[发明专利]基于物联网的煤矿生产三维可视化信息系统

说明书

技术领域

本发明一种基于物联网的煤矿生产三维可视化信息系统，属于煤矿安全生产综合信息监控研究领域。本系统以物联网的应用层出发，通过系统集成和三维可视化等计算机技术，构建三维可视化的综合信息系统。

背景技术

煤炭作为一种常规的矿物能源，对国民经济和社会发展有着不可替代的重要作用。煤炭生产历史悠久，但煤矿的安全生产一直是一个世界性难题。煤矿生产由于具有难以进行现场管理、工作面不断变化以及地下水和煤层分布复杂性等特殊原因，客观上造成煤矿安全生产管理的诸多困难。近年来，随着信息化技术的发展，我国多数的规模煤矿企业已经开发出了各式各样的业务信息系统，如生产调度系统、安全监测系统、人力资源系统、财务系统、办公自动化系统等，使得煤矿安全生产管理水平不断提高。但是，各种业务信息系统一般多为不同机构开发实施，系统信息自采自用，各系统之间没有统一标准，难以共享，形成了多个信息岛的局面，因此，基于上述现有技术的状况，构建一个集成的信息化管理平台，有着深远的意义。

发明内容

本发明一种基于物联网的煤矿生产三维可视化信息系统的目的在于：公开一种以提高生产效率、降低安全隐患为目的，以直观地展示煤矿地下运输巷道与生产现场的地形地貌、煤炭生产的各个重要环节以及矿内工作人员活动情况为手段，基于物联网技术，构建三维可视化的煤矿综合信息系统的技术方案。

本发明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。

上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，包括煤矿三维动态图形模型库、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。

上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程序接口，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5所不。