基于Unity3D的采矿方法动态仿真系统研发

采矿工程教学交互仿真系统研究受到国内外采矿学者的广泛重视。针对采矿方法的动态仿真需求,研究采矿方法动态交互仿真的框架及功能需求,提出二维曲线挤出实体建模技术,为采矿方法动态仿真提供模型支撑;基于渲染器重写等可视化算法,将巷道掘进、炮孔钻进以及爆破过程动态可视化;利用坐标转换算法,实现了旋转、拖拽、平移及固定视角转化等用户交互操作。依托3d Max和Unity3D软件,针对VCR采矿方法进行动态仿真系统实现,通过碰撞体组件选择、控制代码优化等仿真系统性能优化方法,减轻计算机运行负担,提升了仿真效果和运行速度,为采矿行业交互仿真系统搭建提供可靠借鉴。     

基于虚拟仿真技术的金属矿开采仿真教学系统设计与构建

地下金属矿开采系统复杂,环境空间立体感强,采用传统的教学模式和方法缺乏真实感和互动感。为了提升教学水平和效果,基于虚拟仿真(Virtual Reality,VR)技术,设计并构建了金属矿开采仿真系统,建立了矿山开采系统的3D可视化模型。借助透明化矿区构建技术,实现了矿山井上、井下的地形地貌、地层、开采环境、设备、数据监测监控的透明化建设。采用交互沉浸式方法,仿真设计了矿山环境、工业广场、生产系统、采矿工艺等各个环节,使学员无需到达实际矿井便可体验逼真的生产场景。通过仿真实践操作系统与VR手柄、数据手套、跑步机等外围设备的连接,以人机交互方式进入虚拟场景,体验采矿过程和操控机械设备。金属矿开采仿真教学系统的建立,不仅减少了教师、学员和技术人员的工作量,降低了现场认知实习的安全风险,而且提高了教学效果和管理水平,节约了教学培训成本。     

基于Quest3D的煤矿全液压钻机模拟培训系统研究

针对煤矿井下全液压钻机操作培训手段单一,培训效果不理想的问题,提出了基于虚拟现实技术的煤矿全液压钻机模拟培训系统。该系统采用模块化设计思想,在VC++所搭建的培训系统框架下,通过虚拟现实开发软件Maya和Quest3D分别完成设备建模和场景构建;并通过对虚拟操纵台进行设计研制,最终实现了一套具有理论教学、动画演示、模拟操作、培训管理等功能的钻机模拟培训系统。该系统可靠性高、人机交互性强且能够高度模拟真实设备,在降低培训成本的同时,能够有效提高培训效果。     

综掘工艺虚拟仿真系统设计及关键技术

针对综掘工艺在三维虚拟仿真强交互性、现场情景高 贴合度等方面的不足,提出了基于 Unity3D 综掘工艺虚拟 仿真系统实现方法。以某矿综掘现场为真实场景,应用 UG 建模和3DMax的方法实现综掘工艺虚拟场景搭建和综掘工 艺设备各部件运动仿真,通过 GUI交互界面,实现各部件间 的交互运动,最后将所建模型文件导入 Unity3D 系统,进行 运动仿真交互设计。根据学习测试结果,该系统实现了综合 机械化巷道掘进工艺的可视化交互仿真操作,各操作项模块 间转换流畅。系统易于操作、场景明晰、实操性强,适用于工 人岗前培训、学生实操训练和试验教学,对丰富学习过程、提 升学习者对巷道掘进工艺的学习效果具有良好助益。     

一种快速的矿床空间三维模型的建立及可视化方法

矿床空间三维模型的建立及可视化研究的目地是解决用3D真实感图形模拟矿床地质构造的问题,并在此基础上为采矿、地质提供相应的服务。根据国内外矿床模型建模技术发展现状,文中提出采用成熟的建模理论和高品质的ArcGIS3D模块——ArcScene实现矿床模型建立及可视化这一可行的思路。不仅在ArcScene下实现了矿床的三维建模和可视化,并实现了模型与属性的关联。同时也指出了ArcScene在构建矿床模型上的局限性及相应的补充办法。     

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Dynamo的矿井巷道参数化建模

针对矿井巷道空间结构错综复杂的特点,提出了利用Dynamo可视化程序设计流进行三维设计建模的技术路线,研究了巷道中心线提取及巷道断面参数族构建方法,实现了当巷道断面发生变化时的快速建模。基于布尔运算的可视化程序,实现了水平、倾斜交岔巷道的相互贯通,同时,在建模过程中通过可视化编程进行参数调整可实现模型设计的动态修改,提高巷道三维模型的复用性。试验表明:Dynamo可视化工作流能对建模过程进行精确控制,完成巷道三维模型的自动化构建,提高巷道建模的速度。     

基于虚拟现实的矿井探测装备培训系统

针对矿井使用的地球物理探测类装备复杂设备操作理论讲解、实物操作等传统方式培训效果不理想的问题,提出了基于虚拟现实技术的煤矿探测装备可视化培训系统。采用模块化设计方法,构建虚拟场景和配套设备,通过虚拟现实开发软件3DMax完成设备建模,通过Virtools软件实现虚拟装备和场景搭建、装备施工布置和虚拟装备操作使用;开发数据通信系统,实现硬件的数据采集与软件交互;通过设计研制,实现理论学习、动画模拟操作、培训管理等功能的物探装备培训系统。系统能够高度模拟真实设备且人机交互性强,操作简单易懂,在降低培训成本的同时有效提高了培训效果。     

3DGIS构模与FLAC-3D建模网格数据融合技术研究

3DGIS构模与FLAC-3D建模中网格数据的融合技术能更好的发挥3DGIS可视化模型在建模方面的优势和解决FLAC-3D数值计算技术在前、后处理方面的劣势。本文初步探索3DGIS可视化构模与FLAC-3D建模中网格数据融合技术研究现状和关键技术。     

台区低压开关跳闸预防性运维系统设计

针对以往系统受到谐波干扰导致运维效果差的问题,在继电保护技术支持下,提出了台区低压开关跳闸预防性运维系统设计。根据台区低压供电线路现场需求,设计预防性运维系统总体结构。采用ST X-NUCLEO-6180XA1 VL6180X 型号传感器,感知周围环境信息;依据智能通用网关工作原理,设置子网掩码判定网络中主机位置,实现2个网络之间实时通信;使用HZ-JK02B型号直流电源屏监控设备,增加集中式扩展单元,通过RS485接口通信,实现支路绝缘监测。在实际电路中设置运算放大器,结合反馈网络,抑制外界噪声。在运维技术支持下,使用逻辑空间3层体系,采用继电保护法对设备运维工作内容展开分析,以此实现台区低压开关跳闸预防性运维。仿真实验表明,系统运维效果最高可达0.935 4,运维投资成本较低。研究为电网安全运行提供了预防性维护管理方案支持。     

基于三维地质建模的突水事故场景模拟

为了实现井下透水事故场景模拟,为矿山安全培训提供素材,以矿山数据为基础、可视化环境搭建为目标,通过多源数据分析、多建模方法融合和交互环境设计,使用面向对象图形绘制引擎（OGRE）开发了三维地质可视化系统平台。模拟结果表明,该系统能够应用于矿山透水事故模拟,三维地质模型可以再现突水事故发生过程的各个阶段。该系统可以在矿山生产的不同阶段,提供生产信息查询、事故场景模拟和安全教育培训素材,并为应急救援工作提供参考信息。     

基于CAN总线的无人值守变电所过程层设备运行状态智能监控方法

利用当前方法监控无人值守变电所过程层设备运行状态时,所设置的通信波特率偏小,导致数据传输质量下降,提出基于CAN总线的无人值守变电所过程层设备运行状态智能监控方法。利用CAN信息采集卡采集无人值守变电所过程层设备运行数据,计算CAN总线通信波特率,根据计算结果确定通信波特率值,并对数据采集结果进行传输处理。引入BP神经网络模型,设置BP神经网络模型参数,利用该模型对数据进行深入挖掘,设置过程层设备运行状态监控模式,结合所有数据实现无人值守变电所过程层设备运行状态智能监控。实验结果表明,该方法的数据传输网络节点供电电压变化更接近于实际,通信延时较短以及通信灵敏度高,可实现过程层设备运行状态智能监控。     

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。     

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。     

物联网在智能变电站辅助系统监控中的应用

为了提高智能变电站相关辅助系统的联动性,设计了一种集成到虚拟现实环境中的智能变电站辅助系统物联网原型。利用应用功能和任务均衡分配调度的边缘计算算法,实现了对单个边缘节点的有效控制,提高物联网智能变电站辅助系统的即时性和安全性。通过MQTT协议和Co AP协议传输数据,结合ESP-8266 Wi-Fi模块提高了信息交换速度并降低带宽消耗。利用ACS712电流传感器和HC-SR501运动传感器检测变电站各装置的实时状态,通过虚拟现实技术将监控管理信息展现给用户,实现了变电站内设备的完整监控功能。     

智能变电站远动快速对点系统研究

在智能变电站远动装置校核系统的基础上,以模块化思想设计了远动快速对点系统,以和校验算法校对分析了调度主站与变电站端对点表。系统主要是在远动装置校核系统构建映射表的前提下,通过与调度主站实时通信,从而实现自动对点。应用表明,其快速对点效率是普通调试模式25倍,可实现自动快速对点工作。     

基于uClinux的IEC 61850软件设计——uClinux介绍及变电站通讯需求分析

IED接口平台,选用国际电工委员会(IEC)制定的变电站内通信网络和系统标准体系IEC61850实现IED装置之间以及与变电站综合自动化系统的统一通信连接。     

基于节能降耗的模块化变电站设计及能效研究

基于变电站功能划分,对一、二次设备进行模块化设计,集成至预制舱,利用装配方法即可完成模块化变电站整体设计;在软硬件设计中,为统一“标准”,采用“预制式二次组合设备+预制式智能控制柜”的模块化设计方法,基于预制式光缆、电缆实现不同模块的标准化连接,由此实现二次设备的“即插即用”,针对预制舱舱体结构、模块设备布设及分段失当等问题进行改进设计。通过应用分析可知,模块化变电站设计可缩减占地面积、建设周期,并减少建设投资,达到了节能降耗的效果。