（采矿工程专业论文）基于net的autocad二次开发实现矿图动态查询系统的研究.pdf

摘要 矿图主要是用来反映矿体的形状、地质构造、矿产品位的空间分 布、井下巷道的位置关系等。传统手工图纸在存储、使用图形信息时 的局限性，致使图纸中各实物的非空间属性和详细生产信息无法实时 显示和更新，不能满足实际生产和设计的需求。 本论文主要研究将可视化集成化思想引入采矿c a d 中并开发实 现交互性的矿图动态查询系统是本论文研究的主要内容。论文在调研 煤矿信息化发展趋势和采矿c a d 技术研究现状之后，运用图形学理 论、数据库理论及可视化技术对采矿c a d 系统结构、c a d 矿图图元构 造原则、图元属性表述方法、图元数据结构等c a d 系统的基础问题进 行了深入研究。在基于高级编程语言v b n e t 的c a d 二次开发后，使 系统实现了矿图到数据库以及矿图相关信息的交互动态查询，并且查 询效果快捷直观，从而详细了解煤矿各生产系统的状态参数、几何参 数、技术参数，为安全生产提供可靠的保障。 论文以贵州省盘江矿区金佳矿为实例对象建立了完整的c a d 矿 图动态查询系统。 关键词：a u t o c a d ；二次开发；矿图；动态查询； v b n e t ； s o ls e r v e r 2 0 0 0 a b s t r a c t m j l l 堍d r a w i n gi sp r i m a r i l yd e s i g n e dt or e f l e c tt h es h a p eo ft h e m i n e r a l s ，t h eg e o l o g ys t r u c t u r e ，t h em i n e r a ls t a t u sa n dt h el a y o u to f u n d e r g r o u n dt u n n e l s l i m i t a t i o n s i ni n f o r m a t i o n s t o r a g e a n dg r a p h i n f o r m a t i o no ft r a d i t i o n a ld r a w i n g , c a u s i n gt h ek i n do fi n f o r m a t i o nw e r e n o tb e e nu p d a t e da n dd i s p l a y e di m m e d i a t e l y ，w h i c hc o u l dn o ts a t i s f yt h e d e m a n do fa c t u a lp r o d u c t i o na n dd e s i g n t h i sp a p e ri sf o c u s0 1 3v i s u a l i z a t i o na n di n t e g r a t i o nt e c h n i q u ef o r s e c o n d a r yd e v e l o p i n gm i n i n gc a di no r d e rt oa c h i e v et h ed y n a m i c i n t e r a c t i v eq u e r ys y s t e mo fd r a w i n g a f t e ri n v e s t i g a t i n gt h ed e v e l o p m e n t 摘要 矿图主要是用来反映矿体的形状、地质构造、矿产品位的空间分 布、井下巷道的位置关系等。传统手工图纸在存储、使用图形信息时 的局限性，致使图纸中各实物的非空间属性和详细生产信息无法实时 显示和更新，不能满足实际生产和设计的需求。 本论文主要研究将可视化集成化思想引入采矿c a d 中并开发实 现交互性的矿图动态查询系统是本论文研究的主要内容。论文在调研 煤矿信息化发展趋势和采矿c a d 技术研究现状之后，运用图形学理 论、数据库理论及可视化技术对采矿c a d 系统结构、c a d 矿图图元构 造原则、图元属性表述方法、图元数据结构等c a d 系统的基础问题进 行了深入研究。在基于高级编程语言v b n e t 的c a d 二次开发后，使 系统实现了矿图到数据库以及矿图相关信息的交互动态查询，并且查 询效果快捷直观，从而详细了解煤矿各生产系统的状态参数、几何参 数、技术参数，为安全生产提供可靠的保障。 论文以贵州省盘江矿区金佳矿为实例对象建立了完整的c a d 矿 图动态查询系统。 关键词：a u t o c a d ；二次开发；矿图；动态查询；v b n e t ； s q ls e r v e r 2 0 0 0 a b s t r a c t m i n i n gd r a w i n g i sp r i m a r i l yd e s i g n e dt or e f l e c tt h es h a p eo ft h e m i n e r a l s ，t h eg e o l o g ys t r u c t u r e ，t h em i n e r a ls t a t u sa n dt h el a y o u to f u n d e r g r o u n dt u n n e l s l i m i t a t i o n si ni n f o r m a t i o ns t o r a g ea n dg r a p h i n f o r m a t i o no ft r a d i t i o n a ld r a w i n 岛c a u s i n gt h ek i n do fi n f o r m a t i o nw e f e n o tb e e nu p d a t e da n dd i s p l a y e di m m e d i a t e l y ，w h i c hc o u l dn o ts a t i s f yt h e d e m a n do f a c t u a lp r o d u c t i o na n d d e s i g n t h i sp a p e ri sf o c u so nv i s u a l i z a t i o na n di n t e g r a t i o nt e c h n i q u ef o r s e c o n d a r yd e v e l o p i n gm i n i n gc a di no r d e rt oa c h i e v et h ed y n a m i c i n t e r a c t i v eq u e r ys y s t e mo fd r a w i n g a f t e ri n v e s t i g a t i n gt h ed e v e l o p m e n t t r e n do fm i n i n ga n dt h es t a t u so fm i n i n gc a d ，p a p e rd i s c u s s e st h eb a s i c p o i n t s a s m i n i n gc a ds t r u c t u r e ，m i n i n gg r a p he l e m e n tc o l l e c t i o n c o n s t r u c t i n g a n di t s f u n c t i o n s ，m i n i n gc a dg r a p he l e m e n ta t t r i b d e s c r i b i n gm e t h o d s ，m i n i n gc a dg r a p he l e m e md a t a b a s eb a s e do n g r a p h i c st h e o r y ，d a t a b a s et h e o r y a n dv i s u a l i z a t i o n t e c h n o l o g y i t a c h i e v e dt h ev a r i o u si n q u i r i e sb e t w e e nd a t a b a s e sa n dm i n i n gd r a w i n g b a s e ao nv b n e t t h ei n q u i r i e se f f e c t si sq u i c ka n dv i s u a l w ec a ns e e d i f f e r e n tp a r a m e t e r si nd e t a i l ，w h i c hp r o v i d ear e l i a b l eg u a r a n t e eo fs a f e p r o d u c t i o n f i n a l l y ，j i n j i am i n ei ng u i z h o up a n j i a n gm i n i n ga r e aa sa ne x a m p l ei n t h ep a p e ra n di te s t a b l i s ht h ed y n a m i ci n t e r a c t i v eq u e r ys y s t e mo fc a d d r a w i n gc o m p l e t e l y ， k e yw o r d s ：a u t o c a d ；s e c o n d a r yd e v e l o p m e n t ；m i n i n gd r a w i n g ； d y n a m i cq u e r y ；v b n e t ；s q l s e r v e r 2 0 0 0 赞州大学硕士学位论文基于n e t 的a u t o c a d = 次开发实现矿图动态查询系统的研究 第1 章绪论 1 1 煤炭工业信息化建设战略 煤炭工业是我国国民经济的基础产业。目前，我国已经成为世界重要资源的 消耗大国，煤炭的消费量居世界第一位。随着我国工业化、城镇化、市场化和国 际化步伐的加快，煤炭社会需求量大幅度增加。所以，保持煤炭的基础地位，有 利于保障我国经济的正常运行和能源的战略安全。 加快煤炭综合信息化技术的发展，以信息化带动工业化是未来煤炭工业 发展的基本思路之一信息技术在国民经济各个领域的普遍应用，极大地提高了 劳动生产效率，减缓了资源瓶颈危机，降低了生产成本，其已成为社会生产力和 人类文明进步的新的强大动力依照当前煤炭工业面临的形势、任务、机遇和挑 战，我们要牢固树立科学发展观和“科学技术是第一生产力“的思想，充分认识 和高度重视信息化在煤炭工业现代化发展中的倍增作用和催化作用，实施“科教 兴煤“战略，积极推进煤炭信息化建设，促进煤炭工业可持续发展。 煤矿是一个以天然环境为主要依托的企业，生产对象是天然煤田，生产环境 是井下场地。煤炭开采和加工与设备、管理、市场、地质、环境等各项因素相关， 煤炭工业的信息化既有生产信息、管理信息、市场信息，又有安全信息，地理信 息。目前我国煤矿信息化总体往五个方面发展： ( 1 ) 以信息流为主要特征的煤矿机电一体化产品已在煤矿广泛应用； ( 2 ) 煤矿安全监控系统、生产监控系统迅速发展； ( 3 ) 矿业集团普遍建立自己的网络系统，在网络环境下，生产调度、财务、 物资、考勤、销售、办公自动化等管理系统得以方便使用： ( 4 ) 各类勘探技术、探测方法、测量分析以及矿山( 含地面及矿井) 图形 的自动、半自动绘制软件在矿区得到应用： ( 5 ) 数字矿井、三维矿山、虚拟采矿的研究受到人们的关注。 本文c a d 矿图动态查询系统即为数字矿井中子功能的实现，以计算机设备为 基础，以煤矿开采设计c a d 图纸为主干，以煤矿空间、非空间数据为依托，具有 空间化、数字化、智能化、实时性的特征，是现代煤矿工业信息化建设的良好体 现。 贵州大学硕士学位论文 基于n e t 的a u t o c $ 二次开发实现矿图动态查询系统的研究 1 2 现代c a d 技术现状和发展趋势 计算机辅助设计，即c a d ( c o m p u t e ra i d e dd e s i g n ) 是一种用计算机硬件、 软件系统辅助人们对产品或工程进行设计的方法与技术，包括设计、绘图、工程 分析与文档制作等设计活动，它是一种新的设计方法，也是一门多学科综合应用 的新技术。 近十多年来，由于先进制造技术的快速变化，带动了先进设计技术的同步跃 进，并使传统c a d 技术有了很大的扩展，我们将这些扩展的c a d 技术总称为“现 代c a d 技术”现代c a d 技术是在复杂的大系统环境下，支持产品自动化设计的 设计理论和方法、设计环境、设计工具各相关技术的总称，它能使设计工作实现 集成化、网络化和智能化，达到提高产品设计质量、降低产品成本和缩短设计周 期的目的。今天，设计过程中越来越多的活动都能用c a d 工具仿真实现，因此 c a d 技术的覆盖面越来越宽，应用到机械、电子、建筑、纺织等各种行业的辅助 设计系统中煤层、地质构造的采矿工程c a d 系统的仿真始于6 0 年代初，此后 便随计算机技术的发展不断深入 c a d 技术仍在向前发展，其正在从已达到的基本集成开放环境向高级集成开 放环境研究和开发，不久的将来，c a d 技术定将在平台环境和功能两方面达到新 的水平，实现更加完善的综合性环境设计系统。c a d 平台环境已达到的基本集成 开放环境有以下特点： 1 ( 1 ) 有专用的转换接口，平台的各功能模块闯有统一或专用的内部数据转 换接口，保证各模块在集成状态下运行； ( 2 ) 有众多的增值软件，各种标准库、符号库或零部件设计、模具设计， 建筑系列等应用软件，它们使c a d 设计环境更加完善，减少开发者的工作量： ( 3 ) 合作伙伴软件的无缝集成，由c a d 系统的主供应商与最有优势的相关 软件供应商合作，把一些优秀的支撑软件无缝集成到主供应商软件系统中： ( 4 ) 良好的系统开放性，提供多种接口和手段，方便用户做二次开发i 进一步发展后的高级集成开放环境有以下特点： ( 1 ) 具备完善的数字化产品模型定义和数据管理能力，使无纸设计与制造 成为可能； ( 2 ) 实现广域网上协同设计和虚拟设计的环境，开发互联网上传输图形文 2 贵州大学硕士学位论文基于n e t 的a u t o c a d 二次开发实现矿图动态查询系统的研究 件的d w f 格式和相应的文件浏览器，借助w i n d o w s 系统实现电子邮件传输业务； ( 3 ) 信息交换标准化，使i n t e r n e t 下动态联盟的设计或制造业务中的各种 传输信息标准化； ( 4 ) 高度的系统开放性，通过各种应用接口、工具箱、语言连编等手段实 现高级语言对c a d 的更深入更直接的二次开发。但是，目前欲达到高级集成开放 环境还有相当的距离。 1 3a u t o c a d 二次开发概述 1 3 1 二次开发含义 就a u t o c a d 软件来说，虽然其自身具备强大的图形绘制功能，但是，面对不 同专业领域，a u t o c a d 还是存在不可逾越的障碍。二次开发是用户在软件开发商 所提供的开发环境下，根据自身的技术特点和实际工程遇到的问题，进行有价值 的新功能开发或软件环境定制的过程，生产出有价值的软件，花较小的力气，得 到可观的成果 采矿c a d 二次开发是在a u t o c a d 环境下，科学、合理地组织各类矿山信息， 将海量异质的矿山信息资源进行全面、有效和有序地管理和整合，为矿产资源评 估、矿山规划、开拓设计、生产安全和决策管理进行模拟、仿真设计和过程分析 提供新的技术平台和强大工具。 1 3 2 u t o o a d 二次开发的方法分类及特点 a u t o c a d 能成为当今最流行的绘图软件，主要是因为它具有开放的体系结构。 它允许用户和开发者采用高级编程语言对其进行扩充和修改，即二次开发，能最 大限度地满足用户的特殊要求。 在二次开发过程中，控制a u t o c a d 的方法有很多种，根据二次开发技术的不 同，可分为两种模式：内嵌模式和外部开发模式。 ( 1 ) 内嵌模式 内嵌模式以宿主程序为核心，把语法解释器集成在宿主中，直接在程序中调 用脚本程序段，执行后即可自宿主程序中获得结果。a r e v i e w 中的脚本、a u t o c a d 中的a u t ol i s p 属于这种模式。 3 贵州大学硕士学位论文基于n e t 的a u t o c a d 二次开发实现矿圈动态查询系统的研究 圈i 1内嵌模式体系结构圈 这种模式针对性较强，与宿主程序融合性好，此模式下的编程语言嵌入在 a u w c a d 内部，为解释性语言，任何一个语句键入后能马上执行，对于交互式 的程序开发非常方便。然而由于它固定在宿主程序上，因此功能受到限制。 ( 2 ) 外部开发模式 外部开发模式则由外部集成开发环境( 面向对象的可视化语言) ，通过宿主 程序所设接口( a c t i v e xa u t o m a t i o n 的技术规范) ，在调用程序中实现宿主程序 的功能模块提供的功能，从而完成对a u t o c a d 的控制。这些功能模块的功能可被 认为是二次开发应用程序的内部功能，与二次开发应用程序无缝连接，并且直接 在程序中实现 实 现 图1 - 2外邵开发模式体系结构田 a c t i v c x a u t o m a t i o n 是微软公司推出的一个技术标准，制定了程序间通信的 规范，其作用是在w m d o w s 系统的统一管理下协调不同的应用程序，允许应用 程序之间相互控制、相互调用。目前，a c t i v e x a u t o m a t i o n 技术已经在i n t e m e t 、 0 位c e 系列办公软件的开发中得到了广泛的应用。 从a u t o c a dr 1 4 版开始，a u t o c a d 引入了a c t i v e x a m o m a t i o n 技术。通过 这种技术可使编程者操纵a u t o c a d 中的每一个对象：点、线、圆、图层等，同 4 贵州大学硕士学位论文基于n e t 的a u t o c a d 二次开发实现矿图动态查询系统的研究 时每一个对象的属性和信息也可以借助a c t i v e xa u t o m a t i o n 技术进行访问。 a c t i v e x 是由一系列的对象按一定的层次组成的一种对象结构，每一个对象代表 了a u t o c a d 中一个明确的功能，如绘制图形对象、定义块和属性等等。a c t i v e x 所具备的绝大多数a u t o c a d 功能，均以方法和属性的方式被封装在a c t i v c x 对 象中，可以使用各种面向对象编程的语言对其中的方法、属性进行引用，从而达 到对a u t o c a d 实现编程的目的。图1 3 为a u t o c a d 对象模型结构，可以很清 楚的看到各对象间的层次关系。 a c t i v e xa u t o m a t i o n 技术在c a d 上的实现，大大简化了程序设计的工具， 使a u t o c a d 的二次开发技术变得更易于推广因此，本论文研究的系统将通过 一定的高级语言访问a c t i v e x 包装的对象，通过获取对象状态信息或者改变对象 当前状态的操作即外部开发模式来实现论文系统预定功能的开发。 1 3 3c a d 二次开发在煤炭行业中的应用现状及重要意义 国外从8 0 年代初起基于c a d 二次开发的矿用软件迅速发展起来，目前国外 矿山工程处理软件应用较成熟的有：加拿大的l i i n es i l i d o ri n c 开发的c a d 软 件包可对矿床的几何特征进行3 d 建模，回采巷道、坡度等的立体设计；法国的 e n s g 公司开发的c a d 软件包可以完成复杂地质模型的储量计算、作业计划、开 拓布置等功能。美国的s u r f e r 软件可以用c a d 绘制地质等值线等。其中大部分 软件研究对象主要针对非煤矿山块状矿体。 国内的煤炭c a d 系统在近二十年的时间中，开发了一些以解决实际问题为 主的c a d 应用软件，并且取得了较好的效果。例如：鞍山黑色冶金设计院开发 的“露天矿采剥c a d 软件包”和“采矿、地质总图优化设计软件”是最早着手 开发的矿用c a d 软件；北京四通计算机公司对河北西石门铁矿开发的c a d 系 统可在地质调查的基础上进行地质构造、生产计划编制、产量分配等；原阜新矿 业学院、北京煤矿设计研究院、河北邯郸煤矿设计院联合开发的c a d 系统可建 立煤层的三维沉积模型，设计和规划等；中南大学采矿工程陈建宏博士的“金属 矿露天开采模型与可视化集成采矿c a d 系统”独立开发了许多露天采矿设计必 须的专用功能；中国矿业大学林在康教授、涂兴子博士等开发的“基于c a d 的数 字化矿井模型及应用”代表了目前国内矿业领域的研究水平，其开发了大量的采 墨型奎竺婴主兰堡笙三 墨三：竖竺竺! ! 竺三盗墅垄壅翌! 鬯垫查奎塑墨竺竺里窒 6 贵州大学硕士学位论文基于n e t 的a u t o c a d 二次开发实现矿图动态查询系统的研究 矿专用模块，管理人员可实时了解井下安全、生产情况，通过局域网实现信息的 共享。 二次开发后形成的煤炭c a d 系统可以增强人们对煤矿的直观了解，改变煤矿 形象提高知名度：为煤矿企业积累多年的现场生产数据，保证信息直接、逼真、 连续的查询：实现煤矿规划、生产管理的科学化、现代化；企业日常自动化办公 共享化；动态管理煤矿地质、测量、采矿生产；为煤炭工业可持续发展提供强有 力的技术支持。 1 4 关于论文 1 4 1 立题思想 目前国内外大多数煤矿开采辅助设计都以c a d 图形支撑软件为基础。采矿 c a d 图纸主要用来反映矿体的形状、地质构造、矿产品位的空间分布、井下巷道 的空间关系等，我们常称之为矿图。因此，论文所提到的矿图即a m o c a d 软件 绘制的辅助开采设计的d w g 文件。然而，对于矿图中各种实物的非空间属性信 息和详细生产信息却无法在一张图纸上实时显示和使用，不能满足实际生产和设 计的需求。基于此，选题以生产中矿井的c a d 矿图为基础，通过含有大量煤矿 生产信息的图形与图形属性数据库之间的连接，使查询效果快捷直观，从而详细 了解煤矿她下各生产系统的状态参数、几何参数、技术参数 本论文预开发的系统依据现场实际生产的需要。 1 4 。2 论文组织结构 本论文侧重于矿图动态查询系统的开发研究，从c a d 二次开发、采矿c a d 系 统结构、矿图图元、图元数据库、软件开发理论等方面进行论述，目标是开发一 套实用的采矿c a d 系统。论文的主要工作和结构安排如图1 _ 4 。 1 4 3 论文研究的意义 一方面。c a d 作为一种功能强大且高效通用的计算机辅助绘图软件在采矿 设计中的应用已经日益广泛和深入，其高速、精确的设计效果被工程设计人员接 受和认可所以，c a d 技术在矿业领域中的应用是煤矿信息化的一种具体体现。 另一方面，实现c a d 矿图的动态查询可以实时了解井下生产的状况，方便 快速的将用户所需的信息准确、真实、图文并茂的输出出来，给生产决策带来方 便，为资源有效利用提供支持，为合理安全开采提供保证。 7 贵州大学硕士学位论文基于n e t 的a u t o c p d ) 二次开发实现矿图动态查询系统的研究 c a d 矿图查询系统设计 l l c a d 矿图中图元的研究i| c a d 矿图图元属性数据库的研究i i 矿图图元的li 旷图图元州| 矿图图元的ii 矿图图元属性数ji 矿图图元的l 矿图图元i 肭造原则lj 分类 | 】属性表示jj 据库构造原则jj 属性表示il 存储方i i 矿图图元的标识、图元变量名称的定义j矿图图元数据收集、整理、归类 符合设计需求的矿图 建立查询系统数据库1 l 图形与数据库的连接 l l 系统实现i i l 系统测试i 田l 叫论文结构组织圈 1 5 本章小结 本章介绍了煤炭工业信息化和现代c a d 技术的发展状况，提出了“二次开发” 和。采矿c a d 二次开发”的概念，并对e a d 二次开发的方法分类及特点、c a d 二 次开发在煤炭行业中的应用现状、意义和本文欲研究内容做了相应的阐述。 暑 贵州大学硕士学位论文基于n e t 的a u t o c d 二次开发实现矿图动卷查询系统的研究 第2 章a u t o c a d 二次开发的采矿c a d 系统结 构分析 不同的软件平台( g i s 、i e ia u t o c a d 或其他专用图形处理软件) 下二次开 发的采矿c a d 系统( 开拓设计系统、爆破设计系统、井巷工程设计系统、采掘计 划编制系统等) 面向的对象各不相同，但是均是建立在计算机辅助绘图的基础上。 本文研究基于n e t 的a u t o c a d 二次开发实现矿图动态查询功能，面向的对象是 煤炭企业的工程图形设计和管理。所以此章节所讲的系统结构主要涉及采矿c a d 系统各组成部分及其各组成部分问关系。 2 1 采矿c a d 系统 2 1 1 传统采矿工程图设计及管理 采矿工程图设计是根据已经批准的矿井初步设计中所确定的原则、技术要 求、建设标准、装备水平等对设计方案和具体方案进行调整后形成图纸的一项工 作设计出的图样是施工单位进行施工的依据，它不仅要满足现行的采矿设计规 范，也必须满足行业对施工样图的表达要求和设计习惯。所以，采矿工程图是采 矿业必不可少的重要技术文件，也是采矿业进行日常工程设计和管理的重要资 料 c a d 在国内采矿领域的应用还未普及之前，相当一部分的采矿工程图都是靠 手工绘制和人工收集。采矿行业和其他行业相比：煤矿地下环境的复杂特殊性和 煤炭开采工作的长期连续性等原因使工程图在设计过程中存在着不容易标准化、 规定种类繁多、精度要求高、实际变化大等鲜明的特点，而这些特点在手工绘制 工程图的过程中都无法明显的突出出来：并且随着时间的推移，大量的工程图纸 及图纸设计信息都很难完整清晰地保存下来，这样，就给与图纸相关的煤矿工作 带来了一定的难度，不能适应矿井现代管理的需求。由此，工程图设计和管理过 程中引入c a d 技术是十分必要的。 2 1 2 采矿c a d 系统特点 c a d 系统的开发要从两个角度考虑，一方面要考虑行业特点，另一方面要考 虑技术发展水平。尽管目前c a d 技术已经向三维实体、可视化和集成化方向发展， 9 贵州大学硕士学位论文 基于n e t 的a u t o c a d 二次开发实现矿图动态查询系统的研究 但对于矿山行业而言，还有相当长的路要走。因此，本论文预开发的系统定位必 须重视矿山的应用特点和技术现状。归纳起来，国内外已有c a d 系统具有以下特 点： ( 1 ) 以提高设计质量，方便设计过程，缩短设计周期为主要耳标； ( 2 ) 使得矿山各主要技术部门地质、采矿、测量，甚至选矿之间的信 息处理、传输更富于实效性和连续性，强调c a d 系统的集成化和数据的共享； ( 3 ) 提高采矿c a d 系统的通用性和可移植性，重视图形环境、图形处理方 法和数据接口技术的研究； ( 4 ) 从矿山工程师和设计人员的实际需要出发进行开发和研究： ( 5 ) c a d 软件开发从基于二维平面图的设计模式逐步向基于三维空间的设 计模式过渡。 2 2 基于a u t o c a d 二次开发的采矿c a d 系统结构 2 2 1 系统总体结构 二次开发的采矿c a d 系统是非常复杂的，无论是开拓设计、井巷设计、采区 设计、钻孔设计、还是计划编制都需要图形环境的支持，包括图形交互、运算等。 基于a u t o c a d 二次开发的采矿c a d 系统以a u t o c a d 作为图形处理中心，这种系统 的基本结构如图2 - i 。这一系统结构的全部设计过程均得到a u t o c a d 系统提供的 资源支持，a u t o c a d 系统的图形文件资源从硬件设备读入或输出，开发后的应用 系统与a u t o c h d 构成一体。各二次开发后的软件( 系统a 、系统b 、系统c 、系 统d ) 系统结构之间的数据通信及管理由工程数据库来完成，工程数据库及 图形库构成了采矿c a d 系统的基础部分。用户接口既协调开发系统内部模块之间 的关系，也负责为用户提供一个统一的界面；接口文件是用于采矿c a d 系统与 a u t o c a d 进行数据交换，方便用户将设计结果与其他软件系统共享。 赛州大学硕士学位论文基于n e t 的a u t o c a d 二次开发实现矿图动态查询系统的研究 圈2 - 1 i l t o c a d 二次开发的采矿c 加系统总体结构 2 ，2 。2 系统工程数据库分析 数据库是按照一定的数据模型组织并存放在外存上的一组相关数据集合，数 u 据以表的形式组织，每一个表包含一组属性( 列或字段) ，通常存放大量元组( 记 录或行) ，每个元组代表一个被唯一的关键字识别的对象，并被一组属性值描述。 数据库具有较小的冗余度，较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享 采矿c a d 系统研究的客观对象包括煤矿地质、采煤、开拓掘进、运输、提升、 通风安全、捧水、动力供应、通讯、照明等子系统的大量数据，每个数据都有其 空间特征和属性特征这些特征需用图形数据库和属性数据库加以管理，并用外 部标识码和内部标识码加以连接。通常对图形数据库和属性数据库可用操作、查 询及决策系统进行管理。工程数据库系统结构示意图见图2 - 2 。 圈2 - 2工程数据库系统结构 1 1 贵州大学硕士学位论文 萋于n e t 的a u t o c a d = 次开发实现矿图动态查询系统的研究 2 2 3 系统图形库分析 由于采矿设计的典型工作是对各种线框形状的构造与显示，因此图形库在 c a d 支撑系统中占有重要的地位。图形库是以满足各种图形的绘制和管理为目的 的。整个c a d 系统的图形资源全部由图形库提供，图形库的存储为一个层次机构， 设计图样由图块组成，图块又可以由下一层的图块或图元组成。 圈2 - 3图形库系统结构 2 3 本章小结 本章从传统的手工采矿工程图设计和管理出发，结合采矿c a d 系统特点，对 基于a u t o c a d 二次开发的采矿c a d 系统结构进行了研究，并详细介绍了总体系统 结构中的工程数据库、图形库两个子部分。 贵舟i 大学硕士学位论文基于，n e t 的a u t o c a d 二次开发实现矿图动态查询系统的研究 第3 章c a d 矿图中图元的研究 一个高效的采矿c a d 二次开发的系统，它首先应该是一个良好的图形系统， 在它的支持下，来完成各种采矿辅助设计工作。无论图形系统如何构造，都要考 虑图形的构造手段问题，不同的构造方式其图形构造效率是决然不同的。在机械 c a d 中，常用零件图元库的构造已经有大量研究和开发，但在矿业领域我们对图 元的考虑却很少。实际上在采矿c a d 系统中，图元构造也同样具有十分重要的地 位，因为它直接影响采矿c a d 系统再开发的难度、规模、开放性，决定着采矿 c a d 软件的实用性、适应性、运行效率、可维护性以及软件的生命周期。 3 1 图元概述 3 1 1 图元的含义 图元也称为输出基元，它是c a d 系统进行操作和组成画面( 图样) 的基本素 材。通常认为，一幅画面是由图元组成的，图元是一组最简单的最通用的集合图 形和文字。在工程设计中，常用图元通常包括：点、直线段、曲线、圆、圆弧、 椭圆、文字、参数图、尺寸标注、自定义图形等。 3 1 2 圈元分类 根据计算机图形学理论，从图形处理与运算的角度，我们讨论的图元分为三 类：矢量图元、标量图元、混合图元。 矢量图元：矢量图元是指有方向的图元。它可以参与图形的运算，如图形的 交、并、差运算，图形自动连接与追踪，计算图形几何长度及面积等。这类图元 包括：直线段图元、曲线图元、圆弧图元。这些图元是构成设计图的主要手段， 因此称之为主图元。 标量图元：标量图元是指没有方向的图形。它不可以参与图形运算。其图形 周长和面积的计算是没有工程意义的。这类图元包括：符号图元，尺寸标注图元。 这些图元常用于描述矢量图元的特征等信息，辅助矢量图元来表达完整的工程含 义因此也称之为辅助图元。 混合图元：混合图元兼有矢量图元和标量图元的特点，它包括：参数图元、 自定义图元。这两种图元实际上是用户定义图元的两种表现形式，它真正具有哪 贵州大学硕士学位论文基于n e t 的a u t o c a d 二次开发实现矿图动态查询系统的研究 种图形特征只有在用户定义了相应的图元后才确定。 3 20 a d 矿图图元的构造 3 2 1 矿图图元的含义 采矿工程设计图是一种矢量图( 矢量图是使用直线和曲线来描述图形，这些 图形的元素是一些点、线、矩形、多边形、圆和弧线等等，它们都是通过数学公 式计算获得的。矢量图形根据轮廓的几何特性进行描述。矢量图形与分辨率无关， 移动、缩放或更改颜色都不会失真，不会降低图形的品质。) ，可以看成由矢量最 小单位线段构成的，由此产生了种观点：认为矢量线段是构造采矿工程设 计图的基本图元。 、 采矿工程图中存在大量的专用符号或图形。对一张具体的矿图，这些符号或 图形的相对大小基本固定，而且重复数量有时较多。例如进风风流，回风风流、 重车运输、空车运输、单滚筒采煤机、道岔、吊挂胶带输送机、翻车机、风镐、 刮板输送机、胶带输送机、局部通风机等等。在常用的井上下对照图中还有大量 的地面符号，如水塔、水闸、无线电台、泵站、公路桥、铁路桥、涵洞、农田、 菜地、牧草地、树林、苗圃等等。上述由矢量线段组合而成的符号或图形均称之 为图元，即是我们论文提到的采矿c a d 矿图图元。 3 2 2 矿图图元构造原则 我们知道，煤矿开采各阶段的c a d 设计都不是单纯的图形生成过程，还需要 考虑设计对象随设计变化的过程，包括与图形相关的基本数据信息和品位计算、 矿岩量计算、材料消耗计算、结构计算等。因此，采矿c a d 系统不仅要提供面向 采矿设计的标准、方便、灵活的构图方法，还要提供基于图形的一些辅助计算与 处理手段，同时应把设计过程中所产生的图形连同它所代表的各种“工程含义” 保存下来，随时供用户查询、统计和使用，而采矿c a d 系统要实现这些功能，图 元构造有着关键作用。 图元构造是本论文c a d 矿图查询系统图形组织的基础，它决定着系统的总体 模型、数据模型和实现方法，最终还将影响查询系统的质量。图元构造有如此突 出的重要性，在构造时，一定要遵循一定的原则： ( 1 ) 完备性原则，尽可能满足采矿工程设计的需要，即由基本图元经过一 贵州大学硕士学位论文基于n e t 的 u t o c a v 二次开发实现矿图动态置询系统的研究 定组合或变换能生成采矿工程设计中所需的图形； ( 2 ) 最小性原则，尽可能地使图元的数目最小，这样可减少系统设计难度； ( 3 ) 效率原则，保证图形具有尽可能快的生成速度，并能使整个设计周期 尽量缩短； ( 4 ) 灵活性原则，依赖于基本图元的支持，用户能对图形系统进行自由扩 展，能支持特殊图形的再生成。 3 3c a d 矿图图元属性表示方法 3 3 1 矿图图元属性定义 c a d 矿图图元与其他专业涉及的图元不同，必须具备描述矿山图形属性的能 力矿山图形通常包括二重属性；窆闻位置属性和非空间属性。空间位置属性是 空间实体与空间位置有关的数据，非空间属性是指与空间实体相关的技术经济数 据 矿图图元的属性是对某图形的特征、性质、类型等进行描述的信息，它属于 非空间信息，一般不能在图纸上描制出来，只能附着在图元的旁边或背后的位置， 在进行有关图形计算、操作时才使用。如：指定区域矿岩量计算、平均品位计算、 矿井或工作面年生产能力等。 这种需要附着属性并对属性进行文本标注的图元称为带属性的图元。 3 3 2 矿图图元属性的性质 图元属性的表述是图形属性处理中关键的一环。只有了解矿图图元属性的特 殊性质，才能更好的完成属性的表述。一般矿图中的图元属性具备以下性质： ( 1 ) 图元属性的数据类型各不相同 从计算机所能处理的数据类型来看，它可以是整型数、实型数、字符串，或 者是这些数据类型的集合。对矿图图元属性的数据类型选择完全由用户确定，例 如在本论文所设计的矿图动态查询系统中，不同种类c a d 图纸中的各种图元的不 同属性都根据实际生产而设定了不同的数据类型。 ( 2 ) 图元属性的域数目不确定 有的矿图图元只有一个属性域( 多个属性的集合) ，有的矿图图元则有多个 属性域，有的图元没有属性，实际上也不需要，这些都是允许的。 贵州大学硕士学位论文 基于n e t 的a u z o c _ d 二次开发实现矿篷动态查询系统的研究 ( 3 ) 图元属性的解释不确定 属性做何用途以及属性如何解释，都可由用户根据具体应用规定。例如在论 文查询系统所包含的运输系统对照图中，各运输设备就具有名称、型号、单位、 日期等的图元属性，而这些属性也是根据煤矿设计的需要而规定的。 3 3 3 矿图图元属性的作用 一般来说，采矿c a d 系统中的矿山图元属性定义能够为采矿辅助设计系统起 到以下三方面的作用： ( 1 ) 可作为图元处理的有效手段，如：对图元的查找、过滤、分离、删除、 修改、显示等操作可按属性成批进行，提高图形处理效率； ( 2 ) 加载非空间属性信息，以标识图形实体； ( 3 ) 加载非空间属性信息，以实现工程图有关技术经济数据、表格的自动 计算和生成： ( 4 ) 携带附加非空间属性信息，提供给用户或其他应用系统。 3 3 4 图元属性的表述方法简述 近几年来，关于矿图图元属性表述方法的研究越来越多，并且都取得了成功， 如代码法、信息块法、字符串法等。根据属性的表述方法的选择应在不损失矿图 图元属性性质和矿图图元属性作用的前提下，本论文采取了字符串法来表述图元 属性 字符串法是将属性中各个属性域的数据都用字符串来表示，将这些字符串顺 序的连接起来，连续存储于内存中。当访问属性时，只需链接内存中属性的域编 号，便可取出相应的字符串。这一表示方法的最大优点就是借助了字符串的灵活 性，可将任意数目、各种类型的属性放在一起作为一个整体进行管理，其存储域 访问效率很高，完全实现了可变长、多类型的属性管理特征，允许属性的动态扩 展和收缩，具有用户自定义级的灵活性。 圉元几何信息块属性字符串 工作面名称 走向长度倾斜长度可采储量 幸幸车事掌幸搴# 图3 - ! 字符串法表述图元属性 1 6 赛州大学硕士学位论文基于n e t 的a u t o c a d 二次开发实现矿图动态查询系统的研究 3 3 5 带属性图元制作方法 很多c a d 矿图中包含的图元均为带有属性的标注图元。例如：机械配备平面 图中各种设备需要标注名称、型号、检修时间、购买价格等：采掘工程图中各开 采煤层需要标注倾角、厚度、容量、走向长、倾斜长等：通风图中各巷道需标注 风量、风速、断面积、阻力系数等。通过制作带属性的图元，可以快速得到不仅 图元一致，而且图元标注格式也一致的带标注的图元来。制作带属性标注的图元 实际上就是制作属性块下面将结合论文运输系统图中设备图元的制作加以介 绍。 在煤矿设计运输系统图中，假如所有运输设备需要标注名称、型号、编号、 长度、检修时间等五个属性数据。每个设备的这五个属性数据都不一样，但同一 数据的类型、格式都一样。制作步骤如下： ( 1 ) c a d 界面中定义属性标注文本样式 c o m m a n d ：s t y l e j 出现s t y l e 对话框，见图3 - 2 。分别设置： 臼，：耪 jt 僦 一 一， 照 二二 圃圆圆圆 张门丽面 争靠g 事斜式：暖： z 蟹1 l m ，_ i t m mv 簟舞v l l - 嗍 褥羁，事强 藏囊 口删 口重一 赣蠡，： 。 、。： 。丑甓 。、” 黧：竺。臣函五习 髑艇戗e 兰竺竺兰兰 戤d 。口固 豳3 - 2s t y l e 对话框 s t y l en a m e ：s t y l e l s e l e c tf o n t ：t i m e sn e wr o m a n h e i g h t ：l0 0 0 0 c l o s e ( 2 ) 设置属性 c o m l a n d ：d d a t t d e f j 出现“属性定义”对话框，首先对属性名称进行设置，如图3 - 3 。 1 7 贵州大学硕士学位论文 基于n e t 的 u t o c d 二次开发实现矿图动态查询系统的研究 田3 - 3设置名称属性 在属性区域内：标记：名称；值：设备1 。 模式区域内：选择不可见。 在文字选项区域内：文字样式：样式1 在拾取点区域内：单击拾取点按钮，在图中设备图形附近拾取插入名称属 性的标记点，图中即显示出名称字样，如图3 4 。 圈3 - 4 设置名称属性 l b 贵州大学硕士学位论文 基于n 计的a u t o c a d 二次开发实现矿固动态查询系统的研究 c o m m a n d ：d d a t t d e f 出现“属性定义”对话框，其次对型号属性进行设置，见图3 5 。 圈3 - 5设置型号属性 重复同一命令对属性：编号、长度，检修时间进行设置，所有属性的属性 设置完毕后，所得到的图形见图3 _ 6 。 雷3 - 6设置完成所有属性 1 9 贵州大学硕士学位论文 基于n e t 的a u t o c d 二次开发实现矿图动态查询系统的研究 ( 3 ) 定义带属性的块 c o m m a n d ：b l o c k b l o c kn a m e ( o r ? ) ：( 键入块名)设备1 i n s e r t i o nb a s ep o i n t ：( 选择合适的插入基点) 0 0 s e