三維礦山遠程監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計方案

1、1三維礦山遠程監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計方案三維礦山遠程監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計方案2目 錄一、礦山三維地下監(jiān)管設(shè)計方案介紹-3二、 礦山真三維地質(zhì)建模-5三、 三維礦山模型的基本操作、管理與瀏覽-7四、 礦山采礦和儲量動態(tài)監(jiān)管-7五、 礦山地上、地下安全生產(chǎn)的動態(tài)監(jiān)控-9六、 顯示在線設(shè)備-9七、 礦山地下三維實時監(jiān)控-9八、 礦山地下三維實時定位 -10九、 井下人員（設(shè)備）軌跡回放 -12十、 鼠標(biāo)懸停提示屬性信息 -13十一、 地下三維場景漫游-13十二、 小窗口平面導(dǎo)航-13十三、 礦體任意切割和儲量信息查看-143一、三維礦山遠程監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計方案介紹一、三維礦山遠程監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計方案介紹三維礦山遠程監(jiān)管系統(tǒng)通

2、過建立礦山的真實三維模型，逼真的顯示礦山的礦體形態(tài)、采礦情況、空間環(huán)境及采礦人員和設(shè)備的實時狀況，為礦山管理、高效采掘、安全生產(chǎn)、領(lǐng)導(dǎo)決策、礦山技術(shù)培訓(xùn)、礦井優(yōu)化設(shè)計等提供更直觀的信息。主要功能包括，礦山的地上地下一體化三維建模，其中包括礦山的地表模型、三維鉆孔模型、井巷模型、礦床構(gòu)造模型、礦體模型、巖層模型、采空區(qū)模型、備采模型和開采邊界模型等。在精細三維礦體模型上，可以準(zhǔn)確表達可開采礦層的地質(zhì)塊段構(gòu)成，各塊段的編號，平均品位，厚度，可采儲量，儲量級別等完整信息。可以實現(xiàn)礦山采礦和儲量動態(tài)監(jiān)管。可以支持設(shè)定年度備采區(qū)，圈定三維備采模型，分析準(zhǔn)備開采的塊段及各塊段動用量，在可視化環(huán)境中任意地圈

3、定目標(biāo)礦體并快速地實現(xiàn)相關(guān)屬性數(shù)據(jù)的查詢、檢索和統(tǒng)計，也可以通過給定屬性條件快速查詢感興趣的目標(biāo)礦體的空間形態(tài)、特征及其空間數(shù)據(jù)。在開采年度結(jié)束時，可以快速地建立其采空區(qū)的三維模型，并與原定備采區(qū)進行疊加分析和量測，快速評價是否按計劃采礦，統(tǒng)計超計劃開采部分和未完成計劃部分，并且用形象、逼真的三維體模型展示和查看相關(guān)的礦體形態(tài)、空間位置、礦石品位、礦石量及其他有關(guān)信息。還可以動態(tài)地表達逐年的備采和開采礦石的空間位置和礦石量，準(zhǔn)確與含儲量塊段的三維礦體模型進行疊加分析，以此動態(tài)監(jiān)管礦山逐年采礦情況和儲量變化情況。實現(xiàn)礦山開采過程動態(tài)監(jiān)控?？蛇M入虛擬采掘巷道中飛行漫游，規(guī)劃最佳的開采路徑，實現(xiàn)三維

4、礦山的穿層越界采礦監(jiān)管。通過和礦山地下 RFID 監(jiān)控設(shè)備結(jié)合，采用三維建模和模擬功能，還可以對礦山地上、地下安全問題進行有效的監(jiān)控，合理計劃未來開采方案，進行進度和安全控制，規(guī)避礦難事故的發(fā)生，制定地上、地下災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案，進而建立礦山災(zāi)害預(yù)警和應(yīng)急指揮系統(tǒng)。當(dāng)事故發(fā)生后，本系統(tǒng)可以快速支持救援方案的制定和實施，實現(xiàn)領(lǐng)導(dǎo)、專家現(xiàn)場和遠程的三維可視化會商和應(yīng)急指揮。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1、圖 2 所示：4圖 1 三維礦山監(jiān)管系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖礦山三維模構(gòu)建礦山三維模展示地下安全生產(chǎn)的動態(tài)監(jiān)控礦山采礦和儲量動態(tài)監(jiān)管礦山采礦和儲量動態(tài)監(jiān)管礦山井下人員和設(shè)備定位軌跡回放礦體任意切割和查看礦山三維模型數(shù)據(jù)庫礦產(chǎn)資源儲

5、量數(shù)據(jù)庫地面高程模型數(shù)據(jù)庫FRID 實時監(jiān)測數(shù)據(jù)5圖 2 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖二、二、礦山真三維地質(zhì)建模礦山真三維地質(zhì)建模實現(xiàn)各類礦山的地上地下一體化三維建模，建立礦山的地表模型、三維鉆孔模型、井巷模型、礦床構(gòu)造模型、礦體模型、巖層模型、采空區(qū)模型、備采模型和兩權(quán)范圍模型等。準(zhǔn)確表達可開采礦層的地質(zhì)塊段構(gòu)成，各塊段的編號，平均品位，厚度，可采儲量，儲量級別等完整信息。如圖 3、圖 4 所示。6圖 3 全要素礦山模型圖 4 地上地下一體化的礦山模型7三、三、三維礦山模型的基本操作、管理與瀏覽三維礦山模型的基本操作、管理與瀏覽為方便用戶在 B/S 模式下瀏覽編輯礦山地下三維模型，開發(fā)的系統(tǒng)工具條及右鍵菜

6、單功能，實現(xiàn)了三維模型的單選、框選、放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)換視角、添加注釋和系統(tǒng)設(shè)置等基本三維模型操作功能。如圖 5 所示。系統(tǒng)提供了人性化的圖層管理模塊，可以設(shè)置任意圖層的顯示狀態(tài)，打開所有圖層，關(guān)閉所有圖層，查看圖層包含對象信息等。提供在三維模型內(nèi)部、外部選擇任意線路進行線路漫游；查看礦體任意塊段儲量信息及其它屬性信息。圖 5 露天礦山模型瀏覽四、四、礦山采礦和儲量動態(tài)監(jiān)管礦山采礦和儲量動態(tài)監(jiān)管可以支持設(shè)定年度備采區(qū)，圈定三維備采模型，分析準(zhǔn)備開采的塊段及各塊段動用量，在可視化環(huán)境中任意地圈定目標(biāo)礦體并快速地實現(xiàn)相關(guān)屬性數(shù)據(jù)的查詢、檢索和統(tǒng)計，也可以通過給定屬性條件快速查詢感興趣的目標(biāo)礦體的

7、8空間形態(tài)、特征及其空間數(shù)據(jù)。在開采年度結(jié)束時，可以快速地建立其采空區(qū)的三維模型，并與原定備采區(qū)進行疊加分析和量測，快速評價是否按計劃采礦，統(tǒng)計超計劃開采部分和未完成計劃部分，并且用形象、逼真的三維體模型展示和查看相關(guān)的礦體形態(tài)、空間位置、礦石品位、礦石量及其他有關(guān)信息。還可以動態(tài)地表達逐年的備采和開采礦石的空間位置和礦石量，準(zhǔn)確與含儲量塊段的三維礦體模型進行疊加分析，以此動態(tài)監(jiān)管礦山逐年采礦情況和儲量變化情況。如圖 6 所示?？蛇M入虛擬采掘巷道中飛行漫游，規(guī)劃最佳的開采路徑，實現(xiàn)三維礦山的穿層越界采礦監(jiān)管?；诒鞠到y(tǒng)，可建立礦山兩權(quán)范圍，定期更新開礦模型，采用多種三維空間分析方法，動態(tài)監(jiān)管穿

8、層越界采礦行為。對超出規(guī)定邊界和高程的巷道等采礦工程進行快速查找、查詢和預(yù)警，制定越界開采處置預(yù)案，及時發(fā)出警告和勸阻，有效地監(jiān)管和防止穿層越界采礦。圖 6 礦段精細管理9五、五、礦山地上、地下安全生產(chǎn)的動態(tài)監(jiān)控礦山地上、地下安全生產(chǎn)的動態(tài)監(jiān)控通過和礦山地下 RFID 監(jiān)控設(shè)備結(jié)合，采用三維建模和模擬功能，對礦山地上、地下安全問題進行有效的監(jiān)控，合理計劃未來開采方案，進行進度和安全控制，規(guī)避礦難事故的發(fā)生，制定地上、地下災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案，進而建立礦山災(zāi)害預(yù)警和應(yīng)急指揮系統(tǒng)。當(dāng)事故發(fā)生后，本系統(tǒng)可以快速支持救援方案的制定和實施，實現(xiàn)領(lǐng)導(dǎo)、專家現(xiàn)場和遠程的三維可視化會商和應(yīng)急指揮。六、六、顯示在線設(shè)備

9、顯示在線設(shè)備可實時查看當(dāng)前正在井下作業(yè)（在線）的人員和設(shè)備，并標(biāo)注出人員信息和設(shè)備類型（人員、礦車、鏟車、挖掘機等） ，在線設(shè)備高亮顯示在頁面上，不在線設(shè)備以暗色顯示在頁面上。七、七、礦山地下三維實時監(jiān)控礦山地下三維實時監(jiān)控實時監(jiān)控是通過獲得礦山或者監(jiān)控站的 RFID 監(jiān)控實時信息，對礦山監(jiān)控點、礦山井下人員進行實時的監(jiān)控，實時反映監(jiān)測點的迎頭報警、越界報警。RFID監(jiān)測分站實時將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)服務(wù)器，客戶端實時讀取數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，并在三維模型相應(yīng)的監(jiān)測分站模型中顯示報警信息。如圖 7、圖 8 所示。10圖 7 礦山地下三維實時監(jiān)控模塊圖 8 礦山地下三維實時監(jiān)控八、八、礦山地下三維實時定位礦

10、山地下三維實時定位礦山井下人員實時定位可以實時定位礦山監(jiān)測點監(jiān)測范圍內(nèi)的礦山人員或者設(shè)備。通過讀取數(shù)據(jù)服務(wù)器上人員（設(shè)備）的位置信息，實時在真三維模型中定位礦山人員或者設(shè)備的具體位置。RFID 監(jiān)測分站實時將礦工或者設(shè)備的位置信息上傳到數(shù)據(jù)服務(wù)器，客戶端實時讀取數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，并在三維模型相應(yīng)的監(jiān)測分站模型中顯示礦工姓名，礦工編號，并在相應(yīng)坐標(biāo)創(chuàng)建一個礦工模型，直觀的在三維視圖中呈現(xiàn)。流程如圖 9、圖 10 所示。顏色閃動Web 客戶端報警信息RFID 監(jiān)測分站數(shù)據(jù)庫11圖 9 礦山地下三維實時定位模塊圖 10 實時在線設(shè)備及人員顯示W(wǎng)eb 客戶端位置信息RFID 監(jiān)測分站數(shù)據(jù)庫定位到分站模型人員

11、實時定位12九、九、井下人員（設(shè)備）軌跡回放井下人員（設(shè)備）軌跡回放歷史軌跡回放是通過讀取礦山監(jiān)控數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上一個或多個人員（設(shè)備）的歷史位置信息，回溯和重現(xiàn)人員及采礦設(shè)備在井下活動狀態(tài)。用戶選擇回溯日期、具體的人員（一個或多個） ，從數(shù)據(jù)服務(wù)器上讀取數(shù)據(jù)，在三維視圖中回溯和重現(xiàn)人員及采礦設(shè)備任意時刻在井下活動狀態(tài)。如圖 11 所示。圖 11 井下人員（設(shè)備）軌跡回放13十、十、鼠標(biāo)懸停提示屬性信息鼠標(biāo)懸停提示屬性信息在礦山地下三維模型中，礦體、監(jiān)測點等對象帶有屬性信息，礦體對象有資源儲量類型、品位信息、礦石類型、礦石含量等信息，監(jiān)測點對象帶有分站地址、報警狀態(tài)等信息，將鼠標(biāo)放在要查看的對象

12、上，即可彈出屬性信息窗口，鼠標(biāo)移開窗口自動消失。如圖 12 所示。圖 12 鼠標(biāo)懸停顯示對象屬性十一、十一、地下三維場景漫游地下三維場景漫游按任意指定線路、指定高度漫游，可實現(xiàn)對礦山三維模型內(nèi)部的細致查看。把漫游線路放在巷道內(nèi)時，可實現(xiàn)巷道內(nèi)漫游。十二、十二、小窗口平面導(dǎo)航小窗口平面導(dǎo)航在多層巷道中漫游時，提供小窗口平面圖的導(dǎo)航顯示功能。如圖 13 紅框所示。14圖 13 平面導(dǎo)航小窗口十三、十三、礦體任意切割和儲量信息查看礦體任意切割和儲量信息查看對由三維系統(tǒng)建立的礦區(qū)塊體模型，可以在礦區(qū)內(nèi)任意圈定備采范圍，系統(tǒng)的“任意塊段查看”功能會將礦區(qū)塊體模型中包含在該范圍內(nèi)的塊段裁剪出來，并給出其相應(yīng)的屬性信息。為礦