[发明专利]一种VR与AR分布式协作的综采工作面智能监控系统

说明书

本发明涉及一种VR与AR分布式协作的综采工作面智能监控系统，该系统包括综采工作面物理子系统、综采工作面井上VR监控子系统、综采工作面井下AR监控子系统和通用高效可扩展异步网络框架；井上VR监控子系统用于展示井下工况和设备状态，对综采工作面运行情况进行把控；井下AR监控子系统通过佩戴头戴式AR设备呈现人眼无法直接获取的信息，深入感知综采工作面的局部运行情况；井上VR监控系统与井下AR监控系统可在通用高效可扩展异步网络框架下完成对综采工作面物理子系统的分布式协作监控；本发明可进一步扩充和完善综采工作面智能监控体系，形成兼顾综采工作面局部与整体、虚实融合的全时空三维可视化监控技术架构，为煤矿智能化发展赋能。

技术领域

本发明涉及综采工作面智能监控技术领域，尤其涉及一种VR与AR分布式协作的综采工作面智能监控系统。

背景技术

煤矿智能化已成为煤炭工业高质量发展的核心技术支撑与煤炭工业转型升级的核心驱动力，应用新一代信息技术、智能制造技术和人工智能技术建设智能化矿山，已成为行业共识。

在煤矿生产系统中，综采工作面是最基本的生产单元，也是生产的第一现场，其生产过程复杂、装备群规模庞大、作业环境恶劣。因此，综采工作面运行状态实时监测与精准反向控制对实现煤炭安全、智能、高效、绿色开采具有重要意义。

传统综采工作面智能监控方式主要包括视频监控与二维组态监控。视频监控采用可见光摄像机对综采装备运行状态、工作面环境等进行监测，是当前综采工作面智能化开采远程监控最主要的途径。

授权公告号CN102291575B公开了一种“智能化综采工作面视频监控系统”，通过视频采集系统获得综采工作面实时视频图像，通过视频传输系统将视频信号传送至地面监控中心，地面显示系统能自动显示采煤机所在位置的视频图像，也可任意调取任意摄像机的实时图像。

二维组态监控系统可以读写不同类型的PLC、智能模块和板卡，采集综采工作面现场的运行状态数据，并以图线、图表、二维动画等形式进行展示，同时通过控制系统进行远程控制。

但上述方案采用网络摄像机获得现场视频信号，成像效果易受井下低光照度、高粉尘等恶劣环境影响。且综采工作面空间狭长，摄像机安装位置低，存在监控死角，无法获得工作面全景。

公开号CN110209088A公开了一种“一种基于HTML5的组态监控系统和方法”，使用采集设备采集煤矿生产过程中的各项过程参数，使用二级采集服务器将各项参数转换为具有统一格式的信息，经一级采集服务器转发至主服务器对过程参数信息进行处理、生成可视化数据并通过HTML5进行web发布。

随着相关研究的深入，除视频监控与二维组态监控外，虚拟现实、增强现实等三维可视化技术展示出其强大的优势，逐步在透明化矿山建设中占据重要的地位，为综采工作面智能监控提供了虚拟监控的新解决方案。

但上述方案主要通过可视化数据与监测曲线实现对综采工作面运行状态的展示，表现形式较为单一，缺乏与综采工作面实体的动态融合，在直观性上存在不足。

授权公告号CN109268010B公开了一种“一种虚拟现实矿井综采工作面的远程巡检干预方法”，利用多种虚拟现实人机交互手段与虚拟人机交互界面进行虚拟操作，将虚拟操作转化为现实指令并接入集中控制中心进行真实设备的操作，并对真实的综采工作面实时运行工况进行真实呈现，进而进行监控。

但在上述方案中，VR虚拟三维可视化场景与装备运行状态数据信息呈割裂状态，且以传感器数据作为单一监测数据源，对真实场景的感知存在局限。