1、第 31 卷 第 4 期 2023 年 8 月Vol.31 No.4Aug.2023电脑与信息技术Computer and Information Technology文章编号：1005-1228（2023）04-0093-04矿用设备组态化开发平台技术研究张境麟，姚钰鹏（北京天玛智控科技股份有限公司，北京 100013）摘要：随着煤矿智能化建设能力的提高，矿井设备智能化面临着矿井环境差异化和设备功能定制化需求，研究相关技术需要投入大量科研技术力量。为解决设备智能化建设研发投入多、周期长的困境，提出一种组态化解决方案，研究矿用设备组态开发相关的应用技术。基于矿用设备的工作原理、业务功能和设备集
2、群管理需求，研究不同层级的组态开发技术方案，设计组态配置开发软件，输出组态配置文件，实现设备系统运行态的业务功能。研究组态平台技术，设计满足不同矿用设备系统业务功能的组态开发软件集成平台，将矿用设备组态软件有机集成，实现设备和设备系统组态化配置开发。使用组态平台技术，实现矿用设备和系统智能化功能的无代码开发，极大提升业务需求的技术实现效率。关键词：矿用设备；组态平台；功能层级；无代码开发中图分类号：TP311文献标识码：AResearch on Configuration Development Platform Technology for Mining EquipmentZHANG Jin
3、g-lin,YAO Yu-peng（CCTEG Beijng Tianma Intelligent Control Technology CO.,LTD,Beijing 100013,China）Abstract：With the improvement of the intelligent construction capacity of coal mines,the intelligent construction of mine equipment is facing the demand for differentiation of mine environments and cust
4、omization of equipment functions.Research on related technologies requires a large amount of scientific and technological investment.To solve the problem of high investment and long cycle in the development of intelligent equipment,a configuration solution is proposed to study the application techno
5、logies related to the configuration development of mining equipment.Based on the working principle,business functions,and equipment cluster management requirements of mining equipment,research different levels of configuration development technology solutions,design configuration development softwar
6、e,output configuration files,and achieve business functions of equipment system operation.Research configuration platform technology,design a configuration development software integration platform that meets the business functions of different mining equipment systems,organically integrate mining e
7、quipment configuration software,and achieve configuration development of equipment and equipment systems.Using configuration platform technology to achieve codeless development of intelligent functions for mining equipment and systems,greatly improving the technical implementation efficiency of busi
8、ness requirements.Key words:mining equipment;configuration platform;functional hierarchy;codeless development收稿日期：2023-05-04作者简介：张境麟（1994-），男，河北涿州人，研究实习员，硕士，从事煤矿智能化软件技术和设备研究。随着经济复苏，煤炭开采量逐年上升，煤炭对中国经济发展的作用更加凸显1。现代煤炭生产正在从自动化进入智能化阶段，煤矿智能化建设不断向纵深推进，矿用设备智能化是最关键的环节2。最近 5 年的智能化建设探索，已经很大程度提升了矿用设备应用能力，但仍处于智能化
9、的初期阶段，主要装备系统仍采用定制化开发适配方案3，当环境条件变化较大时，装备系统无法适配应用4。组态化是装备系统智能化的更高阶段5，在制造行业中取得了广泛的应用。将组态技术引入矿用设备行业，使装备系统具备动态配置调整的能力，对于开采环境和工艺变化，组态平台可以进行业务功能二次配置开发，达到与装备系统DOI:10.19414/ki.1005-1228.2023.04.017电脑与信息技术 2023 年 8 月94定制化开发水平。具备功能层级配置开发的能力，是矿用设备系统高级智能化的标志6。组态（Configuration）技术是一种非计算机语言编程技术，基于图形化和表单化设置开发应用功能。组态
10、平台由组态底层技术和应用逻辑技术两部分组成，组态底层技术是组态平台配置开发功能实现的基础，应用逻辑技术研究矿用设备功能，按业务功能拟合为配置开发的层级功能。按照智能化系统功能层级划分，由宏观到微观分为矿用设备系统间联动层级、设备系统层级、智能化功能层级、基本功能层级、功能元素层级五层，组态平台通过表单数据或者图形开发的方式研究应用逻辑技术，搭建智能化矿用设备系统。功能元素作为最小的程序或业务逻辑单元，提供数据、通信协议、传感设备、驱动协议等组态基础元素。组态平台开发具有实时性、响应快速的特点7，极大的提升矿用设备系统功能二次定制化开发的能力。文章所述矿用设备组态化开发平台技术研究，重新设计矿用
11、设备软件，将设备软件底层和业务功能层解耦。将设备功能抽象为设备的最小业务逻辑单元，基于逻辑单元组合和叠加完成业务功能的配置。设备软件具备组态配置文件解析功能，实现设备运行态功能。矿用设备组态化开发平台可依托 web 端、移动端和客户端等实现。组态平台可以快速开发现场业务需求，由业务管理人员开发矿用设备功能，更加准确的把握装备工艺的智能化提升，促进煤炭产量提升，提高煤矿智能化建设水平。1组态化平台研究1.1方案概述矿用设备组态化开发平台基于矿用设备设计，按照开采类型分为井工开采和露天开采。以井工开采为例，井工开采包括智能开采系统、智能通风系统、智能主辅运系统、智能掘进系统、智能集控系统等组成，系
12、统间要实现数据和指令通信，保证高效生产和系统间协同工作。每个系统包含一定数量的设备和控制系统，智能开采系统包括采煤机设备和智能控制系统、液压支架设备和智能控制系统、三机运输设备和智能控制系统、辅助供电供液设备和智能控制系统等核心矿用设备系统，以及视频、喊话、照明灯非核心装备系统，共同构成智能开采工艺的设备系统层级。采煤机、液压支架、泵站等设备和设备智能化系统构成智能化功能层级，如采煤机规划截割功能、液压支架自动跟机功能。基本功能层级包括每一个装备系统的全部功能，如液压支架设备智能控制系统，包含支架基本动作、通信功能、参数设置、外设驱动协议等8。支架基本动作由动作执行机构、执行条件、执行指令、传
13、感器等外部数据源等构成功能元素层级。图 1矿用设备组态化功能系统层级关系图应用逻辑技术研究上述五个组态配置功能层级，从底层向上层不断集成，形成矿用设备系统的组态化开发平台的技术实现路线。通过研究各个功能层级业务逻辑，逐步分解为最小的业务逻辑单元，成为配置的基础资源。研究基础资源配置开发方式，形成基本功能，研究基本功能的集成方式，逐步形成复杂的功能和系统，最终形成矿用设备智能化装备系统。组态底层技术研究应用逻辑的实现方法，基于底层技术，设计图形化、表单化配置开发交互方式9，确定各种资源的关联关系，形成配置数据集合，输出设备软件的组态配置文件。1.2开发平台设计与开发范围组态化开发平台主要围绕组态
14、的平台功能进行设计开发，主旨思想是提供一种统一的功能和通信数据接口。通过研究组态底层技术，为应用逻辑技术提供可移植的软件平台，并提供交互友好的平台功能，包含组态配置开发的入口、组态开发项目管理、功能第 31 卷 第 4 期95张境麟等，矿用设备组态化开发平台技术研究层级管理、配置开发编译测试、配置数据的导入和导出等功能。此外，开发平台应提供组态底层技术栈，供应用逻辑技术研究提供资源接口，有利于实现开发平台软件的轻量化设计。1.3系统设计组态化开发平台应用用户界面框架 WPF 技术开发，采用 DirectX 引擎驱动矢量图形渲染，提供灵活的可视化图形编辑器；采用规范数据绑定架构 MVVM框架设计
15、，将用户界面 View 层与应用程序的表示逻辑和业务 ViewModel 层要解耦10，View 控件对数据处理展示、执行命令都采用绑定方式，ViewModel 提供统一的数据源和 Command。为了发挥组态化开发平台的平台通用性，不在控件中集成各种特性方法。平台软件主要由前端界面 View（白）、前端交互 ViewModel（黄）、目标生成数据 Model（灰）和服务器接口 API（灰）组成，如下图 2 所示：2组态化开发平台功能设计2.1开发入口矿用设备组态化开发平台具备多个入口，开发入口支持多登录方式，登录不同入口后有不同页面，各个入口具备不同的数据和操作权限。账号管理功能属于软件后台
16、管理功能，需设计开发后台软件和服务器。登录平台软件需要联网连接后台服务器。平台软件具备网络连接监测功能，顶部标题栏展示服务器连接状态，该部分为公共模块。在连接网络状态下可支持云端测试和基于环网 IP 寻址的矿用设备配置文件下发等联网操作。2.2开发项目管理2.2.1 筛选和搜索筛选指根据不同矿用设备系统项目的筛选条件，以液压支架控制系统为例，可以通过采高、工艺、项目更新时间等筛选项目。筛选时，支持多个筛选条件同时存在。可以通过搜索项目文件名称、编号，寻找相应的项目，通过搜索关键词查找项目文件。2.2.2 项目管理平台支持项目新建和导入，导入分为本地导入和云端导入。新建可创建空白项目，设置项目名称、编号和标签，创建新的空项目；也可以选择合适的项目模板，在模板的基础上进行配置。导入本地项目，从计算机文件夹系统中寻找项目文件，文件夹系统支持项目文件标签筛选和项目搜索。云端导入访问远端服务器云数据库，在云数据库列表中选则适用的配置文件导入到系统中，云端导入也支持标签筛选和项目搜索。打开和导入项目时，要对配置文件进行合法性检测。合法性检测指检测打开项目文件时，检索各个维度的数据是否存在于当前平台
