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。     

基于开源技术的煤矿监控WebGIS图形系统

介绍了一种基于开源技术的煤矿监控Web GIS图形系统实现方案。方案主要是在WebGIS前端开源框架Open Layers和开源服务器平台Geo Server的基础上进行开发,遵循GIS标准,实现煤矿监控所需的GIS图形显示、编辑、发布等功能,并通过采用标准的GIS文件格式及图形数据驱动方式使得系统具有良好的通用性,解决了目前煤矿监控图形系统中出现的一些问题。     

基于三维场景的电力数据可视化研究

针对在电力数据可视化管理中运用三维仿真技术能够有效增强管理者对电力数据信息获取的能力,基于三维场景渲染算法和数据挖掘技术,对三维场景的电力数据可视化管理进行研究。在研究中,利用八叉树数据结构对三维场景图进行描述,同时采用基于不可见物体剔除算法对三维场景进行渲染,结合优化Apriori数据挖掘算法实现对三维场景中电力设备的动态更新。实验证明,基于该算法实现的变电站动态场景图能够满足电力数据三维可视化管理的要求。     

基于J2EE的煤层顶板突水预警WebGIS系统设计与实现

介绍了一种基于J2EE规范的煤层顶板突水预警WebGIS系统的设计思想和实现方案,实现互联网上的煤层顶板突水监测预警作业。系统采用了基于J2EE三层架构的设计思想,利用Ajax技术和EJB组件技术实现系统的表现层和业务逻辑层,实现了煤矿井下实时水情数据监测和分析,包括历史数据曲线、实时数据曲线;水情监测数据的存储与检索;先进的地图浏览功能,矿图监测、水质监测;各类矿图信息的地图化管理,方便用户浏览、查询等;应急预警等功能。系统将前端表现和业务逻辑分离,拓宽了传统模式中多用户并发访问和海量空间数据传输的瓶颈。本系统的开发对煤层顶板突水预警系统的研究具有理论意义和工程实用价值。     

煤炭企业生产调度可视化研究与实现

介绍了基于H.323协议的多媒体会议技术,提出了一种煤炭企业生产调度可视化解决方案。该方案基于企业Intranet ,不仅能够实现局、矿之间可视化调度,而且还能够将各矿工业电视系统的图像实时传输到局里,同时实现了视频广播。     

基于OpenLayers的突出事故报警系统设计与实现

为解决原有C/S构架突出事故报警系统存在的部署不方便,维护工作量大等问题,基于Open Layers开源Web GIS类库,辅以OSGeo、Geo JSON.NET等空间数据转换工具,以及Java Script、AJAX等Web客户端技术,依托ASP.NET环境设计研发了突出事故报警网站,并在沈煤集团红二矿推广应用。该系统具有可扩展性好、部署方便、维护工作量小、浏览器兼容性好、地图操作用户体验好等特点,探索了一条基于开源Web GIS类库设计研发煤矿专用中小型Web矿图管理软件的可行技术方案。     

基于GIS与大数据分析的矿压监测预警平台

为响应国家关于加快煤矿智能化发展的号召，针对煤矿GIS“一张图”中巷道路径不能实现精确计算，矿压数据不能实现高效甄别、有效提取的问题，以及矿压预警需要实现在线推演、可视化展示的需求，提出建立基于GIS与大数据分析的矿压监测预警平台。采用GIS“一张图”、巷道结点-路径拓扑算法、多源异构监测数据处理技术、矿压大数据分析技术，搭建成能够实现矿井下复杂情况切实反映、矿压监测数据有效提取、采掘风险在线预测、可视化程度高的矿压监测预警平台。通过在李雅庄矿的实际应用，表明该系统运行稳定可靠，可有效提升煤矿的矿压风险监测预警。     

基于文件的矿图系统研究与实现

 就当前我国矿图绘制技术和方案中存在的问题和弊端,以图形数据冗余最小、要素表达一致、绘制精度一致、图形更新同步为目标,提出了基于文件的矿图绘制方案。对矿图要素的分类与分层表示、矿图文件的创建、图层控制与优化组合展开了研究,并实现了基于文件的矿图自动生成目标。     

基于WCF的AutoCAD与ArcGIS矿图数据同步技术

矿图数据是煤矿企业正常生产过程中一项常用的重要基础资料,在总结现有矿图数据在CAD平台与GIS平台间转换方法研究成果及其缺陷的基础上,基于WCF分布式框架结构结合二次开发技术,提出了一种跨图形平台的矿图数据同步新思路,并在Auto CAD与Arc GIS中成功实现。阐述了WCF技术的原理和优势,规避了传统转换方法的技术难点,详细介绍了矿图数据在Auto CAD与Arc GIS间实现数据同步的具体方法及步骤。     

浅谈基于Web技术的煤矿实时监控系统

介绍了基于Web监控系统的原理及其组成，给出了基于数据库的Web应用系统中监控数据库的连接方案，重点讨论了通过Web浏览器访问监控数据库的几种技术方案，并从数据库Web应用的技术角度探讨了不同解决方案的特点以及Web 应用程序开发的相关问题。同时结合矿压实时监测系统的实例，分析了通过企业信息平台实现监控系统网络化的可能性。     

基于大数据技术的云端城市地质三维可视化框架

为了解决大型城市地质三维模型可视化面临的数据容量巨大、模型处理时间长、三维渲染慢、客户端对硬件依赖过高等问题,本文提出了一种基于Spark大数据技术搭建的云端城市地质三维可视化平台,包括数据存储层、数据调度层、云端渲染层、终端可视化层。对城市地质使用的地学大数据采用"纵向分层、横向分块"策略进行自动划分,在三维模型计算及三维可视化过程中,采用Spark Streaming+GPU的快速并行计算和任务调度,可高效地自动完成三维模型的分布式渲染、集中融合和可视化展示。在"地质云"中使用5台高性能云主机构建了城市地质三维可视化平台原型,采用雄安新区的地质、钻孔、高精度网格、倾斜摄影等约410GB的数据进行实验。经在线验证,无三维引擎的客户端访问云端的城市地质三维可视化计算平台,每秒可渲染并返回30帧三维图像,人机实时交互流畅,形成的这种新型"终端发请求、云端三维算"模式将对虚拟化城市地质走向实际应用起到重要的推动作用。     

基于矿图的微地震事件时空域可视化处理

为了使微地震监测结果能有效地反映岩体破裂的动态过程,研究了微地震定位数据在矿图上合成显示的方法。将数字化的矿图、微地震定位数据和事故数据分别转换到大地、工作面和固定工作面3个不同的坐标系中,实现了矿图、微地震定位数据和事故数据在不同时空域中的联合处理和显示,并开发了基于矿图的微地震事件时空域可视化处理软件。现场使用结果表明:在不同坐标系中,基于矿图的微地震事件时空域可视化图件,直观地展示了微地震定位数据与岩层破裂的动态过程和特点,可以在采矿工程中广泛应用。     

基于SVG的矿图发布与共享

SVG是新一代网络图形标准.通过对比现有的几种软件的转换效果,设计了将CAD格式地图转换为SVG的方案.并采用此方案完成了徐州庞庄煤矿矿图的格式转换,并在此基础上利用JavaScript脚本定制功能,实现矿图网上发布与共享,取得了良好的效果.     

基于“三图法”煤层顶板突水动态可视化预测

在煤炭资源开发过程中,矿井突水灾害对安全生产构成很大威胁,而现有技术方法缺乏对突水灾害发生过程的时空表达。基于"三图法",分析并设计了煤层顶板突水三维动态可视化系统的实现方法。通过构建3D地质模型及"三图",以确定煤层开采模拟区域及突水点位置的各种候选方案,真实反映煤层开采过程中可能发生的实际复杂情况。在此基础上,经过地下水模拟、可视化预处理、刚体碰撞检测响应等,实现垮裂带及地下水流场的动态模拟分析。以内蒙古自治区中西部某矿为例,依据矿区数据,进行了煤层顶板突水动态可视化预测,为企业提供了一个了解和分析预测煤层顶板突水过程的崭新平台。     

嵌入式远程焊接系统的设计

结合嵌入式Web服务器(EWS)技术,设计并实现了基于嵌入式Web服务器的焊接远程监测系统。终端配以数字化的焊接辅助设备,借助终端信号的自动检测完成焊接。客户端通过浏览器可对终端各项焊接参数进行实时远程监控及保存。     

“矿地一体”国土资源动态执法监察模式研究

利用"天地图"和"矿地一张图"建设成果,采用3S技术、执法监察车载系统、视频技术、无线射频技术等,构建基于"天地图"的国土资源执法监察调度指挥平台和基于"矿地一张图"的国土资源执法监察业务监管系统,探索"天上看、地上查、地下控、网上管"的矿地一体国土资源动态执法监察新模式,为实现矿地联合执法提供技术支撑。     

基于电子矿图的通风仿真系统及其关键技术

通风网络仿真系统多是运行在通风网络图上的,而通风网络图与电子矿图可能不同构,因此会产生较大的解算误差。提出了在电子矿图上进行网络解算的构想,并分析了基于电子矿图的通风仿真系统的可行性和优势。利用绘制电子矿图的CAD软件的二次开发功能,开发基于电子矿图的通风仿真系统是较好的仿真软件开发方式。开发该仿真系统的关键技术是电子矿图的网络化技术、电子矿图的数学表达,以及构造电子矿图中网络解算的数学模型等技术。     

配电网自动化终端自适应交互系统研究

为了清晰感知配电网自动化终端状态,设计基于虚拟现实技术的配电网自动化终端自适应交互系统。系统通信层应用GPRS无线通信技术,将存储于数据层多种数据库中的数据传输至处理层,处理层利用接收到的数据,同时使用几何、物理和行为3种建模方式,通过构建环境模型、搭建终端三维虚拟场景、引入控制逻辑3步,建立配电网终端的三维模型,并通过颜色线性插值法,动态渲染三维模型,提升模型的颜色渐变效果;交互层利用渲染后三维模型完成场景漫游、场景导航、设施定位等多种功能,并通过界面层完成三维场景展示,实现自适应交互。实验结果表明,该系统信息通信平均时延及丢帧率较低;颜色渲染后,能准确描述终端结构特征,颜色设置与真实情况吻合,立体化效果较好;三维场景交互漫游可完整复刻并展示真实电厂场景,且视野灵活,营造身临其境之感,表现出良好交互性。     

面向火灾的通风网络解算与三维可视化表达

通风网络解算是地下矿火灾仿真的前期工作基础,如何进行面向火灾的地下矿通风网络解算及建立相应可视化系统十分重要。针对此,构建通风网络系统图模型,以斯考德-恒斯雷算法为基础,采用数据库技术,对通风网络解算结果进行优化储存,实现了网络解算结果的高效快速调用。并利用可视化技术,实现了通风网络解算结果的可视化图文表达,为进一步的火灾仿真奠定了基础。最后,以某金属矿山为例,运用Java语言和JOGL绘制技术,实现了地下矿通风网络解算及其可视化图文表达,证实了该算法流程的可行性和有效性。