智慧矿山三维基础平台.docx

智慧矿山三维基础平台1 智慧矿山的定义1.1几何表达-是现实矿山的数字镜像矿层、采掘工程和生产系统的空间位置和形态表示是智慧矿山的基础内容。 三维模型是其数据载体，是智慧矿山的基础。1.2安全监控-能够与现实矿山互动 能实时反映生产、安全数据，并能进行自动化控制。 智慧矿山是动态和积极的应用系统。1.3 应用和分析-能提高矿山安全、生产和管理能力服务生产，是矿山专业和管理部门的日常工具。系统分析、预测工具，指导生产和生产成本的管理工具。2 智慧矿山的关键问题体系问题基于对象的，以模型为核心的GIS系统。1. 现实世界与虚拟世界有一一对应的关系，为真实的构建虚拟矿山提供了基础平台。2.模型是对象的容器，是对象间关系的记录和处理者，是虚拟矿山的整体表示。1. 三维模型建造和表示（包括二维制图）地质体；井巷工程；地物和设备等。2. 系统连接-反映矿井生产现状和互动（开采、掘进、供电、运输、人员、风流和瓦斯、水文、地压、温度、设备的位置和工作状态）与生产监控系统的一体化；与工业自动化设备控制系统的连接；各种路径的逻辑拓扑关系（风，水、电、人员轨迹）。3.数据挖掘-服务生产和安全专业分析解算-地质构造、地压、动态风网；矿井物流、生产成本分析与控制。3 智慧矿山的关键技术及其解决途径特别关键的几点三维模型的动态建立和可编辑技术；基于三角域的改进的Bernstein-Bzier地质曲面拼合表示技术； 地质实体模型（地质透明体）巷道高级处理技术；二维、三维一体化技术；图形模板技术；与监、控系统连接；数据管理、模型在体积计算、人员轨迹、通风解算、岩石力学、瓦斯及防治水、生产成本等中的分析和应用。3.1 模型技术概述 VRMine 特有的地质曲面表达和断层处理技术，使多层地质体建模可编辑、可控制。 地层 地形地物 基于巷道和工作面对象技术，可精确地表达井巷工程模型和生产开采模型。巷道基于组合对象技术，可表达地形地物和矿井生产的任意物体。掘进、采煤机三维模型的动态建立和可编辑技术基于对象的表达和处理（用户级）；充分理解矿井和组成矿井的各个对象的物理逻辑、设计灵活实用的体系和数据结构；组合对象技术（复杂 是 简单 的叠加）；二维、三维一体化技术（二维编辑一样可以用于三维）；寻找或创新实用的数学表达技术。基于三角域的改进的B-B曲面拼合表示技术复杂的地质曲面是简单的基于三角域的改进的B-B曲面的拼合；断层处理技术（核心：有限制边的Delaunay三角形，难点：逆断层处理-交换或分裂算法）；曲面化问题-速度；考虑地层的产状（倾向和倾角）。巷道高级处理技术现有技术：几何表示：截面（三角形/四边形；点数固定/动态；形态固定/动态）；拓扑关系：点线；技术类型截面（四边形；点数动态；形态动态）同类截面点数固定；形态固定；但类型可任意改变；点线的拓扑关系 + 接头技术。3.5 二维、三维一体化技术对象和模型，图形和光照显示要分立；体系结构上要支持。优点：1.内部数据和外部表现的高度统一和协调 2.数据的维护、修改和应用是基于同一个数据模型，保持了数据的唯一和实时高效。模型二维 = 剖切 + 符号化三维 = 线、面的分解 + 光照3.6 图形模板技术对象和模型，图形和光照显示要分立；体系结构上要支持；对象化 - 动态生成、强类型、可命名、可检索、可组合；专有对象（图表、图框、自定义图形）；多种坐标形态（绝对、相对、局部，浮动）；对象的主从关系，图形、模型的嵌入和连接；任意比例尺技术；3.7 生产监控关键技术：控件技术；通信、网络和数据库技术。OPC（自动化设备）。实现途径：通信 或 数据服务器；控件; OPC标准；业务逻辑 + C# + WEB ；3.8 专业应用基础数据管理人员定位；通风动态解算；体积计算储量、水量。通风分析系统通风图表形功能。通风网络解算功能 通风设计功能生产设计系统巷道断面图，平巷交叉点（单轨单侧，双轨单侧，双轨单侧弯道，单轨对称，双轨单侧分岔和弯道交岔点等），硐室（采区绞车房、采区变电所、吸入式矿井泵房、压入式矿井泵房、非隔开式井下调度室和充电整流室等）。5.5 应急救援结合三维电子地图模拟事故现场的灾情影响范围，及时提供逃生路线和救援策略，辅助应急指挥。 VRMine瓦斯预测预报 根据瓦斯地质情况，在通风分析的基础上，结合监控和瓦斯巡检资料，构造瓦斯预测预报专家系统，预测瓦斯涌出量及瓦斯危险区。 4. 展 望1）. 智慧矿山刚刚开始，目前无成熟的经验和实例；2）. 未解决且迫切的问题：地质实体模型，矿山瓦斯、水、地压等安全问题；3）. 监控和工业自动化