煤矿排水三维可视化在线监测系统研究
发布时间：2021-10-12 11:41
煤矿排水系统是煤矿生产六大系统之一,对于确保矿井安全生产起着至关重要的作用。现代化的煤矿一般采用在线监测系统对井下排水设备进行实时监测,目前煤矿排水系统采用的在线监测主要是以“示意图+图例+数据”的方式来显示设备的运行状态,这种监测方式仅能显示设备的运行状况,遮盖了设备运行的姿态信息,缺乏与用户的交互与协作,形象性、感染力不强。本文将虚拟现实与在线监测技术相结合,构建煤矿排水三维可视化在线监测系统。从三维可视化在线监测系统的体系结构、网络构建以及人机交互功能的实现等方面开展研究。主要的研究内容包括:第一,针对现有煤矿排水系统采用的在线监测方式的不足,研究了具有沉浸感和实时交互功能的三维可视化在线监测系统的构建模式。通过对三维可视化在线监测系统的功能架构分析,将系统进行层次划分,实现系统的模块化与集成化。第二,根据煤矿排水系统在线监测的要求,构建多参量在线监测系统,开展多任务实时在线监测技术研究。同步采集排水设备的温度、压力、转速、流量等信息,并通过总线传输到监控终端进行实时显示,实现一定的并行处理功能。第三,提出一种三维可视化在线监测系统的场景建模方法,并开展基于数据驱动的模型交互功能...
【文章来源】：河南理工大学河南省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题概述
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题研究背景
1.2 煤矿排水系统概述
1.2.1 煤矿排水系统的组成
1.2.2 矿用排水泵介绍
1.2.3 离心式水泵的工作参数和控制原则
1.3 研究目的和意义
1.4 国内外相关领域研究现状
1.4.1 虚拟现实技术研究现状
1.4.2 煤矿生产在线监测技术研究现状
1.5 本论文的主要研究内容
2 系统总体方案与结构
2.1 系统研究方案
2.1.1 系统设计目标
2.1.2 开发方案比较与选择
2.1.3 系统环境与开发工具
2.2 系统总体构架
2.2.1 系统层次划分
2.2.2 在线监测系统架构
2.3 系统的工作流程
2.4 本章小结
3 数据采集与网络传输系统
3.1 数据采集系统
3.1.1 数据采集的基本理论
3.1.2 数据采集系统设计
3.1.3 实时多任务处理
3.1.4 数据采集与交互模式
3.1.5 数据显示与存储模式
3.2 网络传输系统
3.2.1 系统通讯协议
3.2.2 监测系统的网络结构设计
3.3 实时数据库的建立
3.3.1 实时数据库的体系结构
3.3.2 实时数据库表的数据结构
3.4 本章小结
4 在线监测系统三维交互显示关键技术
4.1 建模技术
4.1.1 三维建模算法理论基础
4.1.2 三维模型建立
4.1.3 三维模型的优化
4.2 三维模型的真实化处理
4.2.1 三维场景的灯光设置
4.2.2 三维模型的纹理映射
4.2.3 纹理烘焙渲染
4.3 模型的转换与调整
4.4 虚拟场景人机交互环境的实现
4.4.1 WPF中的三维空间
4.4.2 模型动态控制
4.4.3 系统三维漫游
4.4.4 碰撞检测
4.4.5 命中测试
4.5 本章小结
5 三维可视化在线监测系统的实现与测试
5.1 软件环境
5.2 测试硬件平台的搭建
5.2.1 测试系统结构
5.2.2 传感器与信号采集
5.3 在线监测系统测试
5.3.1 实验过程
5.3.2 系统性能测试
5.4 系统测试精度评价
5.4.1 评价方法
5.4.2 评价测试数据
5.4.3 评价结果
5.5 本章小结
6 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于3DMAX和Premiere的煤矿安全培训系统[J]. 王大虎,史艳楠,陈文博. 煤矿安全. 2014(12)
[2]矿井排水系统的优化问题探讨[J]. 操松林,薛胜雄,韩彩红,胡良波. 通用机械. 2014(06)
[3]虚拟现实教学手段在煤矿特种工培训中的应用[J]. 田子建. 工矿自动化. 2013(03)
[4]对当前煤矿安全生产问题的探究[J]. 崔文龙. 科技创新与应用. 2013(02)
[5]碰撞检测在三维场景漫游中的研究与实现[J]. 王良燕,高敏. 微型机与应用. 2012(24)
[6]煤矿自动排水系统的应用[J]. 白晶. 煤矿机械. 2012(08)
[7]虚拟现实技术在美军模拟训练中的应用现状及发展[J]. 安兴,李刚,徐林伟,师颖. 电光与控制. 2011(10)
[8]纹理映射方法研究[J]. 陈芬,李虎军,沈吉锋,朱思瑾. 安徽电子信息职业技术学院学报. 2011(04)
[9]基于PLC矿井排水系统远程自动化控制[J]. 余婷婷,胡杰. 工业控制计算机. 2011(02)
[10]3Dmax技术在虚拟变电站设计中的研究与应用[J]. 贾子维,张哲. 农业科技与装备. 2010(04)
博士论文
[1]基于虚拟现实的航天器手控交会技术研究[D]. 蒋自成.国防科学技术大学 2008
硕士论文
[1]基于模糊神经网络的矿井风机状态监测与故障诊断系统研究[D]. 于会荣.河北工程大学 2013
[2]基于VR的工业机器人运动仿真系统及包围体碰撞检测研究[D]. 边智.天津理工大学 2013
[3]虚拟现实技术在大型煤矿安全中的应用[D]. 李洁琼.安徽理工大学 2012
[4]基于OSG的传感器虚拟实验室的研究[D]. 刘欢.河南理工大学 2012
[5]煤矿井下主排水自控系统的设计[D]. 张莉.重庆大学 2012
[6]基于WPF的港口起重设备3D在线监测系统设计与实现[D]. 刘晓杰.武汉理工大学 2012
[7]矿井通风机监控系统的设计与实现[D]. 顾颖诗.电子科技大学 2012
[8]煤矿巷道虚拟现实系统的研究与开发[D]. 苗保亮.河南理工大学 2011
[9]虚拟现实环境下复杂技能训练系统的研究[D]. 程祥春.浙江工业大学 2011
[10]基于OpenSceneGraph的数字矿井三维可视化系统的研究与开发[D]. 查小菲.河南理工大学 2011
本文编号：3432508
【文章来源】：河南理工大学河南省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题概述
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题研究背景
1.2 煤矿排水系统概述
1.2.1 煤矿排水系统的组成
1.2.2 矿用排水泵介绍
1.2.3 离心式水泵的工作参数和控制原则
1.3 研究目的和意义
1.4 国内外相关领域研究现状
1.4.1 虚拟现实技术研究现状
1.4.2 煤矿生产在线监测技术研究现状
1.5 本论文的主要研究内容
2 系统总体方案与结构
2.1 系统研究方案
2.1.1 系统设计目标
2.1.2 开发方案比较与选择
2.1.3 系统环境与开发工具
2.2 系统总体构架
2.2.1 系统层次划分
2.2.2 在线监测系统架构
2.3 系统的工作流程
2.4 本章小结
3 数据采集与网络传输系统
3.1 数据采集系统
3.1.1 数据采集的基本理论
3.1.2 数据采集系统设计
3.1.3 实时多任务处理
3.1.4 数据采集与交互模式
3.1.5 数据显示与存储模式
3.2 网络传输系统
3.2.1 系统通讯协议
3.2.2 监测系统的网络结构设计
3.3 实时数据库的建立
3.3.1 实时数据库的体系结构
3.3.2 实时数据库表的数据结构
3.4 本章小结
4 在线监测系统三维交互显示关键技术
4.1 建模技术
4.1.1 三维建模算法理论基础
4.1.2 三维模型建立
4.1.3 三维模型的优化
4.2 三维模型的真实化处理
4.2.1 三维场景的灯光设置
4.2.2 三维模型的纹理映射
4.2.3 纹理烘焙渲染
4.3 模型的转换与调整
4.4 虚拟场景人机交互环境的实现
4.4.1 WPF中的三维空间
4.4.2 模型动态控制
4.4.3 系统三维漫游
4.4.4 碰撞检测
4.4.5 命中测试
4.5 本章小结
5 三维可视化在线监测系统的实现与测试
5.1 软件环境
5.2 测试硬件平台的搭建
5.2.1 测试系统结构
5.2.2 传感器与信号采集
5.3 在线监测系统测试
5.3.1 实验过程
5.3.2 系统性能测试
5.4 系统测试精度评价
5.4.1 评价方法
5.4.2 评价测试数据
5.4.3 评价结果
5.5 本章小结
6 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于3DMAX和Premiere的煤矿安全培训系统[J]. 王大虎,史艳楠,陈文博. 煤矿安全. 2014(12)
[2]矿井排水系统的优化问题探讨[J]. 操松林,薛胜雄,韩彩红,胡良波. 通用机械. 2014(06)
[3]虚拟现实教学手段在煤矿特种工培训中的应用[J]. 田子建. 工矿自动化. 2013(03)
[4]对当前煤矿安全生产问题的探究[J]. 崔文龙. 科技创新与应用. 2013(02)
[5]碰撞检测在三维场景漫游中的研究与实现[J]. 王良燕,高敏. 微型机与应用. 2012(24)
[6]煤矿自动排水系统的应用[J]. 白晶. 煤矿机械. 2012(08)
[7]虚拟现实技术在美军模拟训练中的应用现状及发展[J]. 安兴,李刚,徐林伟,师颖. 电光与控制. 2011(10)
[8]纹理映射方法研究[J]. 陈芬,李虎军,沈吉锋,朱思瑾. 安徽电子信息职业技术学院学报. 2011(04)
[9]基于PLC矿井排水系统远程自动化控制[J]. 余婷婷,胡杰. 工业控制计算机. 2011(02)
[10]3Dmax技术在虚拟变电站设计中的研究与应用[J]. 贾子维,张哲. 农业科技与装备. 2010(04)
博士论文
[1]基于虚拟现实的航天器手控交会技术研究[D]. 蒋自成.国防科学技术大学 2008
硕士论文
[1]基于模糊神经网络的矿井风机状态监测与故障诊断系统研究[D]. 于会荣.河北工程大学 2013
[2]基于VR的工业机器人运动仿真系统及包围体碰撞检测研究[D]. 边智.天津理工大学 2013
[3]虚拟现实技术在大型煤矿安全中的应用[D]. 李洁琼.安徽理工大学 2012
[4]基于OSG的传感器虚拟实验室的研究[D]. 刘欢.河南理工大学 2012
[5]煤矿井下主排水自控系统的设计[D]. 张莉.重庆大学 2012
[6]基于WPF的港口起重设备3D在线监测系统设计与实现[D]. 刘晓杰.武汉理工大学 2012
[7]矿井通风机监控系统的设计与实现[D]. 顾颖诗.电子科技大学 2012
[8]煤矿巷道虚拟现实系统的研究与开发[D]. 苗保亮.河南理工大学 2011
[9]虚拟现实环境下复杂技能训练系统的研究[D]. 程祥春.浙江工业大学 2011
[10]基于OpenSceneGraph的数字矿井三维可视化系统的研究与开发[D]. 查小菲.河南理工大学 2011
本文编号：3432508
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