[發明專利]一種面向余熱發電的三維動態監控系統的建立方法

在審

• 申請號: 201710011802.6
• 申請日: 2017-01-06
• 公開（公告）號: CN106842983A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 寇念澤;王直杰;孔維健;楊洪海
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 翁若瑩,吳小麗

技術領域

本發明涉及一種面向余熱發電工業過程的三維動態監控系統的建立方法，屬于虛擬技術監控系統技術領域。

背景技術

冶金流程燒結工序能耗約占鋼鐵企業總能耗的9％～12％，其排放的余熱約占燒結總能耗熱能的50％。燒結礦在冷卻過程中，通過冷卻機空氣帶走的熱量占燒結總能耗的30％左右。回收利用這部分熱能，對燒結工序的節能降耗具有舉足輕重的作用。目前，大部分鋼鐵企業都在考慮用余熱發電節能工藝，來進一步降低燒結能耗。

由于計算機技術、網絡技術儀表技術等的迅速發展，使工業控制技術發生了空前的變化，一系列技術已廣泛地應用在工業控制上，如現場總線、無線通訊智能控制、基于Web的三層或多層B/S監控模型等。針對冶金、化工等企業數據測點分散的特點，用智能數據采集前端實現生產數據的實時數據采集，并用現場總線通計網絡將現場采集前端連接起來構成數據采集網絡，通過網絡接口將實時生產數據傳送到工廠管理網絡中，從而構成一個完整的生產調度分布式監控系統，可大大改善生產調度手段，提高工廠管理水平。

虛擬現實技術是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統，它利用計算機生成一種模擬環境，是一種多源信息融合的交互式的三維動態視景和實體行為的系統仿真，使用戶沉浸到該環境中去。虛擬現實技術是仿真技術的一個重要方向，是仿真技術與計算機圖形學、人機接口技術、多媒體技術、傳感技術、網絡技術等多種技術的集合，是一門富有挑戰性的交叉技術、前沿學科和研究領域。

監控是一門涉及到多學科的交叉性科學，它包括計算機、控制、仿真、通訊、圖像處理等多學科，其中任何一門科學研究的突破，都會給監控系統的建立帶來新的發展。虛擬現實是人們通過計算機對復雜數據進行可視化操作與交互的一種全新方式，與傳統的人機界面以及流行的視窗操作相比，虛擬現實在技術思想上有了質的飛躍，它為監控系統提供了一種全新的實現途徑。將虛擬現實技術應用到監控系統中，可以構造一個形象直觀、實時性好、具有較強機器智能特點的虛擬三維動態監控系統。

發明內容

本發明要解決的技術問題是如何將虛擬現實技術應用到監控系統中，以模擬余熱發電工業過程，提供一種可對余熱發電生產過程進行模擬和再現的三維動態監控系統，加深操作人員對實際過程與環境的認識。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供一種面向余熱發電的三維動態監控系統的建立方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：對前臺余熱發電工業過程中的各實驗對象和場景進行三維虛擬設計與實現；

步驟2：建立后臺余熱發電工業過程的數據模型，完成整個余熱發電工業過程的數據計算和分析；

步驟3：在前臺余熱發電工業過程的各實驗對象和場景的相應位置設置采集參數輸入界面、預測指標輸出界面、實時曲線顯示界面，將采集參數輸入界面通過數據傳遞組件與后臺余熱發電工業過程的數據模型的相應輸入參數建立聯系，將預測指標輸出界面、實時曲線顯示界面通過數據傳遞組件與后臺余熱發電工業過程的數據模型的相應輸出參數建立聯系；當輸入的監控參數實時變動時，余熱發電工業過程所控制的過程指標變量會隨之實時計算并在前臺實時顯示。

優選地，所述步驟1中，前臺余熱發電工業過程中的實驗對象包括熱燒結礦輸送裝置、燒結礦破碎機、豎式冷卻爐、鼓風裝置、旋轉排礦閥、冷燒結礦輸送裝置、除塵器、引風機、余熱鍋爐、汽包、除氧器、壓力閥門、汽輪發電機。

優選地，所述步驟1的具體實現方法如下：

步驟1.1：選取余熱發電工藝設備的基本截面進行草繪，利用幾何構型的方式建立余熱發電工藝設備各部件的外觀屬性；

步驟1.2：綜合已有的圖像信息和圖形信息，布置一個三維虛擬工業過程平臺場景；根據真實的余熱發電生產過程設備的位置、大小、遮擋關系，制作熱燒結礦輸送裝置、燒結礦破碎機、豎式冷卻爐、鼓風裝置、旋轉排礦閥、冷燒結礦輸送裝置、除塵器、引風機、余熱鍋爐、汽包、除氧器、壓力閥門、汽輪發電機的三維模型；

步驟1.3：將步驟1.2中制作的所有三維模型配合三維實驗室地形擺放到場景中，攝像機正對整個三維模型場景，并將整個三維場景囊括進攝像機鏡頭中；

步驟1.4：在虛擬余熱發電工藝過程場景中，制作監控余熱發電生產過程中燒結礦傳送速度、破碎機轉動速度、鼓風裝置轉動速度、高低壓蒸汽參數、余熱鍋爐參數的腳本；鼠標左鍵控制場景攝像機旋轉腳本；鼠標滾輪控制場景的放大縮小、場景攝像機的上下移動腳本；參數傳遞控制三維模型位置、方向、刪除、添加腳本：文本框顯示腳本。