露天矿CAD系统中的矿山模型及其交互处理

本文结合作者在开发露天矿ＣＡＤ系统中的经验和体会，讨论露天矿ＣＡＤ系统中矿山模型的建立，交互技术和人机界面的设计。

数字矿山模型创建及其在采矿专业教学中的应用

在新的时代背景条件下,学校主动开发数字矿山模型,助力采矿专业核心课程教学。地下矿山模型、露天矿山三维境界优化模型、矿井通风系统网络解算模型等数字矿山模型的创建及应用,有助于提高学校采矿专业教学质量,主要体现在:革新教学手段,促进教学相长;搭建虚拟实践环境,促进学生实训;服务生产,促进企业创新创效;促进青年教师交流、提高青年教师专业水平和教学能力;推动学校“双高计划”建设。

基于图像识别的矿山相似材料试验模型变形信息提取

相似材料模型试验是研究矿山开采沉陷及损害的重要手段,试验中获取高精度的模型变形信息至关重要,现有的多种模型变形测量方法在数据采集精度和效率方面仍存在一定的局限性。以陕北某矿的多煤层循环开采与充填开采为模型开展相似材料模拟试验,利用非量测相机近距离拍摄模型得到高分辨率的序列图像,通过图像畸变纠正、自动拼接及特征识别,高精度获取相似材料模型的变形量。首先分析模型测点标志和相机参数对变形测量精度的影响,确定最佳的模型拍摄方案,即使用非量测相机距离模型1.5~2.0 m处进行正射拍照,形成横向重叠度大于55%,竖向重叠度大于30%的图像序列;进一步利用双线性插值方法对所得到的图像进行畸变校正处理,运用全自动稳健的图像拼接算法,使用Harris角点检测算子进行特征点提取,利用RANSAC算法对伪匹配点进行分类处理,通过颜色插值法对接边处进行颜色过渡与平滑等一系列自动处理,从而对图像序列进行拼接,所生成的模型全景图像分辨率较常规的固定相机姿态一次拍摄模型全景的图像提高约10倍。图像处理过程中以测点标志为训练网络,基于Faster R-CNN算法加入置信度,通过选取合适的滑动模板进行区域分析,显著提高了测点标志的识别速率和准确率。结果表明,模型试验中测点坐标提取的精度优于0.027 mm,相当于实地测量精度5.4 mm,完全满足矿山相似材料模型试验要求。通过制作比例尺1∶200的试验模型,模拟分析了多煤层循环开采引起的上覆岩层变形破坏特征,地表最大下沉量达-18.937 mm;在采空区充填情况下,覆岩下部发生微弱变形,地表下沉不超过2 mm。试验结果为矿山相似材料模型试验数据的高效、精准采集提供了有效的技术手段。

非煤矿山企业智慧化建设评价系统构建

国内非煤矿山规模与发展程度不一,对智慧化建设情况了解不足。对非煤数字、智慧矿山建设情况及成果进行评价时,无法形成统一的评价标准,阻碍了非煤矿山企业进行智慧化建设统筹安排。利用层次分析法构建了矿山生产、环境安全、可视化系统、企业管理多面评价模型,对非煤矿山企业智慧化建设程度进行评价分析。最终对安徽省非煤矿山企业进行评价分析,得出安徽省非煤矿山大部分仍停留在数字矿山与感知矿山阶段,仅有少数非煤矿山达到了智慧矿山阶段的结果。

矿山三维模型在滑坡体稳定性分析中的应用

滑坡是常见地质灾害之一,其形成原因可以是自然的,也可以是人为的,或者是综合性的。因此,滑坡体的形成机制相当复杂,寻求可靠、有效的滑坡体理论计算与数值模拟分析方法是许多学者努力研究的方向。随着现代科学技术,尤其是先进的计算机数字建模技术的发展与进步,三维矿山模型的建立成为可能,为滑坡体稳定性分析与计算提供了一种新的途径。模型的建立以从各种渠道所获取的基础数据为前提,可以将研究对象的基本组成及其结构构造三维可视化,并赋予各组成部分关于几何形状、尺寸、空间分布要素(走向、倾向和倾角)以及物理力学性能方面的参数。将三维模型上任意截取的计算剖面与传统的极限平衡计算法结合起来,可轻松获得该计算剖面坡体稳定安全系数;将三维模型和功能强大的有限元分析软件结合起来,则可实现滑坡体的三维稳定性分析与计算。结合河南灵宝罗山矿区的滑坡体稳定性分析与治理课题,介绍了以MapGIS,AutoCAD及Surpac软件为主要工具的矿山三维建模的基本原理和步骤,获得部分关键计算剖面的稳定安全系数,为滑坡体的稳定性分析研究及其综合治理提供了依据。

基于虚拟矿山开采模型的矿业专家系统研究

针对传统矿业专家系统缺少动态预测功能及安全监测功能的缺点,提出一种虚拟矿山开采模型和矿业专家系统的集成框架。详细介绍了虚拟矿山动态开采模型的研究概况,着重论述了基于虚拟矿山开采模型的矿业专家系统体系结构以及各组成部分的功能。在此基础上还论述了专家系统的开发原则。利用模型的动态预测与专家经验知识进行有效协同融合,可以实现定性决策与定量决策推理的有机结合,降低系统决策的风险性。

矿山信息模型——矿业信息化的发展方向

当前,我国矿业信息化发展机遇与挑战并存,本文提出了矿业信息化发展的新理念——矿山信息模型(Mine Information Modeling,MIM),阐述了MIM的概念与内涵及其在矿山设计阶段、建设阶段、运营阶段的重要价值;分析了MIM体系建设所需要的关键技术,指出随着云计算、大数据、物联网等新一代信息技术的发展,MIM将在矿业的信息化建设中扮演越来越重要的角色。

云南个旧锡矿山地质环境模型

文章以重金属元素为研究对象,在系统野外采样与分析工作的基础上,给出了云南个旧锡矿山的地质环境模型。影响环境的因素有:个旧原生矿床富含多金属硫化物,氧化后易生成酸;碳酸盐可以消耗硫化物氧化所产生的酸并可防止金属的迁移。矿山开发之前由矿床向环境释放的元素重量,Cu为1.21万吨、Pb为7.0万吨、Cd为101.91吨、As为1.2万吨、Sn为2.33万吨。总体上个旧矿区水的环境质量较好。土壤环境则受矿山采-选-冶活动的影响,在卡房、牛屎坡、云锡二冶等地重金属元素严重超标,比对照区和国家三级土壤标准高出许多倍,云锡集团冶炼厂的烟囱排尘为重金属的重要污染源之一。牛坝荒尾砂库复垦之后,显示下伏尾砂对上覆的土壤有一定的影响。

基于矿山信息模型的井下人员定位系统优化

建立多信息集成的矿山三维信息模型,将该模型应用于金属矿山井下人员定位系统优化;以关键地点作为信息集成节点,提出空间点骨架模型概念,集成矿山生产管理信息,基于RSSI设计与之对应的改进定位算法,充分利用井下信息进行设备和人员定位,提高定位精度。选取某铁矿地下某中段进行测算,根据误差分布来验证模型及算法的有效性,并获得置信半径与误差分布规律,取8m误差的置信半径优化定位系统布置,保证精度的基础上实现节省成本,优化系统。

基于矿山信息模型的设计计算平台开发

本文分析了矿山工程设计计算平台的重要意义、功能特点和架构设计,介绍了设计计算平台在井巷工程设计计算、采矿设备计算、深井矿山热负荷计算、水文地质计算方面的功能。该计算平台的实际应用,达到了预期提升设计质量、效率和标准化程度的效果。

物联网与感知矿山专题讲座之二——感知矿山与数字矿山、矿山综合自动化

论述了感知矿山与数字矿山、矿山综合自动化的关系,指出感知矿山是数字矿山、矿山综合自动化等概念的升华;在数字矿山三层模型的基础上,给出了感知矿山模型;明确提出感知矿山的核心问题是"三个感知",即感知矿山灾害征兆,实现各种灾害事故的预警预报;感知矿工周围安全环境,实现主动式安全保障;感知矿山设备工作健康状况,实现预知维修。感知矿山系统建设的关键是感知层网络建设,建设目标是减灾保安全。

基于三维建模和VRML的矿山网络虚拟现实技术研究与应用

运用矿业软件Surpac建立了凡口铅锌矿的地表、地层、断层、矿体和巷道的三维模型,并将所建模型复合形成了矿山DTM格式三维模型。通过格式数据接口转化为VRML所支持的WRL格式三维模型后,运用HTML语言编程实现网页中嵌入WRL场景文件,实现了基于网页的矿山三维模型浏览与交互,突破了矿山三维模型只能在专业软件中浏览的限制,对推广虚拟现实技术和指导矿山的资源评估、开采设计、运营调度以及灾害控制等具有重要意义。

基于多模态的输送带撕裂大模型算法设计

AI矿山大模型是一种基于人工智能的矿山智能化解决方案,利用大数据、深度学习、机器学习等技术,可以帮助矿山企业提高生产效率和安全性。在输送带撕裂检测方面,基于AI矿山大模型设计了基于Transformer处理多模态数据的一种网络结构,提出了DETR-Audio模型,将视频和音频的多模态数据拼接、融合,采用DERT模型对视频进行编码,利用短时傅里叶变换对音频信号进行时频谱分析,再对两者的特征向量进行拼接、融合,最后传入解码器进行融合解码。该模型经过3 000张煤矿矿井下输送带的图片以及相应的音频数据训练和测试后,表现良好,比单独使用视频或音频信息的模型具有更高的检测准确度和鲁棒性。

利用LIDAR构建数字矿山的研究

介绍了一种新的测量方式LIDAR,结合LIDAR自身特点,较为详细地分析了其在建设三维矿山模型、进行矿区塌陷地的生态环境经济评价和对地质灾害进行监测等方面的应用前景,为构建数字矿山提供了一种新的方法。

兴宾区:实现露天矿山开发利用动态核查监管全覆盖

近年来,来宾市兴宾区大力推进矿产资源开发保护联合监管,实现辖区所有露天开采矿山开发利用动态核查监管全覆盖。强化技术手段,实现“天地查”。兴宾区自然资源局通过政府购买服务方式,委托技术单位对兴宾区所有露天开采矿山开发利用实行动态核查监管,整合露天开采矿山监管信息,同时,综合运用信息、网络、航空航天遥感监测、无人机摄影测量等新技术,及时判别、推送露天开采矿山开发利用问题线索,精准掌握矿山开采情况。该局根据建立的矿山三维模型及数据对比结果,结合监管方案对矿山进行不定期巡查。

浅析矿区生产三维动态监测系统建设方法

矿区生产三维动态监测系统是综合运用三维地理信息、全景照相及虚拟现实等技术,基于地表三维模型,结合典型矿区的地质勘探和采掘生产数据、激光扫描实测数据建立的三维矿井模型和三维采掘模型,组合构造三维矿山模型,实现矿山资源与开采系统现状直观展示、矿山掘进与开采现状等实时监测,为越层越界检查、储量动态监测、地上下集成数据模型查询、灾害处理提供便捷服务。

面向智能矿山与新工科的数字孪生技术研究

将数字孪生与人工智能(AI)技术相结合,提出了基于数字孪生+AI的智能矿山建设新思路。探索了智能矿山技术发展路径,研究了数字孪生技术的特征、应用领域及发展趋势,指出数字孪生是数字化矿山发展的必然趋势。提出了基于数字孪生+AI的智能矿山理论架构,构建了矿山数字孪生模型,模型自下而上分别为矿山全要素物理实体、矿山信息物理融合层、矿山数字孪生模型、矿山孪生数据交互层、矿山应用智能服务层,据此实现智能矿山的泛在感知、协同控制和智能决策与优化。从应用实际需求出发,探讨了智能矿山模型构建技术、智能开采数字孪生体技术、矿山智能控制技术、矿山设备故障预测、基于数字孪生的人机交互等关键技术。通过研究数字孪生在智能矿山中的应用,为AI技术在智能矿山应用落地提供思路,为未来智能矿山新工科建设提供理论借鉴。

数字矿山建设目标、任务与方法

通过分析人们对数字矿山的认识以及数字矿山发展现状,进一步梳理了数字矿山及其与其他相关概念的关系,明确了数字矿山的主体任务及发展主题,提出了现阶段数字矿山建设的基本思路和方法。根据数字矿山建设的根本需求对数字矿山进行了重新定义,并借鉴建筑行业的建筑信息模型(BIM),提出矿山信息模型(MIM),该模型包括数字模型、业务模型与方法模型等三方面基本内容。阐述了以MIM作为基本理念的数字矿山建设基本手段和方法,以实现矿山全生命周期业务手段数字化、流程标准化及信息共享、协同工作,为数字矿山建设及相关产品研发提供重要依据和参考。

矿山工程数字化设计与交付解决方案

矿山工程数字化设计交付构建了工程项目静态数字化资产模型,是从源头实现数字矿山、智能矿山的必经之路,也是设计企业向运营业务进行拓展和转型的重要纽带。本文分析了目前矿山工程数字化设计与交付普遍存在的问题,提出了以矿山信息模型为核心的数字化设计与交付解决方案,介绍了MIM数字化设计平台和MIM数字化交付平台的建设内容。

3DMine矿业软件在数字矿山三维建模中的应用

本文通过3DMine软件在河北矾山磷矿建模过程中的应用，总结了在建立三维模型过程中遇到的问题及解决方案。通过具体的应用实践，表明3DMine软件操作简单、所建立的模型可靠、计算结果准确。作为矿山应用技术平台，实现各专业数据的共享和二维向三维的全面升级，提高矿业技术的工作效率。