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

李玲玲 何 帥

(1.遼寧水利職業(yè)學(xué)院；2.煤科集團(tuán)沈陽(yáng)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(shí)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(tuán)沈陽(yáng)研究院有限公司)

在VS2010開(kāi)發(fā)環(huán)境下,利用 GIS開(kāi)發(fā)工具M(jìn)apX組件,實(shí)現(xiàn)露天礦疏干集中控制。系統(tǒng)遠(yuǎn)程采集疏干泵站的模擬量、開(kāi)關(guān)量信息,實(shí)時(shí)對(duì)水泵的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行掌控,達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)無(wú)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(guó)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(shí)現(xiàn)了以O(shè)CX方式將對(duì)象連接與嵌入式OLE的地理信息系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)，能在VS2010,PB等可視化開(kāi)發(fā)環(huán)境中為研發(fā)人員提供一個(gè)快速、易用、功能強(qiáng)大的地圖化組件。應(yīng)用MapX便于實(shí)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(diǎn),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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè),實(shí)時(shí)掌握水泵的運(yùn)行參數(shù),減少現(xiàn)場(chǎng)人員的作業(yè)量,降低人員成本,同時(shí)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(gè)泵站每一臺(tái)水泵的運(yùn)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_(kāi)發(fā)工具應(yīng)用非常普遍,可實(shí)現(xiàn)將MapX控件加入窗體,生成標(biāo)準(zhǔn)的Windows操作界面,降低了軟件的開(kāi)發(fā)和維護(hù)成本,也方便用戶接受與使用。本文將VS2010與MapX結(jié)合,實(shí)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(jì)與實(shí)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(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息,將采集到的各模擬量、開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)奖O(jiān)控中心,監(jiān)控中心有固定IP服務(wù)器負(fù)責(zé)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)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(duì)集控系統(tǒng)中各泵站參數(shù)顯示、故障分析等。同時(shí)數(shù)據(jù)保存到SQL數(shù)據(jù)庫(kù)中,地圖顯示所需的信息直接存儲(chǔ)在本地,無(wú)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(wú)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(jì)算機(jī)和移動(dòng)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(chǎng)遠(yuǎn)程通道的橋梁,采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通過(guò)此橋梁遠(yuǎn)程交互,達(dá)到在監(jiān)控中心能夠?qū)崟r(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的目的。

數(shù)據(jù)以TCP/IP協(xié)議進(jìn)行透明傳輸,GPRS包服務(wù)的花費(fèi)較少。信道是共享使用的,需要的時(shí)候才有包產(chǎn)生，以節(jié)省很多資源使用戶訪問(wèn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò),按流量計(jì)費(fèi),傳輸數(shù)據(jù)量不大,非常經(jīng)濟(jì)實(shí)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(zhǎng)、標(biāo)識(shí)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(jìn)行傳輸?shù)慕涌凇?/p>

GPRS通信平臺(tái)具有非延時(shí)性好、通信質(zhì)量可靠、流量小，通信資費(fèi)低等特點(diǎn),能夠在使用最低費(fèi)用的情況下,實(shí)現(xiàn)露天礦疏干排水集中控制系統(tǒng)的建設(shè)。同時(shí)隨著4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的日益完善,基于4G無(wú)線傳輸方式的疏干排水集控系統(tǒng)在露天礦越來(lái)越顯示出其優(yōu)勢(shì),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(chǎng)數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ),現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集包含模擬信號(hào)量、數(shù)字信號(hào)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(hào)進(jìn)行集成,并將通信模塊嵌入以便于數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程交互。數(shù)據(jù)采集終端能夠采集8路模擬量信號(hào),支持0～5 V的電壓信號(hào)或4～20 mA電流信號(hào),模擬量通道實(shí)現(xiàn)水泵電流、電壓值的采集。終端設(shè)計(jì)8路開(kāi)關(guān)量通道,采集OC門輸出或無(wú)源干結(jié)點(diǎn)或高低電平,開(kāi)關(guān)量通道實(shí)現(xiàn)水泵的運(yùn)行狀態(tài)、故障信息的采集。終端設(shè)計(jì)三路繼電器控制通道,接口中 K1、K2、K3對(duì)應(yīng)繼電器通道1到3,每一路繼電器通道有3個(gè)接口。當(dāng)要控制的設(shè)備為正常閉合狀態(tài)時(shí),就將設(shè)備的信號(hào)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(dāng)要控制的設(shè)備為正常斷開(kāi)狀態(tài)時(shí),就將設(shè)備連接繼電器的常開(kāi)口和公共口。

1.3 MapX系統(tǒng)集成

監(jiān)控平臺(tái)采用Visual 2010開(kāi)發(fā),數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)采用SQL Server2008。在VS2010中創(chuàng)建MapX對(duì)象,通過(guò)MapX實(shí)時(shí)顯示終端采集數(shù)據(jù),在地圖窗口對(duì)相應(yīng)泵站進(jìn)行參數(shù)變化顯示,對(duì)有故障的泵站,還需要進(jìn)行顏色的切換以便于區(qū)分。基于MapX和VS2010進(jìn)行系統(tǒng)地圖相關(guān)內(nèi)容的開(kāi)發(fā),用簡(jiǎn)短的代碼就能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的功能。

在進(jìn)行MapX控件的調(diào)用時(shí)首先要進(jìn)行公有變量定義：

CMapX MapXObj;∥MapX控件對(duì)象

CMapXRectangle Rect;∥創(chuàng)建一個(gè)CMapXRectangle對(duì)象

CMapXCoordSys CurrentCoordsys;∥創(chuàng)建一個(gè)CMapXCoordSys對(duì)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(biāo)系

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

∥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(biāo)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(jìn)行泵站添加、刪除、修改時(shí),需要建立快捷繪圖工具欄,MapX很簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)了此功能。

∥自定義工具

#define miAddSymbol2 7 ∥添加水泵

#define miMoveSymbol 5 ∥移動(dòng)標(biāo)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(dòng)作、地圖縮放等操作。MapXObj.SetMousewheelSupport(miFullMousewheelSupport);∥支持滾輪動(dòng)作。

1.4 系統(tǒng)軟件功能

①通過(guò)選擇泵站圖標(biāo),顯示泵站的實(shí)時(shí)信息,包括狀態(tài)信息、電壓電流值信息、設(shè)備的過(guò)流、斷相、欠壓等；②當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí),界面上顯示相應(yīng)的故障圖標(biāo),提供聲音報(bào)警，同時(shí)水泵接觸器斷電以保護(hù)水泵；③電機(jī)工作狀態(tài)模擬圖示、運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)顯示；④遠(yuǎn)程控制開(kāi)、停疏干泵電機(jī)；⑤故障短信報(bào)警，當(dāng)水泵出現(xiàn)故障停機(jī)時(shí),將報(bào)警信息發(fā)送到相應(yīng)的手機(jī)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(jìn)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(shí)現(xiàn)了對(duì)水泵實(shí)時(shí)監(jiān)控(工作電流、電壓等狀態(tài))及遠(yuǎn)程控制,MapX控件實(shí)現(xiàn)疏干地理信息的顯示、增刪以及縮放等操作,還可實(shí)現(xiàn)對(duì)疏干地理信息數(shù)據(jù)的屬性進(jìn)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與查詢,節(jié)省維護(hù)成本。

該系統(tǒng)應(yīng)用于某露天礦現(xiàn)場(chǎng),對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的3個(gè)泵站進(jìn)行控制。從系統(tǒng)運(yùn)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(shí)間1～2 s,控制準(zhǔn)確、迅速,運(yùn)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(shí)際生產(chǎn)需求的基礎(chǔ)上,提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。

[1] 吳信才．地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)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(guó).數(shù)字化疏干排水集控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J] .煤礦機(jī)械,2011,32(2)：206-208

[4] 吳立新．?dāng)?shù)字礦山技術(shù)[M]．長(zhǎng)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(yáng)市沈北新區(qū)虎石臺(tái)街道建設(shè)南一路。