基于MapX和VS2010的露天矿疏干集控系统的实现

李玲玲 何 帅

(1.辽宁水利职业学院；2.煤科集团沈阳研究院有限公司)

基于MapX和VS2010的露天矿疏干集控系统的实现

李玲玲1何 帅2

(1.辽宁水利职业学院；2.煤科集团沈阳研究院有限公司)

在VS2010开发环境下,利用 GIS开发工具MapX组件,实现露天矿疏干集中控制。系统远程采集疏干泵站的模拟量、开关量信息,实时对水泵的运行状态进行掌控,达到现场无人控制、节约资源配置的目的,也为露天矿数字化建设奠定了基础。

GIS MapX VS2010 露天矿 疏干集控系统

MapX是美国MapInfo公司在其DataMap可视化地图组件基础上向用户提供的ActiveX控件产品,能真正实现了以OCX方式将对象连接与嵌入式OLE的地理信息系统应用开发，能在VS2010,PB等可视化开发环境中为研发人员提供一个快速、易用、功能强大的地图化组件。应用MapX便于实现地理编码、数据可视化、专题分析,地理查询等丰富的地图信息系统功能[1]。

露天矿地下水丰富的地区,矿区疏干排水工程一直是生产安全工作重点,疏干排水集中控制系统[2-3]的研发能够对疏干井内各水泵实现远程控制和监测,实时掌握水泵的运行参数,减少现场人员的作业量,降低人员成本,同时也提高了工作效率，也为数字化矿山系统建设[4]奠定了基础。

露天矿疏干集中控制系统可以直观的了解每一个泵站每一台水泵的运行状态,泵站所处地理位置,水泵管路间的联系等信息。目前VS2010作为面向对象可视化开发工具应用非常普遍,可实现将MapX控件加入窗体,生成标准的Windows操作界面,降低了软件的开发和维护成本,也方便用户接受与使用。本文将VS2010与MapX结合,实现露天矿疏干集控系统的地图显示构架、地图控制、数据管理、数据分析等功能。

1 系统基本结构设计与实现

基于MapX组件的露天矿疏干集中控制系统构架如图1所示。依托GPS模块采集当地经纬度信息,将采集到的各模拟量、开关量数据远程传输到监控中心,监控中心有固定IP服务器负责与采集终端建立通信链路,通信采用TCP/IP模式,软件部分接到终端上传的数据后,对数据进行解析并直接显示到地图窗口。依据采集数据信息,对集控系统中各泵站参数显示、故障分析等。同时数据保存到SQL数据库中,地图显示所需的信息直接存储在本地,无需连接地图服务器。

图1 基于MapX露天矿疏干集中控制系统构架

1.1 通信模块

采用GPRS通信技术。GPRS是一种基于包的无线通讯服务,将通讯速率从56 kbps一直上升到114 kbps,并且支持计算机和移动用户的持续连接。GPRS通信模块安装在各监控子站,集成在MCU中。通信模块是建立监控中心与现场远程通道的桥梁,采集的基础数据通过此桥梁远程交互,达到在监控中心能够实时显示现场数据的目的。

数据以TCP/IP协议进行透明传输,GPRS包服务的花费较少。信道是共享使用的,需要的时候才有包产生，以节省很多资源使用户访问整个网络,按流量计费,传输数据量不大,非常经济实惠。基于TCP/IP通信系统通信协议,传输数据协议由帧头、帧长、标识字,采集数据链表、帧尾组成。TCP/IP 定义了数据采集终端如何连入Internet,以及数据如何在它们之间进行传输的接口。

GPRS通信平台具有非延时性好、通信质量可靠、流量小，通信资费低等特点,能够在使用最低费用的情况下,实现露天矿疏干排水集中控制系统的建设。同时随着4G网络建设的日益完善,基于4G无线传输方式的疏干排水集控系统在露天矿越来越显示出其优势,并将成为终端通信的主要方式。

1.2 数据采集终端

终端的研发是现场数据采集的基础,现场信号采集包含模拟信号量、数字信号量和继电器控制量,这就要求数据采集终端要将这些采集信号进行集成,并将通信模块嵌入以便于数据的远程交互。数据采集终端能够采集8路模拟量信号,支持0～5 V的电压信号或4～20 mA电流信号,模拟量通道实现水泵电流、电压值的采集。终端设计8路开关量通道,采集OC门输出或无源干结点或高低电平,开关量通道实现水泵的运行状态、故障信息的采集。终端设计三路继电器控制通道,接口中 K1、K2、K3对应继电器通道1到3,每一路继电器通道有3个接口。当要控制的设备为正常闭合状态时,就将设备的信号线连接继电器的常闭口,设备地线连接继电器的公共口；当要控制的设备为正常断开状态时,就将设备连接继电器的常开口和公共口。

1.3 MapX系统集成

监控平台采用Visual 2010开发,数据库平台采用SQL Server2008。在VS2010中创建MapX对象,通过MapX实时显示终端采集数据,在地图窗口对相应泵站进行参数变化显示,对有故障的泵站,还需要进行颜色的切换以便于区分。基于MapX和VS2010进行系统地图相关内容的开发,用简短的代码就能够实现复杂的功能。

在进行MapX控件的调用时首先要进行公有变量定义：

CMapX MapXObj;∥MapX控件对象

CMapXRectangle Rect;∥创建一个CMapXRectangle对象

CMapXCoordSys CurrentCoordsys;∥创建一个CMapXCoordSys对象

CMapXLayer m_Selectlayer;∥选中图元所在图层

1.3.1 生成地图

#define MAIN_MAP_NAME_T(“最终GST1.GST”) ∥地图层名

MapXObj.SetGeoSet(MAIN_MAP_NAME);∥指定地图集

MapXObj.SetTitleText(_T(“”));∥指定题目

1.3.2 设置nonearth(meters)坐标系

显示地图为通过mapinfo转换的DXF图层制作的GST格式地图,同时显示矿区坐标。

∥设置VARIANT MapUnit变量的格式

MapUnit.vt=VT_I4;

MapUnit.lVal=miUnitMeter;

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

∥设置VARIANT MaPBounds变量的格式

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);∥设置坐标系

MapXObj.SetNumericCoordSys(CurrentCoordsys.m_lpDispatch);

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

1.3.3 设置绘图工具栏

系统在进行泵站添加、删除、修改时,需要建立快捷绘图工具栏,MapX很简单的实现了此功能。

∥自定义工具

#define miAddSymbol2 7 ∥添加水泵

#define miMoveSymbol 5 ∥移动标水泵

#define miSearchPump 8 ∥查询水泵

#define miDeletePump 9 ∥删除水泵

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

为了使系统更加人性化,需要设置常用便捷操作,如滚轮动作、地图缩放等操作。MapXObj.SetMousewheelSupport(miFullMousewheelSupport);∥支持滚轮动作。

1.4 系统软件功能

①通过选择泵站图标,显示泵站的实时信息,包括状态信息、电压电流值信息、设备的过流、断相、欠压等；②当电机出现故障时,界面上显示相应的故障图标,提供声音报警，同时水泵接触器断电以保护水泵；③电机工作状态模拟图示、运行参数实时显示；④远程控制开、停疏干泵电机；⑤故障短信报警，当水泵出现故障停机时,将报警信息发送到相应的手机终端；⑥基本参数设置功能；⑦监控界面以电子地图的方式显示露天矿疏干线路图,显示泵站位置,能够进行地图的缩放、平移、漫游操作。

2 系统使用效果

基于MapX和VS2010的露天矿疏干集控系统,实现了对水泵实时监控(工作电流、电压等状态)及远程控制,MapX控件实现疏干地理信息的显示、增删以及缩放等操作,还可实现对疏干地理信息数据的属性进行查询与分析等。与常规地理信息显示方式相比,该系统能更加快速地对数据进行分析与查询,节省维护成本。

该系统应用于某露天矿现场,对现场的3个泵站进行控制。从系统运行情况分析,数据采样间隔为10 s、丢包现象很少；控制水泵启停时间1～2 s,控制准确、迅速,运行稳定,未出现系统中断现象。该系统具备高可靠性,在满足实际生产需求的基础上,提高了系统的自动化水平。

[1] 吴信才．地理信息系统设计与实现[M]．北京：电子工业出版社,2002．

[2] 何 帅,刘建宇．基于GPRS/GIS的露天矿疏干排水集控系统[J]．现代矿业,2014(8)：181-182.

[3] 蒋彦国.数字化疏干排水集控系统的研究与应用[J] .煤矿机械,2011,32(2)：206-208

[4] 吴立新．数字矿山技术[M]．长沙：中南大学出版社,2009．

2015-02-09)

李玲玲(1983—),女,硕士,110122 辽宁省沈阳市沈北新区虎石台街道建设南一路。