[发明专利]基于物联网的煤矿生产三维可视化信息系统

权利要求书

1.一种基于物联网的煤矿生产三维可视化信息系统，其特征在于是一种基于物联网的煤矿生产三维可视化信息的集成系统，该系统利用计算机互联网以及传感器技术，将现实世界与互联网连接起来，实现对煤矿安全生产和安全避险六大系统的集成和三维图形的动态控制，其中传统六大系统包括采煤、掘进、机电、运输、通风、排水系统，井下安全避险六大系统包括监测监控、人员定位、紧急避险、压风自救、供水施救、通信联络系统，由于人对图形的感知能力以及图形易于表达复杂、量多但精度要求不高的信息的特点，因此采用三维图形形成动态平台展示，该系统以物联网的概念和现有的传感器技术为基础，通过以太网构建起整个物联网应用系统，其物联网应用系统的体系结构有三层，如图1所示，分别是感知层、网络层和应用层：其感知层包括传感器、读写器、图像处理设备、PLC、DSP控制器和广播系统下位机终端，所述感知层是通过安装在井下的PLC、DSP控制器和传感设备采集数据信息将煤矿底层所要监控的数据采集并进行初步的数据处理；其网络层包括基于OPC的网络层通信系统和以太网，所述网络层是将感知层所采集的异构信息通过基于OPC的网络层通信系统传输到以太网当中，通过以太网将数据WEB发布并传输到应用层中；其应用层利用面向服务的体系结构SOA体系，创建一个组件模型，把每个功能单元定义为一个构件，通过构件之间定义良好独立的接口和契约，对服务进行重用和扩展并构造新的应用，包括三维图形动态控制系统、基于OPC的应用层通信系统、基于OPC的数据处理系统、煤矿广播系统上位机终端和应用层的界面设置，所述应用层将网络层所传输来的信息通过基于OPC的应用层通信系统传输至三维图形动态控制系统和基于OPC的数据处理系统，对数据进行数据分析以及态势预知，通过广播系统进行信息的实时预报，最终在煤矿生产三维可视化信息系统的可视化界面中进行动态显示和控制，实现了数据共享、各系统的集成控制和煤矿生产和安全的三维可视化。

2.按照权利要求1所述一种基于物联网的煤矿生产三维可视化信息系统，其特征在于所述的应用层中的三维图形动态控制系统，包括煤矿三维图形模型库、OpenGL程序入口、控件工具箱、OPC程序接口和三维空间盒，在Visual Studio平台上，通过编写C++脚本语言，将上述的五个部分联系起来，建立三维图形的动态控制系统，从而达到对系统的动态控制，如图2所示。

3.按照权利要求1所述一种基于物联网的煤矿生产三维可视化信息系统，其特征在于所述的应用层中的基于OPC的应用层通信系统，包括OPC服务器、OPC服务器组件、OPC接口程序，通过DCOM技术和OPC标准，采用OPC协议，将不同的系统组态化，形成一个集成的系统，如图4所示。

4.按照权利要求1所述一种基于物联网的煤矿生产三维可视化信息系统，其特征在于所述的应用层中的基于OPC接口的数据处理系统，包括数据源、OPC服务器、数据仓库和数据挖掘器等，其中数据源是指三维图形动态控制系统产生的历史数据和实时数据，通过OPC程序接口传送至数据仓库存储，数据挖掘器提取数据仓库的数据后，进行数据的挖掘和态势分析，最终给予问题预警，如图5所示，该数据处理系统主要采用OPC接口技术，将各种符合OPC技术规范的软件系统互联起来，构成一个完整的有机系统，使各系统之间可以通信，实现不同平台下系统的异构无缝链接，达到系统集成的目的，OPC技术的实现模式采用客户端/服务器构架，服务器负责采集存储底层设备以及其他监控系统的数据，客户端应用程序负责访问服务器获取实时数据，从而实现在线数据检测、报警和事件处理、历史数据访问、远程数据访问、历史报警事件数据访问等功能，该数据处理系统，除本身系统具备数据分析的部分功能外，也可以通过外围的SQL关系数据库对数据进行态势分析，再通过OPC接口接入到基于物联网的煤矿可视化信息系统当中，结合三维图形展示。