三維礦山遠(yuǎn)程監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1、1三維礦山遠(yuǎn)程監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案三維礦山遠(yuǎn)程監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2目 錄一、礦山三維地下監(jiān)管設(shè)計(jì)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(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)管-7五、 礦山地上、地下安全生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控-9六、 顯示在線設(shè)備-9七、 礦山地下三維實(shí)時(shí)監(jiān)控-9八、 礦山地下三維實(shí)時(shí)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(chǔ)量信息查看-143一、三維礦山遠(yuǎn)程監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案介紹一、三維礦山遠(yuǎn)程監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案介紹三維礦山遠(yuǎn)程監(jiān)管系統(tǒng)通

2、過建立礦山的真實(shí)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(shí)時(shí)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(jì)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(xì)三維礦體模型上，可以準(zhǔn)確表達(dá)可開采礦層的地質(zhì)塊段構(gòu)成，各塊段的編號(hào)，平均品位，厚度，可采儲(chǔ)量，儲(chǔ)量級(jí)別等完整信息?？梢詫?shí)現(xiàn)礦山采礦和儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)管?？梢灾С衷O(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(dòng)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(shí)現(xiàn)相關(guān)屬性數(shù)據(jù)的查詢、檢索和統(tǒng)計(jì)，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(shí)，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(jìn)行疊加分析和量測，快速評(píng)價(jià)是否按計(jì)劃采礦，統(tǒng)計(jì)超計(jì)劃開采部分和未完成計(jì)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(dòng)態(tài)地表達(dá)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(chǔ)量塊段的三維礦體模型進(jìn)行疊加分析，以此動(dòng)態(tài)監(jiān)管礦山逐年采礦情況和儲(chǔ)量變化情況。實(shí)現(xiàn)礦山開采過程動(dòng)態(tài)監(jiān)控?？蛇M(jìn)入虛擬采掘巷道中飛行漫游，規(guī)劃最佳的開采路徑，實(shí)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(jìn)行有效的監(jiān)控，合理計(jì)劃未來開采方案，進(jìn)行進(jìn)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(jìn)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(shí)施，實(shí)現(xiàn)領(lǐng)導(dǎo)、專家現(xiàn)場和遠(yuǎn)程的三維可視化會(huì)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(dòng)態(tài)監(jiān)控礦山采礦和儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)管礦山采礦和儲(chǔ)量動(dòng)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(chǔ)

5、量數(shù)據(jù)庫地面高程模型數(shù)據(jù)庫FRID 實(shí)時(shí)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(shí)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(dá)可開采礦層的地質(zhì)塊段構(gòu)成，各塊段的編號(hào)，平均品位，厚度，可采儲(chǔ)量，儲(chǔ)量級(jí)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(shí)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(jìn)行線路漫游；查看礦體任意塊段儲(chǔ)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(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)管礦山采礦和儲(chǔ)量動(dòng)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(dòng)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(shí)現(xiàn)相關(guān)屬性數(shù)據(jù)的查詢、檢索和統(tǒng)計(jì)，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(shí)，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(jìn)行疊加分析和量測，快速評(píng)價(jià)是否按計(jì)劃采礦，統(tǒng)計(jì)超計(jì)劃開采部分和未完成計(jì)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(dòng)態(tài)地表達(dá)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(chǔ)量塊段的三維礦體模型進(jìn)行疊加分析，以此動(dòng)態(tài)監(jiān)管礦山逐年采礦情況和儲(chǔ)量變化情況。如圖 6 所示?？蛇M(jìn)入虛擬采掘巷道中飛行漫游，規(guī)劃最佳的開采路徑，實(shí)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(dòng)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(jìn)行快速查找、查詢和預(yù)警，制定越界開采處置預(yù)案，及時(shí)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(xì)管理9五、五、礦山地上、地下安全生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控礦山地上、地下安全生產(chǎn)的動(dòng)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(jìn)行有效的監(jiān)控，合理計(jì)劃未來開采方案，進(jìn)行進(jìn)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(jìn)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(shí)施，實(shí)現(xiàn)領(lǐng)導(dǎo)、專家現(xiàn)場和遠(yuǎn)程的三維可視化會(huì)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(shí)時(shí)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(jī)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(shí)時(shí)監(jiān)控礦山地下三維實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)時(shí)監(jiān)控是通過獲得礦山或者監(jiān)控站的 RFID 監(jiān)控實(shí)時(shí)信息，對礦山監(jiān)控點(diǎn)、礦山井下人員進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，實(shí)時(shí)反映監(jiān)測點(diǎn)的迎頭報(bào)警、越界報(bào)警。RFID監(jiān)測分站實(shí)時(shí)將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)服務(wù)器，客戶端實(shí)時(shí)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(bào)警信息。如圖 7、圖 8 所示。10圖 7 礦山地下三維實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊圖 8 礦山地下三維實(shí)時(shí)監(jiān)控八、八、礦山地下三維實(shí)時(shí)定位礦

10、山地下三維實(shí)時(shí)定位礦山井下人員實(shí)時(shí)定位可以實(shí)時(shí)定位礦山監(jiān)測點(diǎn)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(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(hào)，并在相應(yīng)坐標(biāo)創(chuàng)建一個(gè)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(dòng)Web 客戶端報(bào)警信息RFID 監(jiān)測分站數(shù)據(jù)庫11圖 9 礦山地下三維實(shí)時(shí)定位模塊圖 10 實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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?cái)?shù)據(jù)庫服務(wù)器上一個(gè)或多個(gè)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(dòng)狀態(tài)。用戶選擇回溯日期、具體的人員（一個(gè)或多個(gè)） ，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(shí)刻在井下活動(dòng)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(diǎn)等對象帶有屬性信息，礦體對象有資源儲(chǔ)量類型、品位信息、礦石類型、礦石含量等信息，監(jiān)測點(diǎn)對象帶有分站地址、報(bào)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(dòng)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(shí)現(xiàn)對礦山三維模型內(nèi)部的細(xì)致查看。把漫游線路放在巷道內(nèi)時(shí)，可實(shí)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(shí)，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(chǔ)量信息查看礦體任意切割和儲(chǔ)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(huì)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