三維礦山遠程監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計方案

1、三維礦山遠程監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計方案目 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、小窗口平面導航13十三、礦體任意切割和儲量信息查看14一、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

2、產(chǎn)、領(lǐng)導決策、礦山技術(shù)培訓、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?？梢詫崿F(xiàn)礦山采礦和儲量動態(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礦體的空間形態(tài)、特征及其空間數(shù)

3、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)

4、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、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：礦山采礦和儲量動態(tài)監(jiān)管軌跡回放地下安全生產(chǎn)的動態(tài)監(jiān)控礦山三維模展示礦山三維模構(gòu)建礦體任意切割和查看礦山井下人員和設(shè)備定位礦山采礦和儲量動態(tài)監(jiān)管地面高程模型數(shù)據(jù)庫礦山三維模型數(shù)據(jù)庫FRID 實時監(jiān)測數(shù)據(jù)礦產(chǎn)資源儲量數(shù)據(jù)庫圖1三維礦山監(jiān)管系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖2系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)圖二、 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

5、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。圖3全要素礦山模型圖4地上地下一體化的礦山模型三、 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

6、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、 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

7、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。可進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礦段精細管理五、 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，

8、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、專家現(xiàn)場和遠程的三維可視化會商和應(yīng)急指揮。六、 顯示在線設(shè)備可實時查看當前正在井下作業(yè)（在線）的人員和設(shè)備，并標注出人員信息和設(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、 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

9、、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。顏色閃動Web客戶端報警信息RFID監(jiān)測分站數(shù)據(jù)庫圖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、 礦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

10、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。Web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實時定位圖9礦山地下三維實時定位模塊圖10實時在線設(shè)備及人員顯示九、 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）軌跡回放十、 鼠標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

11、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，將鼠標放在要查看的對象上，即可彈出屬性信息窗口，鼠標移開窗口自動消失。如圖12所示。圖12鼠標懸停顯示對象屬性十一、 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、 小窗口平面導航在多層巷道中漫游時，提供小窗口平面圖的導航顯示功能。如圖13紅框所示。圖13平面導航小窗口十三、 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。為礦山企業(yè)對任意