煤矿数据的移动化研究

兖矿集团信息化中心 王 斌 彭继国 杨 林

煤矿数据的移动化研究

兖矿集团信息化中心 王 斌 彭继国 杨 林

随着移动网络和移动终端的发展，煤矿中的生产数据、监控数据也需要满足移动化的要求。本文分析了煤矿中数据的种类，结合HTML5技术，研究了不同种类数据的移动化方法。

移动化；HTML5；数据发布

一、引言

为了满足煤矿安全生产的需要，煤矿建设了安全监控系统、束管系统、人员定位系统、排水系统、视频监控系统、应急广播通讯系统等。但现有系统需求固定的办公环境，不能实时查看数据。随着智能手机、平板电脑的普及和3G通讯技术的推广，煤矿业务信息处理要从固定办公环境向固定/移动融合办公环境发展。因此要研究煤矿数据的移动化方法，使信息化建设模式变得更加灵活方便，满足人员在出差、外出、休假，或是某些突发性事件时，与单位信息体系的全方位顺畅沟通。

目前的移动化方法都是针对Android和IOS分别开发独立的系统。由于不同操作系统的开发方式不同，显示方式不同造成了两者的内容和效果不完全一致。HTML 5这一新技术的出现为煤矿数据的移动化提供了新的方法和思路。通过HTML 5实现跨平台的数据展示，不需要修改即可部署在Android、IOS、Windows Mobile等目前流行的移动设备操作系统中，减少了开发成本，提高了开发效率。同时利用HTML 5提供的丰富的动画功能和3D展示功能，实现WEB组态和3D数据展示。

二、煤矿的数据种类

通过对煤矿中现有系统的分析，把煤矿中数据分为三类：

1.经调数据、生产数据

这类数据以表格数据和列表数据为主，显示煤矿的生产、经营情况。如生产日报、销售日报、进度日报等。

2.Intouch组态

用图形的方式展示生产流程、设备状态等。

3.设备和环境的3D展示

把矿井环境和设备3D化，提供了更加直观和真实的数据展示。

三、HTML5关键技术

（一）HTML5简介

HTML5是最新的HTML标准版本，大部分浏览器尤其是移动设备操作系统中的浏览器都已经支持HTML5技术。HTML5强化了Web网页的表现性能，并且追加了本地数据库、在线监测等Web应用的功能。HTML5技术的多种新特性和跨平台特点正迎合了移动平台多样性的需要，使用HTML5技术将使快速开发各种移动互联网应用成为可能，从而更好地促进了移动互联网的发展和移动应用的推陈出新。

（二）WebSocket

WebSocket是HTML5开始提供的一种浏览器与服务器间进行全双工通讯的网络技术。它使客户端浏览器具备像 C/S 架构下桌面系统的实时通讯能力。 浏览器通过 JavaScript 向服务器发出建立WebSocket 连接的请求，连接建立以后，客户端和服务器端就可以通过 TCP 连接直接交换数据。当服务器中数据发送变化时，服务器能够把变化的数据主动推送给客户端浏览器，不需要客户端使用HTTP请求获取服务器数据。在数据发布系统中用于服务器和浏览器之间的双工通讯，保证数据的实时刷新。

（三） Canvas

Canvas（画布）是HTML5中新增的重要标签，用来进行绘制图形，绘制游戏的图案或者其他图形图案，允许使用脚本动态渲染点阵图像。简单来说，Canvas允许在HTML5中，使用Javascript去绘制任何图形，包括文字，图片、线、点、各种形状等。使用Canvas可以创建丰富的图形引用，利用Canvas可以实现Web组态系统。在数据发布系统中用于数据的图形展示和图形的绘制。

（四） WebGL

WebGL是一种3D绘图标准,为HTML5 Canvas提供硬件3D加速渲染。通过WebGL可以借助系统显卡来在浏览器里更流畅地展示3D场景和模型，还能创建复杂的导航和数据视觉化。WebGL完美地解决了现有的Web交互式三维动画的两个问题：第一，它通过HTML脚本本身实现Web交互式三维动画的制作，无需任何浏览器插件支持；第二，它利用底层的图形硬件加速功能进行的图形渲染，是通过统一的、标准的、跨平台的OpenGL接口实现的。

四、使用HTML5实现煤矿数据的移动化

通过对煤矿中数据的分类和HTML5中技术的分析，可以实现数据发布系统、Web组态系统和3D数据展示系统。

（一） 数据发布系统

jQuery Mobile是基于HTML5的移动开发平台，提供了可触摸的用户界面和导航系统。jQuery Mobile不仅提供了一个完整统一的移动UI框架，还支持主流的手机、平板、台式电脑等平台。

只需要使用代码引用jQuery Mobile的样式和框架文件，就可以制作移动风格的应用程序。

之后页面中加入的导航列表、按钮、数据列表等内容，将以统一的风格显示。

数据发布系统架构如图1所示：

图1　煤矿移动数据发布系统架构

系统共分为三层：

1.数据采集层：这部分的主要功能是提供系统所需要的数据。从煤矿中采集数据，主要数据来源是煤矿中已经部署的各生产系统。

2.数据处理层：该层提供了四种功能。数据封装将从数据采集层获取的文本数据进行分析、提炼和数据格式的封装提供给用户展示层显示；报警推送接收报警信息（如瓦斯浓度超限、设备断电等关键报警）并主动推送给用户展示层；后台管理为用户展示层提供权限管理和系统模块管理，使用户只能使用自己职责范围内的功能。

3.数据展示层：即移动客户端，表现形式为数据列表界面。用户通过这个界面查看数据。数据展示层向数据处理层请求数据，数据处理层接受这个请求后将请求的数据返回给客户端，客户端将数据展示给用户。

（二） Web组态系统

利用HTML5技术借助浏览器的支持，在客户端实现数据的绘制。服务端主动提供数据，数据源可以是数据库，OPC等。服务端把这些数据预处理为定义好的JSON格式，依靠Web Socket服务器,向客户端主动推送数据。浏览器接收服务端的数据后使用HTML5提供的绘图技术Canvas渲染出对应的图形。由于图形的绘制是基于浏览器的，所以这种方式可以跨平台使用，对于智能手机和平板电脑，只要系统中安装有支持HTML5的浏览器就可以绘制图形。

Web组态系统功能，系统收集、整理矿山物联网中环境监测系统、皮带监测系统、工况监测系统、通风系统、压风系统、排水系统和提升系统中的监测数据，对数据进行整理、统计后使用数据图形、实时曲线、历史曲线、数据报表等方式展示这些数据。

1.图形编辑器：原有监测系统中的内容随着时间发生变化，Web组态系统中也需要随着变化。因此需要在线的图形编辑功能，在浏览器中直接编辑组态图形，方便系统的维护。根据煤矿业务需求实现了各种矿井设备图形在Web 浏览器中的连接、移动、添加和删除等编辑功能。当组态界面需要修改时，可以直接在浏览器中使用图形编辑器修改。

2.图形展示：以图形的方式展示监测系统的数据，展示内容与原监测系统内容一致。

3.实时曲线：以曲线的方式展示离散类型的数据；以柱状图的方式展示布尔型的数据。数据刷新间隔为5秒。

4.历史曲线：查询某段时间内某个测点的历史曲线。

5.历史数据查询：查询某段时间内某个测点的历史数据，以列表的方式展示。

图2　机房3D效果

（三） 3D数据展示

采用Three.js在Web中展示3D模型。Three.js是一个 3D JavaS-cript 库，它封装了底层的图形接口，用简单的代码实现三维场景的渲染，同时支持导入其它3D建模软件（3D max、Sketchup等）生成的模型。可以使用Sketchup生成环境和静态设备的3D模型，Three. js直接导入这些模型，并在Web中显示。需要动态展示的部分，使用Three.js动态生成，形成动态的效果。

如图2所示，机房的环境（布局，机柜等）是3D建模软件中编辑，并由Three.js导入到Web中，机柜中的服务器、服务器状态等是根据后台数据动态的生成。生成后可以直接在浏览器中查看，即能够在PC、Android系统和IOS系统中查看。

五、总结

本文研究了煤矿数据的移动化方法：基于HTML5的煤矿数据移动化。该方法基于浏览器的支持，通过使用HTML5中的Canvas，通过Javascript实现具体的数据图形的绘制，实现了煤矿中数据的发布展示。系统具有良好的跨平台特性，只需在服务器中部署，就能够在电脑、智能手机、平板电脑中使用，减少了系统的重复开发，节约了时间和资金，利于系统的维护。

[1]赵越,陈志伟.大数据量科学计算数据的动态Web可视化[J].现代计算机,2012(5).

[2]吴雷,张福庆.基于HTML Canvas的WebGIS客户端技术研究[J].地理信息世界,2009,7(3):78-82.

[3]杨恒,徐学洲.基于SVG的Web页面动态刷新[J].微机发展,2005(16).

[4]徐卓揆.基于HTML5、Ajax和Web Service的WebGIS研究[J].测绘科学,2012(1):29-34.

王斌（1983—），男，山东邹城人，硕士，兖矿集团信息化中心自动化部工程师。