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第3 0 卷第1 期 2 0 0 1 年1 月 中国矿业大学学报 J o u r n a lo fC h i n aU n i v e r s i t yo fM i n i n g ＆T e c h n o l o g y V 0 1 ．3 0 N o ．1 J a n ．2 0 0 l 文章编号1 0 0 0 1 9 6 4 2 0 0 1 0 10 0 5 20 4 支持矿井工程图平台的研究与开发 殷兆麟1 ，徐彦军1 ，张永平1 ，韩可琦2 ，玛伦霍尔茨3 1 ．中国矿业大学计算机科学与技术系，江苏徐州2 2 1 0 0 8 ； 2 中国矿业大学能源与安全工程学院，江苏徐州2 2 1 0 0 8 ；3 ．德国渡鸿技术学院，联邦德国波鸿4 6 3 0 摘要分析了传统矿井生产技术经营决策模拟系统 S I M B E R G ，讨论了该系统从为教学服务拓 展为向矿井服务中所存在的问题，并针对这些问题并开发了一个平台．该平台能真实地描述矿井 工程图，可以为矿井井巷设计、生产、管理服务，能方便地与矿井的经营管理数据库系统交互．该 平台是S I M B E R G 走向矿井应用的基础，也是煤矿信息集成的基础． 关键词矿山工程图；生产管理；次策 中图分类号T D8 2 ．9文献标识码A 矿井决策模拟系统S I M B E R G [ ”是玛伦霍尔 茨教授研制开发的面向采矿学生的培训软件，通过 S 1 M B E R G 训练，可以提高他们在生产过程中使用 地质、采矿、通风、机电、经营管理等多方面知识的 综合利用能力和决策的能力．如何使S I M B E R G 软 件由培训作用走向矿井实际应用则是波鸿矿业学 院与中国矿业大学合作的科研课题之一． 1矿井决策模拟系统S I M B E R G 软件分析 矿井决策模拟系统面向的是未来采矿工程师， 该系统为学生提供了一个虚拟矿井．这个虚拟矿 井包括简化了的一系列地质、采掘工程图，生产点 工作面、掘进头 的当前状态，采掘设备仓库。生产 人员及市场信息．学生以虚拟矿井为对象，指挥整 个虚拟矿井的采掘等生产活动．学生通过S I M B E R G 软件菜单对生产活动进行管理和技术决策， 决策结果由软件自动计算出各种经济指标，供学生 判断自己的管理决策的优劣程度． 要使S I M B E R G 软件应用于实际矿井，一是要 求模拟模型应尽量反映实际矿井的现状；二是使用 人员是矿井的采矿领导、工程师和一般管理人员． 因此如何描述一个真实矿井是S I M B E R G 软件走 向矿井应用的基础． 2 真实矿井的计算机描述 真实矿井的描述主要包括以下4 个方面”1 1 地质状态的描述 矿井地质状态理论上可用静态的三维空间来 描述，但实际上矿井都采用二维煤层底板等高线图 与地质钻孔剖面特征共同来描述． 2 井巷工程描述 随着矿井巷道、工作面的推进，空问状态不断 发生变化．井下巷道的描述，长期以来．均采用采掘 工程平面图加相应的剖面图的形式来表示． 3 地面地理状态的描述． 地面地理状态指村庄、公路、河流等．它们的描 述往往由煤矿井上下对照工程图来完成． 4 设备、材料和人员信息的描述 设备、材料和人员，一般由计划部门、供应部门 和人事部门用相应报表描述． 由以上4 个方面可见，S I M B E R G 要描述一个 真实矿井，首先是如何真实描述矿井工程图．至于 矿井设备，人员等其他信息，S I M B E R G 既可以作 为本身的一个描述任务，也可以考虑从现有的其他 系统描述来获取． 3 矿井采掘工程图的计算机处理 矿井采掘工程图包含了矿井地质 地质构造、 煤层等高线等 、采掘 矿井开拓布置、采区划分和 巷道布置等 、通风系统和安全设置、井下供电等各 种生产信息．因此，一个矿井的采掘工程图是相当 收稿日期；2 0 0 0 0 5 0 6 作者筒介。般兆1 1 9 4 5 一 ，男，江苏省泰辨市人．中国矿业大学剐教授．工学硕士，从事舟络技术与应用方面的研究． 万方数据 第1 期 殷兆麟等。支持矿井工程图平台的研究与开发 复杂的．矿井生产管理者和技术人员，要将采掘工 程平面图 或井上下对照图 的信息输入计算机作 为原始资料保存查询、处理．传统的方法是找出采 掘工程图中成千上万个坐标点的坐标 z ，Y ，z ， 然后将这些坐标一一输入计算机，再采用A u t o - C A D 将其描绘成图形．这种方法相当费工、费时、 费力．开发一个平台或工具，可以让用户快速、简 便、精确地描述矿井采掘工程图是有意义的．现在， 随着计算机技术的发展，对采矿工程图可采用数字 化仪．但用这种方法输入的图形，往往会丢失原图 纸相当多的信息，不便用户对数字化的信息组织、 处理和使用．不同专业的人员，为了描述本专业的 信息，采用了不同的工具，例如地质专业人员利用 数据库、A u t o C A D 描述绘制地质状态图嘲；采矿专 业人员使用各种面向对象的开发系统，例如D E L P H I ，V C ．开发各种煤矿C A D 图件，这些矿井 局部描述无疑是有意义的．但是在矿井计算机应用 与现代信息技术快速发展的今天，只有从整体分析 全矿井工程图描述，矿井计算机应用才能有新的突 破，才易于实现矿井信息的集成． 目前流行的软件，没有一个可以完成上述工程 图的描述．以A u t o C A D 为例，它的主要能力在于 矢量图形的绘图、编辑，但是A u t o C A D 不能很方 便地表达井巷之间的关系，不能很好地用二维图及 附加信息描述三维地质特征，它也不能支持使用者 点击某一矿井工程元素．从而查询相关信息．此外， 流行的M A P I N F O R 类似的地理信息系统软件，它 具有地图与人的友好界面，方便点击查询信息，但 是它不能很好地支持综合高层工程图素信息的描 述．更重要的问题是，现在的流行软件，无论是A u t o C A D ，M A P I N F O R 都不能支持精确、智能、快速 地把当前矿井工程扫描图矢量化． 4S I M B E R G 平台功能与开发 1 功能 S I M B E R G 平台具有5 个方面的描述功能 a ．精确、快速地把矿井工程图矢量化．精确有 两层含义．一是保证空间位置在图纸上表达的精 度，二是不丢失原图纸的附注信息．快速的含义是 要求计算机方便地辅助完成由扫描图到矢量图这 一工作． b ．灵活地编辑矢量化了矿井工程图．也就是 说，对工程图的点、线、面，特别是矿井专用图素，如 井界线、断层线要能方便地绘制和修改，这样才能 支持采掘设计人员实现井巷、工作面、采区水平设 计，支持地质人员填图． c ．选择逻辑工程图素的功能．逻辑工程图素 是有逻辑含义的图素集合，如工作面有运煤平巷、 回风平巷和回采工作面构成．这里选择是指用鼠标 点击相应图素并以与其他图素不同的颜色显示出 来，同时利用弹出窗口提供进一步信息． d ．按需要输出整个图形或图形的某一子集． e ．灵活地与矿井其他信息系统连接． 2 平台的体系结构 平台的体系结构如图1 所示 管理平台 井巷设计地质填圈防灾路线地质贮量 逻辑圈素的编辑功能 工程扫描图矢量化 矿井逻辑图定义层 点、线、面处理层 图1 平台的体系结构 F i g ，1 A r c h i t e c t u r eo ft h ep l a t f o r m 平台的功能分为6 个层次，由底向上分别为 a ．点、线、面处理层D E L P H I ，V C 都提 供了最基本的几何图处理类，属于浅层次． b ．矿井逻辑图素定义层矿井逻辑图紊是指 不讲工程图标准化的图素，如立井、主井、单线巷 道、双线巷道、井界线、等高线等．该层利用点、线、 面等基本图素定义． c ．扫描图矢量化工程扫描图首先进行剪切、 拼接、旋转，决定比例、坐标，然后按矿井逻辑图素 来矢量化．例如，矿井工程图的等高线，它由不同水 平的等高线构成，每条等高线，由一段或多段曲线 和标高文字组成．平台把它们矢量化时，把它们看 成一个对象来处理． d ．逻辑图索编辑层该层完成逻辑图素的增 加、删除、插入、合并． e ．应用层应用层支持井巷设计，支持地质 填图．支持工作面随推动的动态变化，支持中、长期 生产规划，支持不同类型地质贮量的计算． f ．平台管理平台管理完成平台产生的各种 文件的复制、保存、完成与平台外系统的连接． 3 平台作为使用的计算机接口 目前各种矿井C A D 软件，各种信息管理软件 大量涌现．这些软件共同的特点是使用了菜单、按 钮．人们通过它们去使用系统．但是矿井管理人员 更熟悉的是矿井工程图，S I M B E R G 平台把矿井工 程图提供给使用者，使用者只需点击矿井工程图上 关心的部位，相应的信息就会提供出来，平台与使 万方数据 ％“* 目m H ，} ‰i 月P 2 * ￡* 月 白勺自目， m 目月，Ⅻm ∞目4 Ⅲi 日* i ，n H 目W m 日m n * * n * i 4 E 日Ⅳ目，m ＆Ⅻ * 目m ，A * I 十∞＆日女 4s m mA d d 目“ m 十目， I q “ E * “ * 目4 ＆* 目Ⅲ* j m ∞* 日 n m m m 目 o l g4 ⋯⋯z a O n ⋯o o80 8 8 8 ⋯8 口J 目 一十目 目， I 女 十∞ M o d i l yn 1 眦1 月T 目L * 目 ，目{ “目o * i ∞“* * 十* m * 十* m 自 十B ￡∞ 目 “ ．* Ⅲ女m 目 ，女m ma I “目* ＆、＆ ＆* * ※，∞目6 ，7m i “唧 水“ ，聃 镕4 十 ∞* 日g ⅢT 】、曼】。妻黧舞‰n 咐 口国 P懑基銎黜一 b 嗣嗣豳■鞫暖盈‘盈 。，。． ㈣ i ‰⋯。 蕊蠢鬻磊 月 * 自々‰ rⅡ自女L自 目E 鬻目篙罴 万方数据
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