[发明专利]一种基于局域网协同的综采工作面虚拟监测方法

说明书

一种基于局域网协同的综采工作面虚拟监测方法是在局域网环境下，在虚拟现实引擎Unity3d环境下建立真实综采工作面的镜像，然后利用数据监测主机实时采集的实际工作面并实时存放进入工作面数据库SQL SERVER2008数据库的数据，位于不同位置的多台数据分析服务器实时读取数据库中相对应的数据，通过姿态解算模块和预测模块并且实时对相对应的虚拟现实设备进行驱动，多台主机通过C/S架构，采用局域网协同方式，互相随时同步数据，合成一个整体工作面全景画面，实现对真实工作面进行三维可视化虚拟监测和在线对历史数据进行分析和预测的方法。本方法能够三维全景实时显示工作面的运行状态，后台嵌入综采运行预测预警模型，能够实现直观可视化的故障诊断与预测，为综采工作面高效安全运行提供技术支撑。

技术领域

本发明涉及一种局域网及其综采工作面监测方法，尤其是一种在局域网环境下，在虚拟现实仿真引擎Unity3d下，实时对综采工作面进行三维可视化虚拟现实监测的方法。

背景技术

随着“工业4.0”、“中国制造2025”和“互联网+”战略的持续推进和向纵深发展，煤矿综采装备和煤炭开采技术进入了全面创新发展时期，使得煤炭生产过程实现自动化、智能化以及无人化成为可能。即时掌握综采工作面设备的运行状态以及实现远程控制，直接决定和影响着整个工作面能否安全高效开采和工作。

目前以自动化水平较高的综采工作面来说，结合运行数据及工作面视频系统，在顺槽集中控制中心就可以三机运行状态进行人工远程干预。但是，“视频+数据”监测模式的缺点也十分明显：

（1）视频监测视角存在局限性。由于一般是在机头、机尾、中间部分每隔四五架的顶梁上和采煤机机身上加装摄像头以固定视角观看，而对于工作面自身的全景动作，以及在无频繁的动态变化的局部信息和机与机之间的相对位置，更是无法获取；在地质地形上的空间位置信息则无法观察清楚，甚至完全观察不到。

（2）缺乏高质量集成式全景工作台。视频监测与数据监测分离必然各行其道无法达到同步传输，传统摄像头视频采集又无法克服工作面灰尘多、水气弥漫等因素影响，效果很差，稳定性不好，经常造成延时和不同步；加上定时高频度专人维护摄像头，环境复杂，成本高，容易发生危险。因此要建成高质量的传输流畅、信息精确的全景工作台并进而形成决策建议是不可能的。

因此，根据传统监测结果，进行远程人工干预，很可能出现意想不到的各种问题。在此大背景下，虚拟现实技术由于其直观性、沉浸性以及交互性等特点，已经广泛应用于煤矿装备领域，并已取得了很大的应用价值，而将虚拟现实技术应用于综采监测，则具有更直观、更可靠的3D虚拟现实监测优势和潜力，现在部分学者已经做了相关尝试。

现有技术中，主要是针对采煤机或者液压支架单机的，并没有将整个综采工作面的全部设备进行可视化监测。公开号为201210195694.X的一种“基于不同地质条件的电牵引采煤机工作状态虚拟仿真系统”，将采煤机工况参数实时驱动采煤机虚拟样机，并绘制不同地质条件的综采工作面，实现采煤工作状态的“真实再现”。

公开号为201510996174.2的“一种煤矿综采工作面远程控制虚拟培训系统”，可以在虚拟现实环境下实现对综采工作面设备的虚拟操作培训与控制，但是此系统缺乏综采工作面实际工况下数据作为支撑，因此培训操作内容与环境过于理想，与实际工况有较大差距。

在监测过程中，一般都是直接利用通讯协议直接读取数据，数据只是作为显示使用，有些使用数据库进行存储，但均未利用历史数据，从大数据的角度对历史数据进行分析与建模，从而可以发现和预测未来可能出现的问题，对整个综采的运行进行预测和预警。

在监测模式中，由于综采工作面设备众多，如果只拥有一台监测主机，势必会造成服务器压力较大，虚拟监测画面运行不畅或者出现卡顿现场，严重影响虚拟监测的可靠性。因此，亟需研究开发一种技术方案解决以上问题。

发明内容