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煤矿采掘工程动态可视化管理理论与应用研究

邢存恩  
【摘要】: 煤炭工业作为我国能源生产的一个支柱工业,在国民经济中占有十分重要的地位。煤矿的信息化和数字化建设是21世纪煤矿生产技术管理的必然趋势。CAD、GIS和可视化技术的集成研究是当今煤矿数字化发展和建设重要前沿。 论文以系统工程思想为指导,以AutoCAD系统为图形支撑环境,运用图形学理论、数据库理论和集成化技术,将CAD、GIS和图形可视化等计算机应用技术与传统的煤炭行业结合起来,对煤矿采掘工程空间信息表示、工程设计、计划编制、测量填图改图、安全信息管理、三维建模及其可视化等相关技术进行了深入研究,开发出了煤矿采掘工程动态可视化管理的原型系统。主要研究内容包括六个方面:①采掘工程动态可视化管理系统构造;②采掘工程专业图素库的构造及属性化表示研究;采掘工程属性数据录入系统研究;③采掘工程GIS数据结构研究;④采掘工程衔接计划编制管理研究;⑤采掘工程安全信息管理研究;⑥采掘工程三维可视化模型设计与实现等内容。 论文分析了煤矿CAD、GIS和图形可视化等应用技术的研究状况、存在问题和发展趋势,构造了“煤矿采掘工程动态可视化管理系统”的总体模型框图,以及各子系统模型框图。 论文对煤矿采掘工程动态可视化管理系统中专业图素集的进行了研究。分析了采掘工程图素集的构成及分类,探讨了图素空间信息的表示方法,构造了采掘工程图素空间数据结构模型。该数据模型成功地将图素的“几何属性”和“非几何属性”集成在一起。并进一步研究了基于AutoCAD图形支撑平台下采掘工程动态管理系统专业图素,构造了采掘工程属性数据录入系统。 基于GIS数据结构理论,结合采掘工程动态管理系统的实际问题,采掘工程动态管理系统将采掘工程空间信息和属性信息按照两种数据管理模式管理:一种是常用数据的附着式数据库管理,它与图形图素绑定在一起,保存在图形数据库;另一种就是GIS系统常用的关系数据库管理,该数据库独立于图形保存。 论文以煤矿系统工程研究的成果为基础,结合作者从事煤矿计算机生产管理项目研究与开发过程中遇到的各类问题及其解决方案,系统深入地分析了煤矿采掘工程设计、采掘衔接计划编制、采掘测量填图改图问题。论文提出了在AutoCAD系统图形支撑环境下,基于GIS的煤矿采掘衔接管理信息系统开发的新思路和主要算法流程,探讨了基于图形的知识推理过程。构造了采掘工程设计、计划、测量等子系统,实现了采掘工程的动态可视化管理。 针对我国煤矿井下信息化程度低、安全管理不到位、缺乏必要的安全信息监控等特点,论文设计了“采掘工程安全信息管理系统”模块。实现了采掘工程安全信息管理。该模块提高了井下安全生产的管理水平和井下事故救援的处理能力,实现了井下安全和救援工作的信息化,促进了矿山企业的信息化进程和整体水平的提高。 论文在分析了煤矿采掘工程三维模型的数据特征和数据结构基础上,研究探讨了基于AutoCAD图形支撑平台下,建立煤层底板曲面模型和建立巷道三维立体模型的方法。


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