專利名稱：基于圖形化的礦井多系統聯動控制系統及其控制方法
技術領域：
本發明涉及礦井安全控制技術領域，公開了一種基于圖形化的礦井多系統聯動安全控制實現方法。
背景技術：
現階段煤礦企業礦井綜合自動化與企業信息化難以融合，且網絡難以統一、信息無法共享。各個礦井在進行綜合自動化建設中，無章可循、自成體系，建設中不是以煤礦企業自身的意志和需求為轉移，而是以生產廠家的產品為導向，同時，由于沒有先進、正確的指導思想做指導，在各個生產子系統自動化建設與改造中，造成控制目的單一，效果平平，整體可靠性差；僅能考慮系統自身，無法考慮系統綜合，忽略了系統間的聯系和閉鎖關系，從而形成信息孤島，各子系統之間的調度和聯動都需要依賴于監控人員的經驗；且各子系 統自成網絡，使得網絡資源重復投資、重復建設；建成的各子系統還需專門的值班和維護人員，系統維護量大。
發明內容
本發明為解決上述現有技術中存在的問題，提供了一種基于圖形化的礦井多系統聯動控制實現方法，不僅能實現全礦所有數據的集中，更重要的是有機的整合了各個獨立的子系統的數據，在各個子系統發出聯動信號時，根據預先設定好的預案自動發送相應的執行動作命令給各子系統，系統也可以根據需要彈出預案提示，指導調度指揮人員進行正確及時的處置，還可以調用指定的子系統進行聯動，及時高效地應對突發事件，提高事件響應速度和處理速度，通過該方法可以實現各個子系統之間信息共享及聯動，從而使原來各個獨立的子系統現在變成了一個整體無縫連接的大型系統。由于聯動調度執行系統能夠把控制指令和方案設定結合起來，即控制中執行的方案是來自于配置部分預先設定的方案，這樣既能夠將指揮的及時控制和控制對象進行關聯，又可以把調度控制做到最簡化，降低系統監控指揮人員的操作復雜度和難度，提高事件響應速度和處理速度。本發明的技術方案如下
本發明基于圖形化的礦井多系統聯動控制系統，該系統包括子系統接口模塊、數據共享模塊、聯動預案庫、聯動預案圖形化編制模塊、聯動預案調度執行模塊、聯動記錄查詢模塊等組成。基于圖形化的礦井多系統聯動控制系統，子系統接口模塊分別與聯動預案庫和數據共享模塊交互式連接；聯動預案庫分別與聯動預案圖形化編制模塊和聯動預案調度執行模塊交互式連接；數據共享模塊分別與聯動預案圖形化編制模塊、聯動預案調度執行模塊和聯動記錄查詢模塊交互式連接。子系統接口模塊負責采集各個子系統的數據，然后存儲到數據共享模塊，聯動預案圖形化編制模塊通過共享數據模塊獲取采集的各子系統數據點，配置生成觸發事件庫與產生事件庫，然后由觸發事件與產生事件配對、組合生成聯動事件，生成的聯動事件保存到聯動預案庫中。聯動預案調度執行模塊通過聯動預案庫讀取配置好的聯動預案，然后定時查詢數據共享模塊聯動預案觸發事件數據點當前數值，判斷預案觸發條件是否成立，一旦成立則執行聯動預案產生事件的各種執行動作。子系統接口模塊與各子系統之間通過工業以太網進行連接，負責采集各個子系統的數據，同時定時查詢數據共享模塊數據點值，一旦發生變化，則自動發送相應的執行動作命令給各子系統；子系統接口模塊與各子系統間可通過以下通訊協議進行通訊
I與監控子系統的PLC主機之間
① Ethernet/IP現場總線
②.Profibus現場總線
③ Modbus現場總線
I與監控子系統的OPC服務器之間 ①.OPC客戶端方式 I與監控子系統的控制主機之間
①.Socket接口
② DDE/NetDDE 接口
③ ODBC接口
④.FTP方式
數據共享模塊與子系統接口模塊進行互聯通訊，對子系統接口模塊采集的各子系統數據進行組織并存儲，對于存儲數據，按照模擬量、布爾、計算、延遲、設備控制、開關量、事件動作、統計數據、文本、累計、趨勢等數據類型進行分類管理；數據共享模塊以OPC服務及關系數據庫的方式提供數據輸出共享服務，同時接收聯動預案調度執行模塊發出的動作命令作為數據輸入。聯動預案圖形化編制模塊通過共享數據模塊獲取采集的各子系統數據點，配置生成觸發事件庫與產生事件庫，然后由觸發事件與產生事件配對、組合生成聯動事件，生成的聯動事件保存到聯動預案庫中，聯動事件反映多套子系統之間的聯動關系以及動作流程。聯動觸發事件由各種比較關系構成，比較關系針對不同的數據類型進行分別處理
①.對于開關量進行與或運算比較；
②.對于模擬量進行大小運算比較；
③.對于文本量進行字符串比較；
④.對于累計量對累計結果進行大小運算比較；
⑤.對于布爾數據進行真假判斷；
⑥.對于復雜的聯動條件可以通過設置中間計算量的方法處理，中間量是指自定義的子系統數據采集點，這個數據點的值的取得，可以通過使用預定義的動作或函數進行計算獲得。對于觸發事件可以作為布爾類型數據繼續參與運算比較，形成新的觸發事件。聯動產生事件由各種執行動作組成，執行動作分以下類型進行處理①.對于開關量，可以設置開閉狀態，用于對子系統相關設備運行狀態進行控制；
②.對于子系統運行參數可以進行修改控制，通過改變子系統數據點模擬量數值實
現；
③.對于一些需要延時或者循環執行的動作，可以通過設置延時數據點或者定時器數據點與開關量及模擬量進行組合，形成組合動作的方式實現。聯動預案圖形化編制模塊采用流程圖的方式展現，主要分為四部分觸發事件圖形庫；邏輯運算圖形庫；產生事件圖形庫；聯動事件配置界面；在進行聯動預案配置時，觸發事件以及產生事件通過鼠標拖拽的方式直接拖放到配置界面，觸發事件在界面上通過矩形表示，產生事件使用圓角矩形表示，延時處理采用三角形表示，循環處理采用八邊形表示，在圖形符號上雙擊則彈出事件數據點設置界面，事件之間的邏輯關系運用帶箭頭的連接線表示；觸發事件之間的與或運算關系使用不同的圖形符號表示，與運算采用圓角正方形表示，或運算采用菱形表示；聯動事件則采用橢圓形符號表示；事件符號都配有詳細的 文字描述。聯動預案調度執行模塊通過聯動預案庫讀取配置好的聯動預案，然后定時查詢數據共享模塊聯動預案觸發事件數據點當前數值，判斷預案觸發條件是否成立，一旦成立則執行聯動預案產生事件的各種執行動作。子系統接口模塊首先通過聯動預案庫讀取配置好的聯動預案，篩選出聯動預案產生事件數據點，然后定時查詢數據共享模塊聯動預案產生事件數據點當前數值，一旦發現數據點數值發生變化，則自動發送相應的執行動作命令給各子系統。聯動預案在執行時，聯動預案調度執行模塊以流程圖的方式展現當前聯動預案，根據聯動預案執行進度，對應的事件符號則不停閃爍，同時事件符號采用不同的顏色表示觸發事件條件是否成立或者產生事件是否執行，并且采用文字列表內容給予詳細的描述，可以非常直觀的了解到聯動預案執行情況。該方法具有WEB發布、歷史數據記錄功能。領導及監控人員可以使用瀏覽器通過聯動記錄查詢模塊查詢到以前發生的聯動事件，為事故分析、預防提供有力地決策。本發明的優點是通過本發明基于圖形化的礦井多系統聯動控制實現方法可以使用戶非常直觀的以圖形化的方式配置和調度聯動指令，同時系統自動將各類聯動信息進行收集，把各個系統的聯動事件進行記錄和管理，使監控人員集中精力關注于事件具體情況并且進行指揮，至于調度細節可以由聯動控制環節完成。不像以往的調度和聯動都需要依賴于監控人員的經驗，而是直接通過報警聯動處理程序完成，不需要逐一地具體落實怎么做。
圖I是本發明中系統組織結構 圖2是本發明中聯動預案模擬具體實施例方式I、系統的搭建系統在礦調度中心機房安裝數據采集服務器、數據庫服務器、WEB服務器、管理工作站、聯動主機等硬件設備，在這些設備中分別安裝有子系統接口模塊(I)、數據共享模塊(2)、聯動預案庫(3)、聯動預案圖形化編制模塊(4)、聯動預案調度執行模塊(5)和聯動記錄查詢模塊(6)。系統的組織結構圖如圖I所示。子系統接口模塊(I)與各子系統之間通過工業以太網進行連接，負責采集各個子系統的數據，然后存儲到數據共享模塊(2)。聯動預案圖形化編制模塊(4)通過共享數據模塊(2 )獲取采集的各子系統數據點，配置生成觸發事件庫與產生事件庫，然后由觸發事件與產生事件配對、組合生成聯動事件，生成的聯動事件保存到聯動預案庫(3 )中。聯動預案調度執行模塊(5)通過聯動預案庫(3)讀取配置好的聯動預案，然后定時查詢數據共享模塊
(2)聯動預案觸發事件數據點當前數值，判斷預案觸發條件是否成立，一旦成立則執行聯動預案產生事件的各種執行動作。 依據子系統的系統結構、通訊方式的不同，子系統接口模塊(I)與各子系統之間采用不同的通訊協議，如通過RS232、RS485、MODBUS，TCP/IP，FTP, OPC等協議從子系統的上位機、PLC、分站等設備采集數據或者發送控制命令。2、數據共享模塊實現
基于圖形化的礦井多系統聯動控制實現方法通過兩方面實現數據共享
實時數據共享實現系統設計有實時數據庫，子系統接口模塊(I)采集的各子系統實時數據直接存儲到實時數據庫，實時數據庫提供OPC服務，各子系統、聯動預案調度執行模塊(5)、子系統接口模塊(I)及聯動預案圖形化編制模塊(4)等可以通過OPC直接獲取各數據點值；
歷史數據共享實現系統設計有關系型數據庫，支持標準的關系型數據庫查詢SQL，子系統接口模塊(I)采集的各子系統實時數據以及聯動事件記錄在經過分析、處理過后直接保存到關系型數據庫，聯動記錄查詢模塊(6)可以通過關系數據庫查詢到以前發生的聯動事件，為事故分析、預防提供有力地決策。3、聯動預案圖形化編制模塊功能實現
首先在數據共享模塊(2)中設置各子系統的運行狀態采集點，這些采集點包括子系統編號、報警類型、控制站編號、被控設備編號及傳感器編號等多種數據，對于有需要聯動的點都按照聯動的條件分別設置聯動參數，這個數據點既可以是底層硬件設備檢測的一個參數，也可以是自定義的一個數據點。對于類型為底層硬件設備檢測的一個參數的數據點，直接使用檢測到的狀態值用于聯動判斷。對于需要對一個或多個底層硬件設備的參數進行判斷運算后，生成的結果用于聯動檢測的自定義數據點，這個數據點的值的取得，可以通過使用預定義的動作或函數進行計算獲得，如果系統預定義的動作或函數不能滿足運算的需求，則需要編寫相應的處理程序來取得所需的值。聯動預案圖形化編制模塊(4)通過共享數據模塊(2)獲取采集的各子系統數據點，配置生成觸發事件庫與產生事件庫，然后由觸發事件與產生事件配對、組合生成聯動事件，生成的聯動事件保存到聯動預案庫(3)中，聯動事件反映多套子系統之間的聯動關系以及動作流程。聯動觸發事件由各種比較關系構成，比較關系針對不同的數據類型進行分別處理
①.對于開關量進行與或運算比較；
②.對于模擬量進行大小運算比較；
③.對于文本量進行字符串比較；
④.對于累計量對累計結果進行大小運算比較；
⑤.對于布爾數據進行真假判斷；
⑥.對于復雜的聯動條件可以通過設置中間計算量的方法處理，中間量是指自定義的子系統數據采集點，這個數據點的值的取得，可以通過使用預定義的動作或函數進行計算 獲得。對于觸發事件可以作為布爾類型數據繼續參與運算比較，形成新的觸發事件。聯動產生事件由各種執行動作組成，執行動作分以下類型進行處理
①.對于開關量，可以設置開閉狀態，用于對子系統相關設備運行狀態進行控制；
②.對于子系統運行參數可以進行修改控制，通過改變子系統數據點模擬量數值實
現；
③.對于一些需要延時或者循環執行的動作，可以通過設置延時數據點或者定時器數據點與開關量及模擬量進行組合，形成組合動作的方式實現。聯動預案圖形化編制模塊(4)采用流程圖的方式展現，主要分為四部分觸發事件圖形庫；邏輯運算圖形庫；產生事件圖形庫；聯動事件配置界面；在進行聯動預案配置時，觸發事件以及產生事件通過鼠標拖拽的方式直接拖放到配置界面，觸發事件在界面上通過矩形表示，產生事件使用圓角矩形表示，延時處理采用三角形表示，循環處理采用八邊形表示，在圖形符號上雙擊則彈出事件數據點設置界面，事件之間的邏輯關系運用帶箭頭的連接線表示；觸發事件之間的與或運算關系使用不同的圖形符號表示，與運算采用圓角正方形表示，或運算采用菱形表示；聯動事件則采用橢圓形符號表示；事件符號都配有詳細的文字描述。其中聯動預案可根據需要設置，也可根據需要改變和刪除。此外為了防止硬件誤報的信號導致的誤操作，本系統提供了自動和手動聯動的選擇，在手動方式下允許管理人員在面對突發事件時，經過核實確認后再進行相應的聯動操作。4、聯動預案調度執行模塊功能實現
聯動預案調度執行模塊(5)首先通過聯動預案庫(3)讀取配置好的聯動預案，然后定時查詢數據共享模塊(2)聯動預案觸發事件數據點當前數值，判斷預案觸發條件是否成立，一旦成立則自動根據聯動預案處理數據共享模塊(2)中相應的聯動預案產生事件數據點數值；子系統接口模塊(I)首先通過聯動預案庫(3)讀取配置好的聯動預案，篩選出聯動預案產生事件數據點，然后定時查詢數據共享模塊(2)聯動預案產生事件數據點當前數值，一旦發現數據點數值發生變化，聯動處理模塊被調用，首先判斷預案執行的模式，如果為自動執行，則自動發送相應的執行動作命令給各子系統，如果是手動執行，就會自動在監控界面上顯示提示信息，將當前報警類型所對應的聯動處理預案和詳細說明列出，供操作員選擇是否執行。聯動預案調度執行模塊(5)可以根據已經采集到的報警信息，進行確認性的初步聯動，將各類報警的現場視頻圖像信息直接顯示在計算機屏幕(或者大屏幕投影屏)上，使監控人員和指揮人員及時了解到報警現場的實際情況和嚴重情況。然后根據初步的判斷，進行事件救險的指揮。聯動預案在執行時，聯動預案調度執行模塊(5)以流程圖的方式展現當前聯動預案，根據聯動預案執行進度，對應的事件符號則不停閃爍，同時事件符號采用不同的顏色表示觸發事件條件是否成立或者產生事件是否執行，并且采用文字列表內容給予詳細的描述。由于聯動預案調度執行模塊(5)能夠把控制指令和方案設定結合起來，即控制中執行的方案是來自于配置部分預先設定好的方案，這樣既能夠將指揮的及時控制和控制對象進行關聯，又可以把調度控制做到最簡化，降低系統監控指揮人員的操作復雜度和難度，提高事件響應速度和處理速度。5、聯動事件記錄及查詢實現
聯動預案調度執行模塊將各類聯動信息進行收集，把各個系統的聯動事件進行記錄和管理，這些數據都存儲到數據共享模塊(2)關系數據庫中。同時系統具有WEB發布功能，礦 領導及監控人員可以使用瀏覽器通過聯動記錄查詢模塊(6)查詢到每次發生的聯動事件，為事故分析、預防提供有力地決策。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并非用以限定本發明的實質技術內容的范圍，故本發明的實質技術內容廣義地定義于權利要求書中，任何他人所完成的技術實體或方法，若是與權利要求書所定義者完全相同，或是為同一等效的變更，均將被視為涵蓋與本專利的保護范圍之中。
權利要求
1.基于圖形化的礦井多系統聯動控制系統，其特征在于該系統由子系統接口模塊(I)、數據共享模塊(2)、聯動預案庫(3)、聯動預案圖形化編制模塊(4)、聯動預案調度執行模塊(5)、聯動記錄查詢模塊(6)組成；子系統接口模塊(I)與各子系統之間通過工業以太網進行連接，負責采集各個子系統的數據，發送執行動作命令給各子系統。
2.根據權利要求I所述的基于圖形化的礦井多系統聯動控制系統，其特征在于子系統接口模塊(I)分別與聯動預案庫(3 )和數據共享模塊(2 )交互式連接； 聯動預案庫(3)分別與聯動預案圖形化編制模塊(4)和聯動預案調度執行模塊(5)交互式連接； 數據共享模塊(2)分別與聯動預案圖形化編制模塊(4)、聯動預案調度執行模塊(5)和聯動記錄查詢模塊(6)交互式連接。
3.基于圖形化的礦井多系統聯動控制實現方法，其特征在于子系統接口模塊(I)負責采集各個子系統的數據，然后存儲到數據共享模塊(2)，聯動預案圖形化編制模塊(4)通過共享數據模塊(2)獲取采集的各子系統數據點，配置生成觸發事件庫與產生事件庫，然后由觸發事件與產生事件配對、組合生成聯動事件，生成的聯動事件保存到聯動預案庫(3)中，聯動預案調度執行模塊(5)通過聯動預案庫(3)讀取配置好的聯動預案，然后定時查詢數據共享模塊(2)聯動預案觸發事件數據點當前數值，判斷預案觸發條件是否成立，一旦成立則執行聯動預案產生事件的各種執行動作。
4.根據權利要求3所述的基于圖形化的礦井多系統聯動控制實現方法，其特征在于數據共享模塊(2)與子系統接口模塊(I)進行互聯通訊，對子系統接口模塊(I)采集的各子系統數據進行組織并存儲，對于存儲數據，按照模擬量、布爾、計算、延遲、設備控制、開關量、事件動作、統計數據、文本、累計、趨勢等數據類型進行分類管理；數據共享模塊(2)以OPC服務及關系數據庫的方式提供數據輸出共享服務，同時接收聯動預案調度執行模塊(5)發出的動作命令作為數據輸入。
5.根據權利要求3所述的基于圖形化的礦井多系統聯動控制實現方法，其特征在于聯動預案圖形化編制模塊(4)通過共享數據模塊(2)獲取采集的各子系統數據點，配置生成觸發事件庫與產生事件庫，然后由觸發事件與產生事件配對、組合生成聯動事件，生成的聯動事件保存到聯動預案庫(3)中，聯動事件反映多套子系統之間的聯動關系以及動作流程。
6.根據權利要求3所述的基于圖形化的礦井多系統聯動控制實現方法，其特征在于聯動觸發事件由各種比較關系構成，比較關系針對不同的數據類型進行分別處理；對于觸發事件可以作為布爾類型數據繼續參與運算比較，形成新的觸發事件。
7.根據權利要求3所述的基于圖形化的礦井多系統聯動控制實現方法，其特征在于聯動預案圖形化編制模塊(4)采用流程圖的方式展現，分為四部分觸發事件圖形庫；邏輯運算圖形庫；產生事件圖形庫；聯動事件配置界面。
8.根據權利要求3所述的基于圖形化的礦井多系統聯動控制實現方法，其特征在于聯動預案調度執行模塊(5)通過聯動預案庫(3)讀取配置好的聯動預案，然后定時查詢數據共享模塊(2)聯動預案觸發事件數據點當前數值，判斷預案觸發條件是否成立，一旦成立則執行聯動預案產生事件的各種執行動作。
9.根據權利要求3所述的基于圖形化的礦井多系統聯動控制實現方法，其特征在于子系統接口模塊(I)首先通過聯動預案庫(3)讀取配置好的聯動預案，篩選出聯動預案產生事件數據點，然后定時查詢數據共享模塊(2)聯動預案產生事件數據點當前數值，一旦發現數據點數值發生變化，則自動發送相應的執行動作命令給各子系統。
10.根據權利要求3所述的基于圖形化的礦井多系統聯動控制實現方法，其特征在于聯動預案在執行時，聯動預案調度執行模塊(5)以流程圖的方式展現當前聯動預案。
全文摘要
本發明涉及基于圖形化的礦井多系統聯動控制系統及其控制方法，本方法將井下的多套系統進行集成和整合，對各離散系統的資源信息按照模擬量、布爾、計算、延遲、設備控制、開關量、事件動作、統計數據、文本、累計、趨勢等數據類型進行分類組織共享，并通過圖形化的組織方法對各系統之間的聯合動作關系進行組態配置，形成聯動預案，再通過聯動預案調度執行模塊進行實時判斷執行。采用本方法后，當礦井中單個系統出現故障或檢測到異常情況時，可根據預先設定的聯動預案，控制關聯的子系統采取相應動作，以提高礦井中各子系統的綜合性能，可更加高效地應對突發事件，提高煤礦安全生產效率。
文檔編號G05B19/418GK102968101SQ20121044344
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月8日 優先權日2012年11月8日
發明者魏臻, 鮑紅杰, 黃鵬, 程運安, 陸陽, 陳新, 吳經緯, 秦川 申請人:合肥工大高科信息科技股份有限公司