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）
①．地质体；
②．井巷工程；
③．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）
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关系（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 智慧矿山的关键技术及其解决途径
特别关键的几点
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-Bézier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。
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
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----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．拓扑关系：点—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—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。
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；
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．对象的主从关系，图形、模型的嵌入和连接；
⑤．任意比例尺技术；
3.7 生产监控
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：
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
模型
二维 = 剖切 + 符号化 三维 = 线、面的分解 + 光照
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……。
应用领域：
☆智慧矿山基础平台（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。