系统主要电气设备的运行工况。
40.三维矿井综合自动化平台可接入主副井提升系统，可显示提升系统事故报警功能。
41.三维矿井综合自动化平台可接入主副井提升系统，可根据绞车开停、紧急停车等记录动作时刻，并根据要求生成表格；显示、记录提升箕斗计量数据，并能生成表格；主电机电流、提升速度、主电机温度等动态参数按合理的时间密度记录。
42.三维矿井综合自动化平台可接入井下变电站监控系统，可显示变电站的多种数据，如模拟量、数字量、状态量、带时间标志的事件顺序记录，电能量数据。
43.三维矿井综合自动化平台可接入井下变电站监控系统，可显示遥信处理信号、遥测处理信号、遥调处理信号。
图5三维场景中的工业广场及巷道
44.三维矿井综合自动化平台可接入井下变电站监控系统，可显示遥测量曲线图。
45.三维矿井综合自动化平台可接入井下变电站监控系统，可显示开合闸事件告警、遥测值越位告警提示。
五、三维应用展示
1、矿井井上部分工业广场三维展示。
2、矿井井下水泵房三维展示。
3、矿井井下皮带集控系统三维展示。
4、矿井井下工作面集控三维展示。
六、系统配置一览表
序号 | 项目名称 | 型号及具体物料 | 单位 | 数量 | 备注 |
1 | 采集服务器 | IBM System x3650 M3 服务器,数据采集软件 | 1 | 用于数据采集与数据处理 | |
2 | 存储服务器 | IBM System x3650 M3 服务器,数据存储软件 | 2 | 用于数据冗余热备处理 | |
3 | 磁盘阵列 | IBM System Storage DS3512 | 1 | 用于数据存储 | |
4 | 图形工作站 | 联想 Think station E31 三维图形应用系统 | 1 | 用于三维图形开发与应用 |