智慧礦山三維基礎平臺

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1、智慧礦山三維基礎平臺1智慧礦山的定義1.1．幾何表達--是現實礦山的數字鏡像礦層、采掘工程和生產系統(tǒng)的空間位置和形態(tài)表示是智慧礦山的基礎內容。三維模型是其數據載體，是智慧礦山的基礎。1.2．安全監(jiān)控--能夠與現實礦山互動能實時反映生產、安全數據，并能進行自動化控制。智慧礦山是動態(tài)和積極的應用系統(tǒng)。1.3應用和分析--能提高礦山安全、生產和管理能力服務生產，是礦山專業(yè)和管理部門的日常工具。系統(tǒng)分析、預測工具，指導生產和生產成本的管理工具。2智慧礦山的關鍵問題體系問題基于對象的，以模型為核心的GIS系統(tǒng)。1.現實世界與虛擬世界有一一對應的關系，為真實的

2、構建虛擬礦山提供了基礎平臺。2.模型是對象的容器，是對象間關系的記錄和處理者，是虛擬礦山的整體表示。1.三維模型建造和表示（包括二維制圖）①．地質體；②．井巷工程；③．地物和設備等。2.系統(tǒng)連接----反映礦井生產現狀和互動（開采、掘進、供電、運輸、人員、風流和瓦斯、水文、地壓、溫度、設備的位置和工作狀態(tài)）①．與生產監(jiān)控系統(tǒng)的一體化；②．與工業(yè)自動化設備控制系統(tǒng)的連接；③．各種路徑的邏輯拓撲關系（風，水、電、人員軌跡）。3.數據挖掘--服務生產和安全①．專業(yè)分析解算--地質構造、地壓、動態(tài)風網；②．礦井物流、生產成本分析與控制。3智慧礦山的關鍵技術

3、及其解決途徑特別關鍵的幾點①．三維模型的動態(tài)建立和可編輯技術；②．基于三角域的改進的Bernstein-Bézier地質曲面拼合表示技術；③．地質實體模型（地質透明體）④．巷道高級處理技術；⑤．二維、三維一體化技術；⑥．圖形模板技術；⑦．與監(jiān)、控系統(tǒng)連接；⑧．數據管理、模型在體積計算、人員軌跡、通風解算、巖石力學、瓦斯及防治水、生產成本等中的分析和應用。3.1模型技術概述VRMine特有的地質曲面表達和斷層處理技術，使多層地質體建?？删庉?、可控制。地層地形地物基于巷道和工作面對象技術，可精確地表達井巷工程模型和生產開采模型。巷道基于組合對象技術，可

4、表達地形地物和礦井生產的任意物體。掘進、采煤機三維模型的動態(tài)建立和可編輯技術①．基于對象的表達和處理（用戶級）；②．充分理解礦井和組成礦井的各個對象的物理邏輯、設計靈活實用的體系和數據結構；③．組合對象技術（復雜是簡單的疊加）；④．二維、三維一體化技術（二維編輯一樣可以用于三維）；⑤．尋找或創(chuàng)新實用的數學表達技術?；谌怯虻母倪M的B-B曲面拼合表示技術①．復雜的地質曲面是簡單的基于三角域的改進的B-B曲面的拼合；②．斷層處理技術（核心：有限制邊的Delaunay三角形，難點：逆斷層處理----交換或分裂算法）；③．曲面化問題----速度；④．考慮

5、地層的產狀（傾向和傾角）。巷道高級處理技術現有技術：①．幾何表示：截面（三角形/四邊形；點數固定/動態(tài)；形態(tài)固定/動態(tài)）；②．拓撲關系：點—線；技術類型①．截面（四邊形；點數動態(tài)；形態(tài)動態(tài)）同類截面點數固定；形態(tài)固定；但類型可任意改變；②．點—線的拓撲關系+接頭技術。3.5二維、三維一體化技術對象和模型，圖形和光照顯示要分立；體系結構上要支持。優(yōu)點：1.內部數據和外部表現的高度統(tǒng)一和協(xié)調2.數據的維護、修改和應用是基于同一個數據模型，保持了數據的唯一和實時高效。模型二維=剖切+符號化三維=線、面的分解+光照3.6圖形模板技術對象和模型，圖形和光照顯

6、示要分立；體系結構上要支持；①．對象化--動態(tài)生成、強類型、可命名、可檢索、可組合；②．專有對象（圖表、圖框、自定義圖形）；③．多種坐標形態(tài)（絕對、相對、局部，浮動）；④．對象的主從關系，圖形、模型的嵌入和連接；⑤．任意比例尺技術；3.7生產監(jiān)控關鍵技術：控件技術；通信、網絡和數據庫技術。OPC（自動化設備）。實現途徑：①．通信或數據服務器；②．控件;③．OPC標準；④．業(yè)務邏輯+C#+WEB……；3.8專業(yè)應用基礎數據管理人員定位；通風動態(tài)解算；體積計算—儲量、水量。通風分析系統(tǒng)通風圖表形功能。通風網絡解算功能通風設計功能生產設計系統(tǒng)巷道斷面圖，

7、平巷交叉點（單軌單側，雙軌單側，雙軌單側彎道，單軌對稱，雙軌單側分岔和彎道交岔點等），硐室（采區(qū)絞車房、采區(qū)變電所、吸入式礦井泵房、壓入式礦井泵房、非隔開式井下調度室和充電整流室等）。5.5應急救援結合三維電子地圖模擬事故現場的災情影響范圍，及時提供逃生路線和救援策略，輔助應急指揮。VRMine瓦斯預測預報根據瓦斯地質情況，在通風分析的基礎上，結合監(jiān)控和瓦斯巡檢資料，構造瓦斯預測預報專家系統(tǒng)，預測瓦斯涌出量及瓦斯危險區(qū)。4.展望1）.智慧礦山剛剛開始，目前無成熟的經驗和實例；2）.未解決且迫切的問題：地質實體模型，礦山瓦斯、水、地壓等安全問題；3）

8、.監(jiān)控和工業(yè)自動化……。應用領域：☆智慧礦山基礎平臺（模型建立，制圖）；☆生產和調度管理（地測、通風、設計、安全監(jiān)控、調度