基于OpenGL和OPC技術(shù)的煤礦三維可視化信息系統(tǒng)的研究.pdf

1、煤炭作為一種常規(guī)的礦物能源，對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展有著不可替代的重要作用。煤炭生產(chǎn)歷史悠久，但煤礦的安全生產(chǎn)一直是一個世界性難題。由于煤礦生產(chǎn)涉及到的系統(tǒng)繁多，數(shù)據(jù)量龐雜，且管理和生產(chǎn)環(huán)節(jié)相互分離，難以進行現(xiàn)場管理，客觀上造成煤礦安全生產(chǎn)管理的諸多困難。近年來，隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，我國煤礦生產(chǎn)的信息化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的程度不斷提高，但是受傳統(tǒng)生產(chǎn)模式和工藝的影響，信息孤島現(xiàn)象嚴(yán)重，信息可視化程度低，因此，構(gòu)建一個集成的三維可視化的信息管

2、理平臺，有著深遠的意義。
　　 本文所研究的基于OpenGL(Open Graphics Library，開放圖形庫)和OPC(OLE for Process Control，用于過程控制的OLE)技術(shù)的煤礦三維可視化信息系統(tǒng)，屬于煤礦安全生產(chǎn)綜合信息監(jiān)控研究領(lǐng)域，著重研究了三維可視化建模、基于OpenGL的三維可視化和基于OPC接口系統(tǒng)集成的實現(xiàn)。由于煤礦生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)是一個龐雜的系統(tǒng)，所以本文提出了分層設(shè)計的原則，將系統(tǒng)的

3、設(shè)計和實現(xiàn)分為兩步：首先在系統(tǒng)集成、三維可視化技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一個三維的組態(tài)軟件平臺，然后在三維組態(tài)平臺之上，對煤礦各個子系統(tǒng)進行重新整合，進行二次組態(tài)化開發(fā)，構(gòu)建三維可視化的綜合信息管理系統(tǒng)。利用圖形和動畫易于表達復(fù)雜但精度要求不高的信息的特點，非常直觀地展示煤礦運輸巷道與煤炭生產(chǎn)各個重要環(huán)節(jié)以及礦內(nèi)工作人員活動情況。管理人員可以通過此可視化信息平臺，監(jiān)測井下的各個地點設(shè)備的實時狀態(tài)信息，分析安全生產(chǎn)形勢，在必要的時候做出控制或安

4、全生產(chǎn)調(diào)度，從而提高了生產(chǎn)效率、減少了生產(chǎn)事故。
　　 本文首先簡述了開發(fā)煤礦生產(chǎn)信息系統(tǒng)的背景和意義，分析了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，總結(jié)了煤礦生產(chǎn)信息管理平臺存在的不足，提出了基于OpenGL和OPC技術(shù)的研究方案。
　　 其次，以煤礦生產(chǎn)三維空間實體為對象，對煤礦生產(chǎn)三維可視化建模的關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵算法進行綜合分析和深入的研究。針對煤礦場景三維建模的特點，采取了混合建模的方案和基于TIN(Triangulated Irregu

5、larNetwork，不規(guī)則三角網(wǎng))和ARTP(Analogical Right Triangular Prism，似直三棱柱)的地層、巷道三維集成數(shù)據(jù)模型，并在C++語言的平臺上對其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計；分析了基于OpenGL可視化實現(xiàn)的過程；針對煤礦企業(yè)信息孤島的現(xiàn)象，提出了基于OPC技術(shù)接口級系統(tǒng)集成的方法來實現(xiàn)煤礦異構(gòu)系統(tǒng)無縫鏈接，深入分析了OPC技術(shù)的實質(zhì)和通信邏輯。
　　 第三，分析了組態(tài)系統(tǒng)的功能特點和結(jié)構(gòu)，在Vis

6、ual studio2008平臺上，結(jié)合OpenGL可視化技術(shù)、OPC接口技術(shù)、ActiveX控件開發(fā)技術(shù)，設(shè)計開發(fā)了基于OPC的三維可視化組態(tài)平臺，著重介紹了三維繪圖控制模塊、基于OPC的通訊模塊的程序開發(fā)過程，并詳細說明了實現(xiàn)過程和關(guān)鍵環(huán)節(jié)的程序代碼。
　　 最后，利用三維組態(tài)平臺進行二次開發(fā)，構(gòu)建煤礦生產(chǎn)三維可視化信息系統(tǒng)。介紹了煤礦生產(chǎn)三維可視化系統(tǒng)總體設(shè)計的構(gòu)架和實施方案，以及系統(tǒng)的性能特點、可視化界面的設(shè)計風(fēng)格、界面