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[摘要]通过三维可视化信息技术在神华宁夏煤业集团的应用为实例，对三维可视化信息技术及其技术要点进行了介绍，系统的建立为神华宁煤集团公司和生产矿井的安全管理、矿井灾害预测与防治、应急响应等提供信息支持，同时对数字化矿山建设具有一定的借鉴意义。
[关键词]三维可视化煤矿数字化矿山
中图分类号：0343.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）06-0270-01
1、引言
三维可视化系统采用矿井信息和数字化建设的前沿技术GIS45系结构，其系统是将矿井三维模拟、瓦斯监测、人员定位、矿井自动化、工业电视、地测及钻孔、工程等信息集成在一个平台里，更加直观的看到井下的各种信息，便于集团公司生产指挥调度，使信息化建设由局部探索向全面推进、由技术引领向管理驱动、由部门应用向综合集成。
2、基于GIS三维可视化信息系统的体系结构
三维地理（地测）与工程信息管理子系统是在“三维工程设计与生产信息可视化系统”的基础上，使用GIS技术、max Scfipt等语言进行开发，结合数据库技术和网络技术，适合Windows 2000/XP操作系统，与AutoCAD图形格式相兼容，可以直接导入CAD平面图形，根据矿井安全生产管理的需要而开发的更为专业、功能更强的三维可视化信息系统。该系统以流行的三维造型和三维动画设计软件Autodesk VIZ为平台，针对地下工程、采矿工程、管路工程的特点专门开发出来的信息可视化系统。它运用了强大的三维实体造型、数据管理及三维动画功能，将复杂的井巷工程、生产系统、安全监测和地质测量等综合信息通过三维图形逼真地表现出来。其作用是方便矿级地测人员绘制实际比例的井巷三维模型，使集团公司、生产单位和安全监察部门能直观、快速、全面地了解安全生产状况和相关信息，为生产管理、安全监督检查以及抢险救护与事故分析提供决策依据。
3、三维可视化仿真技术是数字矿山关键技术
三维GIS虽然还处于发展中，是现代新技术发展方向，将GIS运用到矿井的生产和管理中。系统通过对矿井各种地质、地形因素的综合研究和分析，以此来获得可以满足系统操作的信息数据，并能以图表图形、图像等形式将各种数据信息表达出来。三维可视化技术可将大量的数据通过图表和图像的形式表现出来，让原本抽象的数据变得更具体，以此来提高人们对数据信息的理解，做出决策的依据。为了更好的建立具有空间位置、拓扑关系及属性信息的三维模型，必须考虑更为详细的数据结构。系统中的三维模型分点、边、环、面简单体建立数据结构并实现一体化存储，为了实现平滑实时的显示三维场景，系统采用多尺度模型算法实现对数据实施动态的多细节层次调度。
4、系统主要功能
平台采用集团一体化集成，信息分级管理与维护。即集团所属各生产单位的信息统一集成到平台的数据中心，再按行政管理机关对信息管理的需要，通过系统平台权限分配，分别对各级信息进行管理、维护和使用。
系统是建立在纯三维矢量图形平台上，可用于地测数据导入、数据处理分析、三维、二维导线制图、井巷工程制图、用钻孔数据制作三维等高线、地层面和地层体、储量计算等强大功能，是矿山三维数字化建模的必备工具。通过添加工程导线点的标高生成三维立体图。系统利用先进的三维技术，建立矿井安全与生产三维可视化调度管理信息系统，构建多矿井生产管理信息化的基础动态数据与图形资源库，实现矿井工程和生产过程的三维可视化，为适应复杂的矿井生产地质条件的时空变化提供了直观、高效的信息查询服务。运用以上技术方法，在神华宁夏煤业集团构建了安全生产调度管理三维可视化系统平台。图1显示了宁东矿区任家庄煤矿安全生产可视化情况。
4.1 矿井地质与测量信息管理三维可视化
根据工程导线，查看工程内部三维结构和设备布置状况。如果有矿井下的工业视频监控，点击监控点，系统就能直接看到井下实际生产情况，以便工程人员对具体施工方案进行分析和讨论。可以在三维立体图上就行任意剖切，对物体进行全方位的观察。
在三维矿井采掘立体图中，可根据数据输入的顺序，回放工作信息实情，自动计算各掘进巷道的已掘工程量和剩余工程量，自动计算出回采工作面的已采储量、剩余储量、回收率、当前位置工作面的采高和倾角。日常输入进度数据，可自动更新三维工程图形，并将安全监测系统、生产系统的运行状态动态显示，可快速生成通风系统、安全避灾线路、运输系统、排水系统供电系统的三维路图，并标明所有的线和方向，实现三维动画显示。具有智能制图、工程预算等功能，便与设计方案的比较和工程进度管理。
4.2 矿井安全监测与人员定位信息管理的调度三维可视化
安全监测点与人员定位监测点在三维矿井图像中标识出来，并随着三维矿井模型的旋转而同步移动，使三维矿井视图与矿井的实际场景一致，立体图形随生产的变化而变化。实现了人员定位测点与动画的显示，在立体图中，方便的找到某位员工的下井路线与当下的位置。系统不仅方便矿级地测人员绘制实际比例的井巷三维模型，还使集团公司、生产单位和安全监察部门能直观、快速、全面地了解安全生产状况和相关信息，为生产管理、安全监督检查以及抢险救护与事故分析提供决策依据。
在三维矿井视图中可以方便地查询不同地点的瓦斯、一氧化炭、風量、温度、煤位等数据及其分布状态；同时，还可以查询各种设备的运行状态，如采煤机、皮带、风机、水泵等在三维矿井视图中都有动态图示，可以直观地看出这些设备所在的位置和运行状态。
5、结语
矿山数字化和信息化是采矿行业的一个崭新科技领域，也是矿山企业发展的重要科技途径。三维可视化信息技术系统平台作为管理层应用系统，强调了矿井安全生产信息的整体性和综合性。为煤矿企业安全生产管理和生产矿井的安全监督检查、生产技术管理提供了综合的信息支持和高效的信息查询手段，对于提高集团公司安全生产管理水平，预防安全事故的发生起到重要的作用。
[关键词]三维可视化煤矿数字化矿山
中图分类号：0343.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）06-0270-01
1、引言
三维可视化系统采用矿井信息和数字化建设的前沿技术GIS45系结构，其系统是将矿井三维模拟、瓦斯监测、人员定位、矿井自动化、工业电视、地测及钻孔、工程等信息集成在一个平台里，更加直观的看到井下的各种信息，便于集团公司生产指挥调度，使信息化建设由局部探索向全面推进、由技术引领向管理驱动、由部门应用向综合集成。
2、基于GIS三维可视化信息系统的体系结构
三维地理（地测）与工程信息管理子系统是在“三维工程设计与生产信息可视化系统”的基础上，使用GIS技术、max Scfipt等语言进行开发，结合数据库技术和网络技术，适合Windows 2000/XP操作系统，与AutoCAD图形格式相兼容，可以直接导入CAD平面图形，根据矿井安全生产管理的需要而开发的更为专业、功能更强的三维可视化信息系统。该系统以流行的三维造型和三维动画设计软件Autodesk VIZ为平台，针对地下工程、采矿工程、管路工程的特点专门开发出来的信息可视化系统。它运用了强大的三维实体造型、数据管理及三维动画功能，将复杂的井巷工程、生产系统、安全监测和地质测量等综合信息通过三维图形逼真地表现出来。其作用是方便矿级地测人员绘制实际比例的井巷三维模型，使集团公司、生产单位和安全监察部门能直观、快速、全面地了解安全生产状况和相关信息，为生产管理、安全监督检查以及抢险救护与事故分析提供决策依据。
3、三维可视化仿真技术是数字矿山关键技术
三维GIS虽然还处于发展中，是现代新技术发展方向，将GIS运用到矿井的生产和管理中。系统通过对矿井各种地质、地形因素的综合研究和分析，以此来获得可以满足系统操作的信息数据，并能以图表图形、图像等形式将各种数据信息表达出来。三维可视化技术可将大量的数据通过图表和图像的形式表现出来，让原本抽象的数据变得更具体，以此来提高人们对数据信息的理解，做出决策的依据。为了更好的建立具有空间位置、拓扑关系及属性信息的三维模型，必须考虑更为详细的数据结构。系统中的三维模型分点、边、环、面简单体建立数据结构并实现一体化存储，为了实现平滑实时的显示三维场景，系统采用多尺度模型算法实现对数据实施动态的多细节层次调度。
4、系统主要功能
平台采用集团一体化集成，信息分级管理与维护。即集团所属各生产单位的信息统一集成到平台的数据中心，再按行政管理机关对信息管理的需要，通过系统平台权限分配，分别对各级信息进行管理、维护和使用。
系统是建立在纯三维矢量图形平台上，可用于地测数据导入、数据处理分析、三维、二维导线制图、井巷工程制图、用钻孔数据制作三维等高线、地层面和地层体、储量计算等强大功能，是矿山三维数字化建模的必备工具。通过添加工程导线点的标高生成三维立体图。系统利用先进的三维技术，建立矿井安全与生产三维可视化调度管理信息系统，构建多矿井生产管理信息化的基础动态数据与图形资源库，实现矿井工程和生产过程的三维可视化，为适应复杂的矿井生产地质条件的时空变化提供了直观、高效的信息查询服务。运用以上技术方法，在神华宁夏煤业集团构建了安全生产调度管理三维可视化系统平台。图1显示了宁东矿区任家庄煤矿安全生产可视化情况。
4.1 矿井地质与测量信息管理三维可视化
根据工程导线，查看工程内部三维结构和设备布置状况。如果有矿井下的工业视频监控，点击监控点，系统就能直接看到井下实际生产情况，以便工程人员对具体施工方案进行分析和讨论。可以在三维立体图上就行任意剖切，对物体进行全方位的观察。
在三维矿井采掘立体图中，可根据数据输入的顺序，回放工作信息实情，自动计算各掘进巷道的已掘工程量和剩余工程量，自动计算出回采工作面的已采储量、剩余储量、回收率、当前位置工作面的采高和倾角。日常输入进度数据，可自动更新三维工程图形，并将安全监测系统、生产系统的运行状态动态显示，可快速生成通风系统、安全避灾线路、运输系统、排水系统供电系统的三维路图，并标明所有的线和方向，实现三维动画显示。具有智能制图、工程预算等功能，便与设计方案的比较和工程进度管理。
4.2 矿井安全监测与人员定位信息管理的调度三维可视化
安全监测点与人员定位监测点在三维矿井图像中标识出来，并随着三维矿井模型的旋转而同步移动，使三维矿井视图与矿井的实际场景一致，立体图形随生产的变化而变化。实现了人员定位测点与动画的显示，在立体图中，方便的找到某位员工的下井路线与当下的位置。系统不仅方便矿级地测人员绘制实际比例的井巷三维模型，还使集团公司、生产单位和安全监察部门能直观、快速、全面地了解安全生产状况和相关信息，为生产管理、安全监督检查以及抢险救护与事故分析提供决策依据。
在三维矿井视图中可以方便地查询不同地点的瓦斯、一氧化炭、風量、温度、煤位等数据及其分布状态；同时，还可以查询各种设备的运行状态，如采煤机、皮带、风机、水泵等在三维矿井视图中都有动态图示，可以直观地看出这些设备所在的位置和运行状态。
5、结语
矿山数字化和信息化是采矿行业的一个崭新科技领域，也是矿山企业发展的重要科技途径。三维可视化信息技术系统平台作为管理层应用系统，强调了矿井安全生产信息的整体性和综合性。为煤矿企业安全生产管理和生产矿井的安全监督检查、生产技术管理提供了综合的信息支持和高效的信息查询手段，对于提高集团公司安全生产管理水平，预防安全事故的发生起到重要的作用。