基于三维仿真的矿井巷道模型的构建与应用

为了构建矿井巷道三维模型,基于对AutoCAD的二次开发技术,应用导线点逼近中心线加载断面的理论,采用煤矿工程平面图交互式采集的方法,研究了三维巷道模型自动生成算法;然后对节点及转弯处进行平滑处理,以风流、构筑物等判断了通风模型的合理性并加以应用。研究结果表明:利用中心线加载断面的方法建模,加载不同的断面,并进行节点和伪节点采集,最后生成巷道立体图,对巷道形状和走势的表达更加立体和清晰;此建模方法在平煤六矿加以运用,生成完整的三维矿井巷道模型图,以风流流向及构筑物和巷道间的拓扑关系判别使通风模型更加完整。     

基于离散点的不规则巷道断面三维快速重构算法

针对井下巷道三维可视真实化的需求,根据井下巷道三维重构的拓扑结构,以及巷道中线和断面的基础数据,提出了基于离散点的不规则巷道断面三维快速重构算法,采用最短对角线和相邻轮廓线同步前进的协同策略,能够有效地逼近真实的巷道实体。仿真测试表明：该算法性能稳定,能够有效实现不规则断面的井下巷道的三维快速重构。     

基于实测腰线数据的地下连通巷道精细建模方法

为充分利用实测腰线数据达到重构的巷道表面光滑、精细的目标,采用分区建模的方法,提出了一种基于实测腰线数据的地下巷道精细化重构算法:将实测的腰线根据底板中心线调整高程,得到巷道的底板边界线;基于顶板中心线,建立结点-路径网络拓扑关系图,同时提取该网络图中的连通路径,在路径和底板边界线间,分区构造局部断面轮廓线;提取相邻轮廓线间的空间网格,并对该空间网格进行曲面三角化;将巷道底板边界线分解为多个单调多边形后进行三角化;合并所有局部网格模型,生成内部连通的实体。应用实例表明:该算法可实现断面形状多样、拓扑关系复杂的地下连通巷道的三维模型重构实体,能较好地满足工程验收和采矿设计的需要。     

虚拟矿山中巷道的三维建模研究

井下巷道的三维建模是构建煤矿虚拟环境的核心问题.论文在分析煤矿井下巷道数据类型的基础上,将巷道分为巷道体、巷道弧和巷道节点三种基本元素,建立了相互间的拓扑关系并利用c++语言对数据结构模型进行了描述,提出基于巷道中线的断面建模法,介绍了建模的具体流程,并以实例说明.     

井下避险最优路径机理与数学建模研究

分析了井下避险的影响机理,从巷道安全性和避险效率2方面建立通行的量化指标;在改进的Dijkstra算法基础上引入了避险效率的等价权因子,形成井下避险最优路径的算法模型,并以井下灾前及灾后的巷道通行网络图进行仿真验算。实验结果表明,与改进的Dijkstra 算法相比,最优避险路径算法求解路径更安全有效,可为井下人员逃生最优路径选取和避险路线优化设计提供数学模型与定量分析。     

煤矿井下三维巷道的空间数据及拓扑关系研究

文章针对煤矿井下巷道的特殊条件,深入研究了巷道的数据来源和选择巷道三维数据模型的原则,继而把巷道抽象成巷道线,深入分析了巷道线的空间拓扑关系,包括结点之间的拓扑关系,弧段与结点的拓扑关系,巷道线与结点、节点之间的拓扑关系,结点、节点、弧段和巷道线之间的总体拓扑关系。     

基于MultiGen Creator/Vega煤矿巷道最短路径算法研究与实现

基于MultiGen Creator/Vega软件,通过部件建模法快速生成巷道网络,通过纹理映射对巷道模型进行优化处理,提高巷道模型的真实感,采用LOD技术获取最佳的视觉效果,用Access数据库存储巷道部件的拓扑信息和空间信息,实现模型的快速空间查询与检索。重点阐述了一种以狄克斯特拉算法和Floyd算法为基础优化改进的、适合于虚拟三维巷道间的路径快速检索算法,该算法不但克服了狄克斯特拉算法中结点检索冗余问题,又引入Floyd算法中的矩阵思想,对无向密集的三维巷道的路径检索非常有效,并以VC++6.0为开发平台,基于MFC技术开发实现矿井最优路径模拟。     

煤矿井下线型无线传感器网络节点定位算法

针对煤矿井下线型无线传感器网络节点定位精度较低的问题,提出了基于RSSI(接收信号强度指示)的对角差分修正定位算法。该算法在对线型无线传感器网络节点定位的横向和纵向误差进行分析的基础上,首先利用差分原理对测量距离进行修正,并使用极大似然估计法进行初步定位;然后应用信标节点构建煤矿井下巷道模型,在该模型下对移动节点进行横向修正。仿真结果表明,该算法较传统的极大似然估计算法具有较高的定位精度和稳定性,适用于煤矿井下线型无线传感器网络节点定位。     

煤矿井下人员非连续性移动路径研究

井下人员定位系统井下读卡分站由于复杂情况存在漏读现象,导致人员从一个分站到下一个分站记录不连续的,其行走轨迹需要通过网络计算来矫正,否则就会出现人员不按照井下巷道行走,出现"穿越煤层"的情况。根据煤矿井下巷道的特点,利用Dijkstra最短路径算法原理,对于井下人员定位读卡分站和巷道组建的网络进行分组,对算法进行优化,实现人员井下移动路径的快速计算。实践证明该方法在计算行走路线的矫正方面和计算时间上都具有明显的优势,具有良好的实用性。     

基于改进Dijkstra算法的矿山突水可视化仿真

针对矿山生产过程中的高突水风险,在对矿井突水过程研究分析的基础上,采用面向对象的程序设计方式,建立矿山水灾突水仿真系统,即首先通过对巷道网络的数据处理,设计和实现了面向水灾的井下巷道三维可视化系统,然后利用改进的Dijkstra迭代算法对巷道的突水过程进行数值仿真,最后以时间序列的方式通过三维可视化技术实现巷道突水过程可视化显示。通过应用于某矿山,验证了系统的可靠性和准确性。     

基于OpenGL的矿山巷道建模算法应用研究

分析了在应用OpenGL对矿山拐弯巷道三维建模时遇到的问题,拐弯巷道曲面上点的空间分布规律,提出了一个简单的实现拐弯巷道的三维模拟算法,从而能够方便快捷的建立起矿山巷道三维模型。     

K则最优路径在矿井水害避灾中的应用研究

矿井水害发生时会严重影响井下人员的生命安全,应在水灾发生初期尽可能以最快速度转移到安全区域。基于此,以改进的Dijkstra最优路径算法为基础,考虑巷道的可靠性因子、通行效率及实际当量长度等因素,建立了最优避灾路径的数学模型,并提出了其求取方法,同时说明了K则最优避灾路径的获得方法。详细描述了模型的设计思想和实现过程,结合矿井具体实例,利用C#编程语言,实现了对2种路径的准确获取及界面显示。     

井巷工程三维建模及无缝开挖模拟技术

针对前人研究的不足,提出了一种井巷工程无缝快速开挖新方法。该方法地质模型采用广义三棱柱(GTP)构建,并借助“最小顶点标识法”将地质模型转换为三角形集合组成的边界表示模型;井巷工程模型则采用“断面构模法”直接构建成三角形集合的边界表示建模,地质体模型与井巷工程模型通过三角形间的优化局部层次求交算法,实现了井巷工程快速无缝开挖模拟及空间分析。应用实例表明,该方法快速可靠,能够满足数字矿山对井巷工程设计及空间分析要求。     

Autocad平台下的矿山井巷三维建模

为了能直观反应井巷空间关系,通常尝试在Autocad二维模式下通过绘制矿山井巷线条组合图或者三维轴侧图来实现,但是这种方式成图视觉效果差,而且井巷仅局限于二维模式下的线条,无法反映井巷空间数据。利用Autocad强大的三维建模功能,结合矿山井巷平面图,可以快速生成三维模型图。建立的三维模型,可直观反映井巷立体关系,快捷查询井巷空间数据,为矿山三维可视化管理提供方便。     

一种新的三维巷道建模数据模型研究

提出了一种新的三维巷道数据模型。该数据模型以半巷道体为基本的三维构模体元,并根据该体元,抽象出构成该体元的5种基本的构模元素点、弧段、特征连接线、巷道剖面以及基础面元。在对该体元模型进行分析的基础上,详细探讨了该体元所有可能的11种基本类型,并分别给出其三维模型示意图。以这些半巷道体体元模型为基础,就可以构建出完整的地下矿山巷道网络。该项研究丰富了数字矿山理论,对矿山安全生产具有重要意义。     

基于改进Dijkstra算法的矿井安全救援系统

矿山安全是矿山资源开采中的一个重要问题,如何最大限度地保障矿工生命安全是矿山安全的核心问题。针对矿山事故中矿工的安全救援问题,建立了基于改进Dijkstra最短路径算法的矿井疏散系统模型,通过实验数据验证了算法的有效性和实用性。基于VB和ArcEngine构建了矿井安全救援系统原型。     

基于D-K算法的煤矿水灾多最优路径研究

矿井水灾时选择合理的逃生路线，需要考虑水及巷道其他因素的影响，引入当量长度来求解到达逃生地点用时最短最安全的路径。Dijkstra算法可求解从源节点到目标节点的最短路径，K则最优路径算法可求解从源节点到某一目标节点的前N条最优路径，矿井水灾时，为了避免拥挤，同一地点工作的人员可选择多个逃生井口进行逃生，但从源节点到某一目标节点的前N条最优路径并不一定是到其他逃生井口的前N条最优路径，基于这种思路，在Dijkstra算法的基础上，提出一种从源节点到其他所有逃生节点的前N条最优路径的新方法，并结合矿井具体实例，与Dijkstra算法和K则最优路径算法比较，用MATLAB仿真实现。     

基于非均匀分簇的虚拟MIMO在煤矿巷道“热区”的研究

针对煤矿巷道的特殊地理环境,分析LEACH协议和多跳虚拟MIMO为何会形成"热区"问题,提出一种多跳非均匀分簇(MU-V-MIMO)算法,介绍基于此算法的模型传输过程及能耗分析;通过MATLAB仿真,运用MU-V-MIMO算法的虚拟MIMO在网络总能耗和传感器网络生命周期等性能优于LEACH协议,更适合应用于煤矿巷道。