智慧矿山三维基础平台.docx

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智慧矿山三维基础平台

智慧矿Lh三维基础平台

1智慧矿山的定义

1・1・几何表达一是现实矿LLI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III的基础内容三维模型是其数据载体，是智慧矿［1［的基础。

1.2.安全监控八能够与现实矿L1J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Lb是动态和积极的应用系统

1.3应用和分析「能提高矿Lh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

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2智慧矿lLj的尖键问题体系问题

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尖系，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，是对象间矢系的记录和处理者，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）

1•地质体；

2•井巷工程；

3•地物和设备等。

2.系统连接一--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）

1•与生产监控系统的一体化；

2•与工业自动化设备控制系统的连接；

3•各种路径的逻辑拓扑尖系（风，水、电、人员轨迹）。

3.数据挖掘--服务生产和安全

1•专业分析解算「地质构造、地压、动态风网；

2•矿井物流、生产成本分析与控制。

3智慧矿Lb的矢键技术及其解决途径

特别矢键的几点

1•三维模型的动态建立和可编辑技术；

2•基于三角域的改进的Bernstein-Bzier地质曲面拼合表示技术；③•地质实

体模型（地质透明体）

4•巷道高级处理技术；

5•二维、三维一体化技术；

6•图形模板技术；

7•与监、控系统连接；

8•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。

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

1•基于对象的表达和处理（用户级）；

2•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；

3•组合对象技术（复杂是简单的叠加）；

4•二维、三维一体化技术（二维编辑一样可以用于三维）；

5•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

1•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；

2•断层处理技术（核心：

有限制边的Delaunay三角形,难点：

逆断层处理-■八交换或分裂算法）；

3•曲面化问题---速度；

4•考虑地层的产状（倾向和倾角）。

巷道高级处理技术

现有技术：

1•几何表示：

截面（三角形/四边形；点数固定/动态；形态固定/动态）；

2•拓扑矢系：

点一线；

技术类型

①•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；

②•点一线的拓扑尖系甘妾头技术。

3.5-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

3・6图形模板技术

二维二剖切+符号化

三维=线、面的分解+光照

对象和模型，图形和光照显示要分立；

体系结构上要支持；

1•对象化--动态生成、强类型、可命名、可检索、可组合;

2•专有对象（图表、图框、自定义图形）；

3•多种坐标形态（绝对、相对、局部，浮动）；

4•对象的主从矢系，图形、模型的嵌入和连接；

5•任意比例尺技术；

3.7生产监控

尖键技术：

控件技术；

通信、网络和数据库技术。

OPC（自动化设备）。

实现途径：

1•通信或数据服务器；

2•控件；

3.OPC标准；

4•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；

体积计算一储量、水量O

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），碉室（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）

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IZ-帛而

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。

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……。

应用领域：

☆智慧矿LU基础平台（模型建立，制图）；

☆生产和调度管理（地测、通风、设计、安全监控、调度管理等）；

☆远程WEB安全生产管理系统；

☆通风、瓦斯、水文、防避灾分析预测系统等。

应用对象：

矿山