露天矿"BIM+VR"平台搭建技术

针对露天矿项目区域范围广、与地形结合紧密、模型量大等特点,搭建露天矿项目VR系统,研究"BIM+VR"技术在露天矿工程项目上的应用,利用虚拟现实图像和时间之间的准确对应关系,提高观者的感官和交互式体验,解决露天矿工程设计及安全教育培训"所见非所得"和"工程控制难"等难题.     

虚拟矿山安全培训系统框架及关键技术研究

采用虚拟现实技术,构建了井下生产的虚拟环境,并以此为背景,对矿山安全培训系统进行模块化的总体规划,设计了采掘VR安全培训的系统框架,介绍了系统开发中所应用的实时3D虚拟场景的生成、虚拟场景内部对象的生成、立体显示与传感等关键技术。最后利用矿山实际数据,运用基于图形与图像的混合建模方法进行场景建模,在此基础上,根据矿山安全培训的特点设计了“虚拟灾害环境”和“问答板”两种安全培训方法,由此使虚拟现实技术在矿山安全培训中的应用又上了一个新台阶。     

哈尔乌素露天矿无人驾驶方案研究

为适应当前露天矿无人驾驶发展趋势,将现代智能控制和通讯技术应用到露天采矿作业过程中,以哈尔乌素露天矿为研究对象,结合现阶段无人驾驶系统的作业组织模型,采用文献研究、定性分析等方法,分析了无人驾驶系统研究的必要性及重要意义,研究了哈尔乌素露天矿无人驾驶建设内容及无人驾驶技术方案。结合现阶段露天矿无人驾驶研究情况及哈尔乌素露天矿生产实际,对改造一台套无人驾驶系统进行投资估算和效果预测。结果表明,按照无人驾驶系统生产效率提高约10%估算,哈尔乌素露天矿无人驾驶技术带来的经济效益将超过百万元。     

红岭铅锌矿的虚拟现实系统

根据红岭铅锌矿的实际情况,基于VR技术建立了一整套矿山虚拟现实系统。针对VR技术在矿山中应用的不足之处,对虚拟现实系统构建软件进行了二次开发,加强其对外部数据的集成与可视化,实现对微震数据、应力场、位移场、塑性区以及理论计算结果的真三维显示。该矿山虚拟现实系统不仅包含了地表、工业场地、矿体、井巷、采场以及回采动画等矿山三维模型场景,还包含了一些数据、数值结果的显示,具有虚拟场景漫游、信息查询、数据立体呈现和交互控制等功能。针对红岭铅锌矿的大量采空区,通过对虚拟现实系统中众多重要三维数据的联合解读和分析,实现对采空区围岩稳定性的评价以及危险区域的确定,提高了VR技术在矿业领域的应用性。     

霍林河南露天矿生产计划CAD系统的设计与开发

针对霍林河南露天矿开采设计的特点，开发研制了露天矿生产计划CAD软件系统。介绍了系统的总体结构、系统设计、关键技术以及系统的构成和主要功能。本系统在霍林河南露天矿的初步应用表明，系统设计合理、功能完备、系统完整、原理方法先进、软件界面设计美观、适应性和可移植性强、操作简便灵活、易于维护、软件运行稳定可靠，成果输出正确、齐全，能很好的满足露天矿生产计划的需要。     

BIM技术在煤矿建筑工程安全检测 中的应用研究

以提升建筑工地安全监管效果为目的,研究基于BIM技术的煤矿建筑工程安全检测方法,建立由数据采集层、应用层等组成的煤矿建筑安全检测模型。数据层通过RFID标签与WSN传感网络采集以及传输煤矿建筑施工信息,经过数据处理层处理后传输至模型层内;模型层依据处理后的建筑数据,利用BIM技术内的REVIT软件建立建筑工程标高与轴网后,将CAD工程图纸导入该软件内,经过对建筑框架结构做柱体填充、添加梁、门窗等步骤,建立并实时更新煤矿建筑工程BIM模型;应用层依据更新后的煤矿建筑工程BIM模型,利用层次分析法分析建筑施工过程的异常情况;用户层依据应用层反馈的分析结果,同建筑工程管理人员进行建筑工程安全检测的人机交互。实验结果表明:该方法可实时更新建筑孔洞并充分描述其详细属性,且具备较强的冲突检测与安全隐患追踪能力。     

基于Web3D技术的煤矿BIM模型集成及可视化研究

针对煤矿数字化及BIM技术的应用现状,研发了基于开源三维引擎的Web3D可视化平台,以免插件、轻量化和跨平台的技术路线要求,对比主流基于WebGL的开源三维引擎框架,设计符合BIM模型可视化要求的矿用要素类数据描述结构管理信息模型。开发实现基于三维引擎的场景管理、模型可视化渲染和二三维界面融合功能,并基于现有相关BIM标准进行文件解析,将模型和属性信息的集成、转换和轻量化处理,利用Revit、AutoCAD、Civil3D、Bentley、NavisWorks等不同领域BIM设计和建模软件进行模型检验和集成,最后在Web3D可视化平台进行模型发布与可视化展示。提出了面对煤炭行业BIM技术应用亟待解决的问题、关键技术路线及组件,总结了跨煤矿设计、建设、运营不同阶段的BIM模型应用价值和应用场景。     

东露天矿采空区三维可视化研究与应用

采空区的存在对露天矿生产形成了重要安全隐患,准确取得采空区详细信息对露天矿安全生产具有重要意义。三维激光扫描系统能准确对煤矿采空区信息进行定位、分析与建模,利用该系统在平朔东露天矿采空区进行激光扫描,运用Micromine软件进行三维建模,确定采空区空间位置、形状及大小,并结合3D mine软件建立露天矿矿模与现场穿孔爆破工作,为采空区的处理提供了科学、准确的技术支持。     

矿山短期生产计划优化的多目标遗传粒子群算法

针对露天矿山生产的基本特征及短期生产计划的编制要求,从露天矿山的品位及经济成本最小化的角度出发,构建了露天矿短期生产作业计划优化模型。以MATLAB软件为平台,采用遗传粒子群混合智能算法对模型进行求解。以某石灰石露天矿为工程背景进行研究,将研究结果与露天矿实际生产指标进行对比验证。结果表明:该模型适用于露天矿短期采掘作业生产计划的编制,优化结果保证了矿山生产作业出矿品位、出矿量及生产利润三者之间的平衡,有利于提高矿山的经济效益。     

基于VR虚拟现实的半实物综采实操平台

针对复杂设备操作培训理论讲解、实物操作等传统方式培训效果差的问题,研发以高仿真、全尺寸硬件操作台和VR虚拟现实仿真软件为主的半实物综采实操平台。系统分析相关规定,规划培训内容,构建统一的代表性虚拟场景和配套设备,开发仿真软件;基于主从单片机,开发可扩展的数据采集及通信系统,实现硬件平台的数据采集及与软件实时交互;基于VR物理空间定位及弯曲传感器,开发虚拟现实定位及动作捕捉系统,解决佩戴VR头显设备条件下的设备准确操作问题。     

基于Web3D技术的煤矿BIM模型集成及可视化研究

针对煤矿数字化及BIM技术的应用现状，研发了基于开源三维引擎的Web3D可视化平台，以免插件、轻量化和跨平台的技术路线要求，对比主流基于WebGL的开源三维引擎框架，设计符合BIM模型可视化要求的矿用要素类数据描述结构管理信息模型。开发实现基于三维引擎的场景管理、模型可视化渲染和二三维界面融合功能，并基于现有相关BIM标准进行文件解析，将模型和属性信息的集成、转换和轻量化处理，利用Revit、AutoCAD、Civil3D、Bentley、NavisWorks等不同领域BIM设计和建模软件进行模型检验和集成，最后在Web3D可视化平台进行模型发布与可视化展示。提出了面对煤炭行业BIM技术应用亟待解决的问题、关键技术路线及组件，总结了跨煤矿设计、建设、运营不同阶段的BIM模型应用价值和应用场景。     

基于BIM的智慧露天矿工程信息分类与编码标准研究

为了促进BIM技术在智慧露天矿工程领域的应用，针对智慧露天矿工程专业交叉明显、信息化集成水平高、数据体量庞大的特点，研究了与其适配的工程信息分类及编码标准。结合智慧露天矿工程全生命周期、全工程领域、全参与方的不同需求，编制了“按功能分建筑物、按形态分建筑物元素、工作成果、行为”等共22张分类表。此表为实现基于BIM技术的智慧露天矿工程厘清信息传递过程，夯实BIM模型数字化统一交付标准基础，及后续研发智慧露天矿提供必要的前提条件。     

我国露天矿粉尘防治理论技术近20 a研究进展与展望

近年来,国内在露天矿粉尘防治方面进行了大量深入的研究和实践,粉尘防治工作取得了较为显著的成效,但露天矿各生产环节粉尘至今仍难以彻底遏制,粉尘职业危害防治形势依然十分严峻。为了进一步完善露天矿粉尘防治理论并发展新兴技术,提升我国露天矿粉尘防治水平及效果,根据近20 a我国露天矿粉尘防治理论与技术取得的研究成果,详细阐述了露天矿各环节产尘机理及运移规律,系统总结了露天矿粉尘预测及监测预警技术,重点论述了露天矿粉尘防治技术研究进展,并提出了未来露天矿粉尘防治发展趋势。目前,国内学者分环节阐明了露天矿产尘机理,分析了各因素对粉尘运移的影响,采用各类非线性预测方法结合智能优化算法构建了多种粉尘浓度预测组合模型,开发了粉尘在线监测预警技术,逐步形成了粉尘监测云服务平台,提出了多方式协同精准控尘方法。但相关研究主要针对露天矿单一生产环节的粉尘,露天矿各环节产尘机理及粉尘运移规律需要系统、关联研究,适宜露天矿各生产环节的绿色、高效、经济抑尘剂有待进一步开发,露天矿粉尘精准监测技术有待进一步完善,粉尘智能防治技术及装备亟需攻关,粉尘危害风险分析及预警平台尚需探索构建。未来,需多学科、多手段协同推进各环节...     

基于层次分析法的露天矿运煤系统评价研究

 本文从定性和定量两个方面建立运煤系统评价指标体系,以系统运行的经济效益、运输系统效率、生产管理和设备维修等方面对运煤系统进行综合评价。在此基础上,运用模糊数学和层次分析的方法,建立了露天矿运煤系统综合评价模型。并以安家岭露天矿为例,对其运煤系统进行了优选,结果表明：安家岭露天矿在现有开采条件下选用端帮巷道运输系统最优,所得结果与实际情况一致。     

基于VR技术的瓦斯检查工实操培训系统研究

传统瓦斯检查工培训及考核直观性差，往往难以取得理想的效果。为此，引入实物化的VR培训新方式，设计了一种基于VR技术的瓦斯检查工实操培训系统，该系统既能满足实物模拟练习的需要，又能模拟生产过程中的现场环境，实现虚拟环境与实物的融合，进行人机互动和场景互动培训，有效提升瓦斯检查工实操培训的效果。整个系统包括定位显示系统、支持VR交互的光学瓦斯模拟器及瓦检流程操作虚拟培训系统3部分，在实操培训应用过程中实现人机互动，直观性、趣味性强，效果良好。     

融合传感数据和模型的采煤机VR系统研究

为了提高采煤机虚拟现实（VR）系统的场景显示效果，首先构建了采煤机姿态虚拟仿真方法流程，设计了采煤机VR系统总体架构；确定了以UDP网络协议为基础的采煤机实时传感数据流通信方法，提出了基于采煤机状态的实时模拟量数据插补推测融合算法；结合物理光照模型、实时渲染等新兴技术，提出了采煤机关键监测数据的实时特效渲染及传感数据和模型融合渲染方法，为采煤机VR监控提供了准确、直观和真实的表达方案。搭建了采煤机VR监控实验平台，验证了所设计采煤机VR系统的可行性和实用性。     

伊敏露天矿单斗卡车剥离系统生产能力优化

为了充分发挥露天矿单斗卡车剥离生产系统的生产能力,以伊敏露天矿单斗卡车生产系统为例进行研究,在剥离系统卡车、电铲数量固定的情况下,只有进行铲车数量及不同运距的排土场匹配才能充分发挥整体剥离生产系统的生产能力,从而避免设备能力无形浪费。根据调节排土空间的运距远近,建立一套剥离电铲和卡车数量匹配数学优化模型,结合实际生产情况和各项安全生产制约因素形成一套优化方案,以此指导露天矿剥离生产。     

露天煤矿地面生产系统BIM正向设计

以伊敏露天矿煤炭生产补套完善项目为例,通过利用Bentley三维协同软件,建立了露天煤矿地面生产系统的BIM正向设计流程,形成了所有专业在协同平台共同完成正向设计的体系。实践表明:与传统的二维设计相比,BIM技术正向设计有利于促进露天煤矿的信息化和数字化发展。通过碰撞检查等手段可将问题暴露于设计过程中,避免在施工中出现问题,提高了设计质量和设计效率,缩短了项目的建设期,降低了成本。三维模型计算工程量准确性高,可提供更为可靠的工程基础数据,进而得到更加精细化的工程造价,为项目后期管理提供数据支撑。     

VR环境下综采工作面全景造型与故障渲染

提出基于虚拟现实(VR)技术的综采工作面全景造型设计与故障渲染监测方法。首先利用UG进行设备建模并建立运动关系,利用3DSMAX进行人物与场景巷道建模展现设备外观与运行环境,然后利用RHINO对各模型进行优化;然后使用UNITY-3D进行人物骨骼制作、场景搭建;使用粒子系统制作展现井下事故设备故障,同时进行GUI(图形用户界面)的设计优化;最终输入实时工作面数据,在监测系统决策出当前问题后,在3D虚拟监测场景中可以实时生动的渲染出相应问题效果,包括井下水灾、井下火灾、顶板灾害、设备故障提示等,完成综采工作面全景造型与故障渲染系统的建立。     

铁道运输露天矿生产系统模拟模型的建立

阐述了铁道运输露天矿生产系统内部运行机制．提出了符合铁道运输露天矿特点的一种新的构模方法．通过对海州露天矿和新邱露天矿的实例研究，论证了采剥、运输、排土环节的关系．构造出不受线路结构及站型限制的行车关系模型，确保了模拟中的列车按铁路技术管理规程、铁路行车组织规则、车站行车工作细则的要求组织行车．模型具有较强的通用性和可靠性，可用于铁道运输露天矿生产管理决策、各环节匹配关系和系统能力分析及未来生产状态的预测等．