煤矿三维信息管理系统方案

煤矿三维信息管理系统 开发技术方案开发技术方案开发技术方案 耐特斯达（太原）软件有限公司 低碳节能事业部 2013 年 4 月 18 日 1 / 21 目 录 1 项目概述 .3 2 建设背景 4 3 三维系统的特点5 4 项目目标 5 5 总体设计 6 5.1 系统架构.6 5.2 系统开发方式.7 5.3 开发内容.8 6 煤矿三维系统所用到的技术 8 7 数据建设的需求.9 7.1 矿区环境三维可视化.9 7.2 井下环境三维可视化.9 7.3 设备设施三维可视化.9 8 系统开发的需求10 8.1 系统启动后自动执行前导功能设计.10 8.2 操作菜单的设计10 8.3 二维导航图设计.11 8.4 操作需求.12 8.5 甲方需提供的资料13 9 煤矿三维综合信息管理客户端系统内容.13 9.1 页面设计13 9.2 六大系统14 9.3 视频监控菜单14 9.4 隐患排查15 9.5 设备管理16 9.6 地测分析17 9.7 应急预案17 9.8 其他三维功能.17 9.9 导航数据编辑工具.19 9.10 导航热点删除19 9.11 导航热点更改20 10 煤矿三维管理系统报价.20 3 / 21 1 项目概述 中国煤矿 GIS 应用起步较晚，与国际水平相比有较大差距，现 有的煤矿系统都还只能实现空间数据的二维或者 2.5 维的表达和处 理，而三维可视化具有直观、空间位置关系清楚、信息量大的特点， 加上信息查询功能可以对矿井的生产环境、生产过程、设备分布、 设备状态以及地表工业广场等状况有较全面的了解。因此，建立 “煤矿三维综合信息管理系统” ，对于提高矿井生产管理水平、提高 生产工作效率、加快数字矿井信息化建设具有十分重要的意义。 煤矿三维综合信息管理系统是基于网络的三维空间数据可视化 技术实现的煤矿综合信息管理解决方案。系统采用快速三维模型构 建技术，融合煤矿多种动态作业数据，利用三维技术全面构建矿井 采、掘、机、运、通各专业子系统仿真模拟系统，实现全矿井“监 测、控制、管理、保障”的一体化。 图 煤炭三维可视化阶段 2 建设背景 “煤矿三维综合信息管理系统”根据各个煤矿的实际情况不同， 目前主要分为三个阶段。 第一个阶段：煤矿三维可视化建设阶段 第二个阶段：煤矿设备数字化三维管理系统建设阶段 第三个阶段：煤矿三维决策支持系统阶段 下面主要主要介绍第一个阶段：煤矿三维可视化阶段 主要建设两方面内容： 1.构建煤矿三维可视化基础环境。 即基于矿山基础地理信息、地测信息实现煤矿地面、地下；室 内、室外，矿区、巷道、掘进面的一体化三维展示，达到直观显示、 可准确定位的煤矿三维 GIS 场景。 2.实现对地表矿区虚拟环境、地下煤层环境的虚拟漫游、巷道 的虚拟漫游和生产管理的三维虚拟仿真环境。 5 / 21 图 煤矿 GIS 发展历程 三维可视化具有直观、空间位置关系清楚、信息量大；可动态 集成生产环境、生产过程、生产状况等信息，方便调度人员全面了 解掌控煤矿信息。 因此，建立“煤矿三维综合信息管理系统” ，对于提高矿井生产 管理水平、提高生产工作效率、加快数字矿井信息化建设具有十分 重要的意义。 3 三维系统的特点 图 三维系统的特点 4 项目目标 随着我国煤炭事业的发展及安全形势的要求，煤矿对生成过程 监控、全矿井生产安全环境监控、生产过程信息综合利用等方面的 网络化、自动化和智能化提出了新的要求。 参考现有 DEMO 系统建立煤矿三维综合信息管理平台，实现煤 矿井上、井下的各种业务子系统的实时信息对接与展示。 5 总体设计 5.1 系统架构 系统构架图 虚拟现实技术与 GIS 技术相结合，实现了煤矿矿区的全面可视化 管理 其中包括： A. 矿井生产信息可视化 7 / 21 B. 安全监测信息可视化 C. 采掘工程信息可视化 D. 地表工程与地理信息可视化 E. 矿井地质与测量信息可视化 F. 矿井煤炭资源信息管理可视化 G. 采区、工作面辅助设计可视化 H. 生产设备信息管理 可视化 5.2 系统开发方式 以 C/S 方式开发。客户端需要安装.Net Framework2.0 版本。 数据访问支持本地数据访问和服务端数据共享访问两种方式。 1.本地数据访问。客户端和服务端均放在一台电脑上，以“单机 版”方式运行系统和访问数据，该方法部署简单。 2.服务端数据共享。该方式采用 SOA 系统架构设计，包括了客户 端和服务器端。 3.DGIS 平台（煤炭行业专供版本） (1) SDK Runtime5 套（单机认证授权） (2)Server1 套（单服务器授权） SOA 构架图 1.客户端。主要实现煤矿三维综合信息管理系统功能，提供三 维地图浏览，矿井虚拟场景成果数据的展示查询，空间量测等功能。 2.服务端包括：应用服务器、数据服务器，支撑三维数据的共 享及运算处理。 5.3 开发内容 本项目以集广矿为试点，整合三维煤矿地理信息和矿井平面相 对位置和属性信息，构建矿井井上井下一体化三维虚拟现实场景， 实现重要设备、类属的快速调阅，提供信息查询展示，成果展示， 空间量算等功能。 6 煤矿三维系统所用到的技术 9 / 21 主要分为数字煤炭和智慧煤炭两个方面 7 数据建设的需求 7.1 矿区环境三维可视化 建立矿区道路、办公建筑和设备设施外部建筑（包括供电设施、 传输设施）的三维可视化。 7.2 井下环境三维可视化 建立巷道、井下室内空间、设备房间的三维可视化环境 7.3 设备设施三维可视化 提供井下，井上，地面风机的虚拟模型。 1、井下：机电硐室、水泵房、井底车场、回采面、综采、皮带、 2、井下：管线：一般都有 34 条（随后提供管线图） 3、地面风机 4、矿车三维模型 8 系统开发的需求 8.1 系统启动后自动执行前导功能设计 1、进入矿区方式设计 地球（暂停）太原市（暂停）灵石县（暂停）集广矿全 景（停止，作为 2、3 的背景） 2、以模态方式显示一段文字信息 3、以漫游方式展示矿区全貌 8.2 操作菜单的设计 11 / 21 图 操作菜单的需求 最多展示三级菜单 8.3 二维导航图设计 提供如下导航图，单击对应菜单时，加载对应导航图层： 1. 安全监控导航图层 2. 人员定位导航图层 3. 压风系统导航图层 4. 供水系统导航图层 5. 通讯联络导航图层 6. 避难硐室/救生舱导航图层 7. 产量监控导航图层 8. 视频监控导航图层 9. 隐患排查导航图层 10.变电站导航图层 11.风机导航图层 12.提升导航图层 13.煤仓导航图层 14.绞车房导航图层 15.井底车场导航图层 16.中央变电所导航图层 17.采取变电所导航图层 18.移动变电所导航图层 19.机电硐室导航图层 20.蓄水仓导航图层 21.煤仓导航图层 22.避难硐室导航图层 23.掘进导航图层 24.综采导航图层 25.土扇导航图层 26.局扇导航图层 27.测风点导航图层 28.瓦斯爆炸导航图层 29.投水事故导航图层 8.4 操作需求 1、只有一级菜单时，点击一级菜单，加载导航窗体内容和 3D 窗体内容。 2、有二级菜单时，点击一级菜单时展开二级菜单，点击二级菜 单时加载导航窗体内容和 3D 窗体内容。 3、加载方式和内容如下 导航窗体：菜单对应的（地面或井下）2 维全貌图，并在有 13 / 21 该系统相关设备的位置设置快速到达区域。 主窗体：菜单对应的（地面或井下）3 维全貌图，该系统相 关的设备。 8.5 甲方需提供的资料 1.标注了相关设备的坐标（或位置）的每个导航图层。 2.系统用到的每种设备的全方位照片。 3.地面所有建筑的名称标注图。 4.井下管线标注图。 5.井下通风走向标注图。 6.井下：机电硐室、水泵房、井底车场、回采面、综采、皮带等位 置标注图。 9 煤矿三维综合信息管理客户端系统内容 9.1 页面设计 主界面如下图：分为上部菜单栏，左侧导航栏，中间部分为三维 场景显示内容。 图 操作主界面 9.2 六大系统 图 六大系统菜单 单击“安全监控” ，弹出“安全监控导航图“，在导航图中单击 预设的特定位置点，能够在三维场景中定位。 该菜单下的其他子项功能需求和“安全监控“内容一致。 9.3 视频监控菜单 没有子菜单项。 15 / 21 单击后，显示对应“视频监控“导航图，在导航图中单击预设 特定点，能够在三维场景中定位，并在三维场景中显示小图标，单 击该图标，弹出一个视频窗口，连接本地自带视频数据，视频数据 格式为 FLASH 格式。 图标显示如下图所示： 图 视频图表 9.4 隐患排查 没有子菜单项。 单击后，显示对应“隐患排查“导航图，在导航图中单击预设 特定位置，在三维场景中定位显示。 隐患导航图的制作需要提供 CAD 图纸，表明隐患的位置 9.5 设备管理 图 设备管理菜单 图 地面菜单 17 / 21 图 井下菜单 单击 3 级菜单项时，在三维场景中显示对应的导航图，单击三 维场景中的设备，可显示示例的属性信息。其中要显示的设备名称、 设备位置、设备属性，由客户提供。 9.6 地测分析 该功能不做实现。 9.7 应急预案 图 井下菜单 单击菜单项，弹出对应导航图，在导航图上单击对应热点位置， 三维场景切换到对应的场景位置 9.8 其他三维功能 1.测量功能 图 测量功能 2. 浏览切换的功能（地上浏览，地下浏览） 。 图 三维浏览 3. 飞行线路功能 图 飞行线路功能 4. 快速定位的功能 19 / 21 图 快速定位 9.9 导航数据编辑工具 1.导航图数据处理 通过平面设计图，处理为导航需要的图片，大小固定（如 512*512） ，格式为 BMP。 2. 导航图类型切换 根据不同类型数据切换到不同的导航图数据进行编辑 3. 导航图数据存储 将热点名称、类别、范围、对应三维视点信息存储到本地文件数 据库中。热点名称和热点范围不可重复，热点范围不可重叠 4. 导航热点添加 （1）显示范围 将已存在该类型数据范围全部显示，添加时确保不要重复。 (2) 绘制范围 鼠标单击绘制热点范围。 (3) 移动范围 鼠标移动热点范围。 (4) 添加记录 单击添加，将该热点对应的所有记录信