井下物联网数据可视化协同交互处理系统及其处理方法与流程

本发明涉及井下数据处理领域，尤其涉及一种井下物联网数据可视化协同交互处理系统及其处理方法。

背景技术：

1、随着矿山智能化建设和工业物联网的发展，智能传感器、移动终端、控制设备、视频终端、智能终端等越来越多的终端设备接入矿山工业物联网中，并产生了海量数据，这些数据通常具有更加复杂的特性，包含的信息多样化。而传统的矿山工业云平台模式，因为处于数据集中管控计算模式下，矿山现场感知设备与数据中心距离远、网络传输环节多，存在数据传输有延时、数据处理与控制反馈及时性不够、对中央数据处理中心依赖度高等问题。传统模式下，数据传输占用大量的网络带宽资源、中央数据中心需要配置很高的算力资源、作业现场异常情况时得不到及时控制、作业现场人员难以及时掌握区域安全生产状况。因此，传统的云平台模式已经难以满足矿山智能化建设和工业物联网快速发展对数据处理的需求。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：为了解决现有云平台不能满足矿山智能化建设和工业物联网快速发展对数据处理的需求的技术问题，本发明提供一种井下物联网数据可视化协同交互处理系统，能够满足矿山智能化建设和工业物联网快速发展对数据处理的需求。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种井下物联网数据可视化协同交互处理系统，包括：构建以边缘为核心的“云、管、边、端”四层架构；

3、“云”是指以智能矿山基础信息平台为中台底座，在云上部署有多种微服务，云上具备hmi动态组态模块，用以形成hmi可视化规则；

4、“管”是指网络管理，是边和云之间的数据传输通道；

5、“边”是指位于井下的边缘设备，是在靠近端侧设备或数据源头的网络边缘侧提供边缘智能服务，通过网络将微服务和hmi可视化规则输入至边缘设备；

6、“端”是指数据感知和执行的井下传感设备，实现对井下运行环境、设备状态、人员以及移动车辆位置信息的感知；

7、其中，所述边缘设备包括边缘计算模块和hmi动态解析模块；

8、所述边缘计算模块用以解析所述微服务，并运行解析后的所述微服务，实现对感知数据处理；

9、所述hmi动态解析模块用以解析hmi可视化规则，实现可视化监控及对端侧设备的控制，并将边缘计算模块处理的结果和采集的实时信息传输至所述智能矿山基础信息平台，实现与云上的多元融合信息进行可视化协同交互。

10、进一步，具体地，所述hmi动态组态模块包括：

11、可视化图形编辑器，具有可视化的人机交互界面，用以通过对所述人机交互界面上的组件进行调整和属性的设置，对所述人机交互界面进行布局和配置；

12、属性编辑器，用以对所述组件的属性进行配置；

13、事件配置器，用以配置所述组件的交互逻辑；

14、数据绑定模块，用以将云上的业务数据与所述人机交互界面进行关联，实现动态数据展示；

15、配置文件生成器，用以将在可视化图形编辑器中配置的界面信息生成配置文件，生成的所述配置文件为所述hmi可视化规则；

16、界面预览和测试模块，用以验证配置的界面效果和功能。

17、进一步，具体地，所述边缘计算模块包括：

18、微服务管理和调度单元，用以管理和控制所述微服务，使所述微服务根据需求运行和协同工作；

19、安全与权限管理单元，具有安全认证、数据加密以及访问控制的机制，用以保护数据和所述微服务的安全；

20、任务调度和资源优化单元，用以根据所述边缘设备的资源，建立优先级任务；

21、设备监控和管理单元，用以监控所述边缘设备的状态、负载和性能指标，实现故障诊断和资源调整；

22、设备运维和远程管理单元，用以自动运维和远程管理所述边缘设备。

23、进一步，具体地，所述hmi动态解析模块包括：

24、hmi界面解析器，用以根据解析引擎解析所述配置文件，并对所述解析结果格式转换；

25、组件生成器，用以获取转换后的解析结果，基于转换后的解析结果生成界面组件；

26、布局管理器，用以管理界面组件的布局，确定界面组件的位置和大小，形成最终的界面布局；

27、交互管理器，管理界面组件的交互逻辑，用以基于解析结果中的交互配置，在界面组件添加相应的事件监听器，根据配置的交互逻辑处理用户的操作；

28、数据绑定单元：用以将边缘设备的数据源与界面组件进行绑定关联，实现数据的实时更新和展示。

29、进一步，具体地，所述微服务包括：

30、数据采集驱动微服务，用以在所述边缘设备上与所述井下传感设备通信和原始数据采集；

31、数据预处理微服务，用以对采集到的原始数据进行预处理；

32、数据处理算法微服务，提供多种数据处理算法，在所述边缘设备实现智能化的数据处理和决策；

33、数据存储微服务：用以将处理后的数据存储到本地存储模块、或远程的存储介质；

34、数据发布与订阅微服务：用以发布处理后的数据，以及通过订阅实现异步数据传输和协同。

35、进一步，具体地，网络包括设置在井上的地面交换机以及设置在井下的多个环网交换机，其中，至少一个环网交换机与井上的地面交换机通信连接，相邻环网交换机之间通信连接。

36、一种采用如上所述的井下物联网数据可视化协同交互处理系统的处理方法，所述方法包括：

37、s1，将云上部署的多种微服务以及形成的hmi可视化规则通过网络传输至所述边缘设备；

38、s2，所述边缘设备分别对所述微服务和所述hmi可视化规则解析；

39、s3，所述边缘设备基于解析后的所述hmi可视化规则，实现可视化监控及对端侧设备的控制；

40、s4，井下传感设备获取边缘设备的控制信号，所述井下传感设备对井下运行环境、设备状态、人员以及移动车辆位置信息的感知，将感知的原始数据传输至所述边缘设备；

41、s5，所述边缘设备运行解析后的微服务，对所述原始数据进行采集、处理、存储以及发布；

42、s5，所述边缘设备将处理的结果和采集的实时信息传输至所述智能矿山基础信息平台，实现与云上的多元融合信息进行可视化协同交互。

43、进一步，具体地，在所述步骤s3中，所述边缘设备对井下传感设备进行可视化监控。

44、进一步，具体地，所述智能矿山基础信息平台还向所述边缘设备发送控制指令以及数据查询指令。

45、本发明的有益效果是，本发明的井下物联网数据可视化协同交互处理系统将数据采集、运算、存储和分析、可视化监控功能从井上矿山工业云平台分级迁移至边缘设备上，以提供更快的响应和更高效的数据处理，实现数据分级处理。通过hmi动态组态模块，用以形成hmi可视化规则并下发到边缘设备，由边缘设备提供轻量级hmi解析服务，实现边缘端的对端侧设备可视化监控，提高边缘设备的软件维护便捷性，同时，边缘设备将数据处理结果和实时信息传输至云上，实现矿井融合信息可视化协同交互，便于云上实现对矿山基础信息的综合分析和决策支持，提升矿山运营的效率和安全性，能够满足矿山智能化建设和工业物联网快速发展对数据处理的需求。