李玲玲 何 帥

(1.遼寧水利職業(yè)學(xué)院；2.煤科集團沈陽研究院有限公司)

基于MapX和VS2010的露天礦疏干集控系統(tǒng)的實現(xiàn)

李玲玲1何 帥2

(1.遼寧水利職業(yè)學(xué)院；2.煤科集團沈陽研究院有限公司)

在VS2010開發(fā)環(huán)境下,利用 GIS開發(fā)工具MapX組件,實現(xiàn)露天礦疏干集中控制。系統(tǒng)遠程采集疏干泵站的模擬量、開關(guān)量信息,實時對水泵的運行狀態(tài)進行掌控,達到現(xiàn)場無人控制、節(jié)約資源配置的目的,也為露天礦數(shù)字化建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

GIS MapX VS2010 露天礦 疏干集控系統(tǒng)

MapX是美國MapInfo公司在其DataMap可視化地圖組件基礎(chǔ)上向用戶提供的ActiveX控件產(chǎn)品,能真正實現(xiàn)了以O(shè)CX方式將對象連接與嵌入式OLE的地理信息系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)，能在VS2010,PB等可視化開發(fā)環(huán)境中為研發(fā)人員提供一個快速、易用、功能強大的地圖化組件。應(yīng)用MapX便于實現(xiàn)地理編碼、數(shù)據(jù)可視化、專題分析,地理查詢等豐富的地圖信息系統(tǒng)功能[1]。

露天礦地下水豐富的地區(qū),礦區(qū)疏干排水工程一直是生產(chǎn)安全工作重點,疏干排水集中控制系統(tǒng)[2-3]的研發(fā)能夠?qū)κ韪删畠?nèi)各水泵實現(xiàn)遠程控制和監(jiān)測,實時掌握水泵的運行參數(shù),減少現(xiàn)場人員的作業(yè)量,降低人員成本,同時也提高了工作效率，也為數(shù)字化礦山系統(tǒng)建設(shè)[4]奠定了基礎(chǔ)。

露天礦疏干集中控制系統(tǒng)可以直觀的了解每一個泵站每一臺水泵的運行狀態(tài),泵站所處地理位置,水泵管路間的聯(lián)系等信息。目前VS2010作為面向?qū)ο罂梢暬_發(fā)工具應(yīng)用非常普遍,可實現(xiàn)將MapX控件加入窗體,生成標準的Windows操作界面,降低了軟件的開發(fā)和維護成本,也方便用戶接受與使用。本文將VS2010與MapX結(jié)合,實現(xiàn)露天礦疏干集控系統(tǒng)的地圖顯示構(gòu)架、地圖控制、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析等功能。

1 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn)

基于MapX組件的露天礦疏干集中控制系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示。依托GPS模塊采集當?shù)亟?jīng)緯度信息,將采集到的各模擬量、開關(guān)量數(shù)據(jù)遠程傳輸?shù)奖O(jiān)控中心,監(jiān)控中心有固定IP服務(wù)器負責與采集終端建立通信鏈路,通信采用TCP/IP模式,軟件部分接到終端上傳的數(shù)據(jù)后,對數(shù)據(jù)進行解析并直接顯示到地圖窗口。依據(jù)采集數(shù)據(jù)信息,對集控系統(tǒng)中各泵站參數(shù)顯示、故障分析等。同時數(shù)據(jù)保存到SQL數(shù)據(jù)庫中,地圖顯示所需的信息直接存儲在本地,無需連接地圖服務(wù)器。

圖1 基于MapX露天礦疏干集中控制系統(tǒng)構(gòu)架

1.1 通信模塊

采用GPRS通信技術(shù)。GPRS是一種基于包的無線通訊服務(wù),將通訊速率從56 kbps一直上升到114 kbps,并且支持計算機和移動用戶的持續(xù)連接。GPRS通信模塊安裝在各監(jiān)控子站,集成在MCU中。通信模塊是建立監(jiān)控中心與現(xiàn)場遠程通道的橋梁,采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通過此橋梁遠程交互,達到在監(jiān)控中心能夠?qū)崟r顯示現(xiàn)場數(shù)據(jù)的目的。

數(shù)據(jù)以TCP/IP協(xié)議進行透明傳輸,GPRS包服務(wù)的花費較少。信道是共享使用的,需要的時候才有包產(chǎn)生，以節(jié)省很多資源使用戶訪問整個網(wǎng)絡(luò),按流量計費,傳輸數(shù)據(jù)量不大,非常經(jīng)濟實惠?；赥CP/IP通信系統(tǒng)通信協(xié)議,傳輸數(shù)據(jù)協(xié)議由幀頭、幀長、標識字,采集數(shù)據(jù)鏈表、幀尾組成。TCP/IP 定義了數(shù)據(jù)采集終端如何連入Internet,以及數(shù)據(jù)如何在它們之間進行傳輸?shù)慕涌凇?/p>

GPRS通信平臺具有非延時性好、通信質(zhì)量可靠、流量小，通信資費低等特點,能夠在使用最低費用的情況下,實現(xiàn)露天礦疏干排水集中控制系統(tǒng)的建設(shè)。同時隨著4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的日益完善,基于4G無線傳輸方式的疏干排水集控系統(tǒng)在露天礦越來越顯示出其優(yōu)勢,并將成為終端通信的主要方式。

1.2 數(shù)據(jù)采集終端

終端的研發(fā)是現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ),現(xiàn)場信號采集包含模擬信號量、數(shù)字信號量和繼電器控制量,這就要求數(shù)據(jù)采集終端要將這些采集信號進行集成,并將通信模塊嵌入以便于數(shù)據(jù)的遠程交互。數(shù)據(jù)采集終端能夠采集8路模擬量信號,支持0～5 V的電壓信號或4～20 mA電流信號,模擬量通道實現(xiàn)水泵電流、電壓值的采集。終端設(shè)計8路開關(guān)量通道,采集OC門輸出或無源干結(jié)點或高低電平,開關(guān)量通道實現(xiàn)水泵的運行狀態(tài)、故障信息的采集。終端設(shè)計三路繼電器控制通道,接口中 K1、K2、K3對應(yīng)繼電器通道1到3,每一路繼電器通道有3個接口。當要控制的設(shè)備為正常閉合狀態(tài)時,就將設(shè)備的信號線連接繼電器的常閉口,設(shè)備地線連接繼電器的公共口；當要控制的設(shè)備為正常斷開狀態(tài)時,就將設(shè)備連接繼電器的常開口和公共口。

1.3 MapX系統(tǒng)集成

監(jiān)控平臺采用Visual 2010開發(fā),數(shù)據(jù)庫平臺采用SQL Server2008。在VS2010中創(chuàng)建MapX對象,通過MapX實時顯示終端采集數(shù)據(jù),在地圖窗口對相應(yīng)泵站進行參數(shù)變化顯示,對有故障的泵站,還需要進行顏色的切換以便于區(qū)分?；贛apX和VS2010進行系統(tǒng)地圖相關(guān)內(nèi)容的開發(fā),用簡短的代碼就能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的功能。

在進行MapX控件的調(diào)用時首先要進行公有變量定義：

CMapX MapXObj;∥MapX控件對象

CMapXRectangle Rect;∥創(chuàng)建一個CMapXRectangle對象

CMapXCoordSys CurrentCoordsys;∥創(chuàng)建一個CMapXCoordSys對象

CMapXLayer m_Selectlayer;∥選中圖元所在圖層

1.3.1 生成地圖

#define MAIN_MAP_NAME_T(“最終GST1.GST”) ∥地圖層名

MapXObj.SetGeoSet(MAIN_MAP_NAME);∥指定地圖集

MapXObj.SetTitleText(_T(“”));∥指定題目

1.3.2 設(shè)置nonearth(meters)坐標系

顯示地圖為通過mapinfo轉(zhuǎn)換的DXF圖層制作的GST格式地圖,同時顯示礦區(qū)坐標。

∥設(shè)置VARIANT MapUnit變量的格式

MapUnit.vt=VT_I4;

MapUnit.lVal=miUnitMeter;

Rect.Set(-999999, -9999999,999999,9999999);

∥設(shè)置VARIANT MaPBounds變量的格式

MaPBounds.vt=VT_DISPATCH;

MaPBounds.pdispVal=Rect.m_lpDispatch;

MaPBounds.pdispVal->AddRef();

CurrentCoordsys.Set(0, vEmpty,MapUnit, vEmpty, vEmpty, vEmpty,vEmpty, vEmpty, vEmpty, vEmpty, vEmpty, vEmpty,MaPBounds, vEmpty);∥設(shè)置坐標系

MapXObj.SetNumericCoordSys(CurrentCoordsys.m_lpDispatch);

MapXObj.SetDisplayCoordSys(MapXObj.GetNumericCoordSys().m_lpDispatch);

1.3.3 設(shè)置繪圖工具欄

系統(tǒng)在進行泵站添加、刪除、修改時,需要建立快捷繪圖工具欄,MapX很簡單的實現(xiàn)了此功能。

∥自定義工具

#define miAddSymbol2 7 ∥添加水泵

#define miMoveSymbol 5 ∥移動標水泵

#define miSearchPump 8 ∥查詢水泵

#define miDeletePump 9 ∥刪除水泵

MapXObj.CreateCustomTool(miAddSymbol2,NULL,miArrowCursor);

MapXObj.CreateCustomTool(miMoveSymbol,NULL,miArrowCursor);

MapXObj.CreateCustomTool(miSearchPump,NULL,miArrowCursor);

MapXObj.CreateCustomTool(miDeletePump,NULL,miArrowCursor);

1.3.4 其他便捷操作

為了使系統(tǒng)更加人性化,需要設(shè)置常用便捷操作,如滾輪動作、地圖縮放等操作。MapXObj.SetMousewheelSupport(miFullMousewheelSupport);∥支持滾輪動作。

1.4 系統(tǒng)軟件功能

①通過選擇泵站圖標,顯示泵站的實時信息,包括狀態(tài)信息、電壓電流值信息、設(shè)備的過流、斷相、欠壓等；②當電機出現(xiàn)故障時,界面上顯示相應(yīng)的故障圖標,提供聲音報警，同時水泵接觸器斷電以保護水泵；③電機工作狀態(tài)模擬圖示、運行參數(shù)實時顯示；④遠程控制開、停疏干泵電機；⑤故障短信報警，當水泵出現(xiàn)故障停機時,將報警信息發(fā)送到相應(yīng)的手機終端；⑥基本參數(shù)設(shè)置功能；⑦監(jiān)控界面以電子地圖的方式顯示露天礦疏干線路圖,顯示泵站位置,能夠進行地圖的縮放、平移、漫游操作。

2 系統(tǒng)使用效果

基于MapX和VS2010的露天礦疏干集控系統(tǒng),實現(xiàn)了對水泵實時監(jiān)控(工作電流、電壓等狀態(tài))及遠程控制,MapX控件實現(xiàn)疏干地理信息的顯示、增刪以及縮放等操作,還可實現(xiàn)對疏干地理信息數(shù)據(jù)的屬性進行查詢與分析等。與常規(guī)地理信息顯示方式相比,該系統(tǒng)能更加快速地對數(shù)據(jù)進行分析與查詢,節(jié)省維護成本。

該系統(tǒng)應(yīng)用于某露天礦現(xiàn)場,對現(xiàn)場的3個泵站進行控制。從系統(tǒng)運行情況分析,數(shù)據(jù)采樣間隔為10 s、丟包現(xiàn)象很少；控制水泵啟停時間1～2 s,控制準確、迅速,運行穩(wěn)定,未出現(xiàn)系統(tǒng)中斷現(xiàn)象。該系統(tǒng)具備高可靠性,在滿足實際生產(chǎn)需求的基礎(chǔ)上,提高了系統(tǒng)的自動化水平。

[1] 吳信才．地理信息系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[M]．北京：電子工業(yè)出版社,2002．

[2] 何 帥,劉建宇．基于GPRS/GIS的露天礦疏干排水集控系統(tǒng)[J]．現(xiàn)代礦業(yè),2014(8)：181-182.

[3] 蔣彥國.數(shù)字化疏干排水集控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J] .煤礦機械,2011,32(2)：206-208

[4] 吳立新．數(shù)字礦山技術(shù)[M]．長沙：中南大學(xué)出版社,2009．

2015-02-09)

李玲玲(1983—),女,碩士,110122 遼寧省沈陽市沈北新區(qū)虎石臺街道建設(shè)南一路。