智慧礦山是一個匯聚了多學科、多主題、多維空間信息的復雜系統(tǒng),是在礦山地表和地下開采礦產資源的工程活動中所涉及的各種靜、動態(tài)信息的全部數(shù)字化管理,智能分析,可視化展示,從而達到降本增效,實現(xiàn)企業(yè)利益的最大化。
地質數(shù)據(jù)是三維地質建模的基礎和前提,也是實際項目中礦山資源評估和采礦設計的基礎,是智慧礦山的基礎之一。地質數(shù)據(jù)一般主要以工程鉆探形式獲得,通過鉆孔,來獲取基本巖性信息和取樣分析數(shù)據(jù),從而獲得詳細的地層信息,如地層年代、地層名稱、地層厚度、巖石名稱、巖性描述、底界深度等。
通過鉆孔數(shù)據(jù)和各種物探手段,我們可以獲得礦區(qū)地層的多個斷面信息。根據(jù)斷面信息,利用插值算法(反距離插值 IDW 或者克里金插值),獲得整個礦區(qū)的地層三維網格數(shù)據(jù)。利用圖撲軟件 Web 可視化引擎,將網格數(shù)據(jù)呈現(xiàn)到 Web 端,加強地質直觀展示方式的空間拓展,挖掘隱藏的地質信息內容,提升數(shù)據(jù)應用價值。
圖撲軟件自主研發(fā)的 HT 是基于 HTML5 標準技術的 Web 前端 2D 和 3D 圖形界面開發(fā)框架。提供從 SDK 的 API 組件庫到行業(yè)圖標和三維模型資源庫??梢源罱ǘ嗑S度的可視化效果,讓用戶擁有更多可視化場景的選擇。
服務器端
剖面數(shù)據(jù)和三維網格
剖面數(shù)據(jù)來自鉆孔數(shù)和勘探數(shù)據(jù)。隨著開采的進行,剖面數(shù)據(jù)需要持續(xù)修正。
通過插值算法算法生成三維網格。整個過程使用算法自動實現(xiàn)。管理員只需要按照規(guī)定格式上傳開采數(shù)據(jù)即可觸發(fā)網格生成算法,系統(tǒng)自動重新生成網格。
人工校正數(shù)據(jù)
系統(tǒng)前端提供模型編輯功能,允許用戶修改模型,上傳修改信息。修改信息存入服務器的人工校正數(shù)據(jù)庫。
前端模型展示時,會自動加載三維網格數(shù)據(jù)和人工校正數(shù)據(jù),呈現(xiàn)修正過的模型。
客戶端
前端展示包含原始輸入數(shù)據(jù):鉆孔信息和剖面信息。便于用戶分析生成的三維網格數(shù)據(jù)是否合理。
三維模型和二維數(shù)據(jù)聯(lián)動
用戶點擊三維模型時,頁面自動連線對應的樹形節(jié)點,便于用戶快速查找信息。同理,用戶點擊二維樹形節(jié)點時,頁面自動連線對應的三維模型。
鉆孔信息展示
鉆孔信息可以在左側看到總覽,同時用戶也可以在三維場景中直觀的看到具體地層的位置。用戶可以按任意方向裁切三維地層,觀察地層的變化,保存裁切面圖片。
剖面數(shù)據(jù)展示
模型裁切
網格顯示與測距功能
模型編輯
前端用戶可以編輯三維模型。用戶可以調節(jié)編輯的區(qū)域大小,模型形變的方式。通過鼠標拖拽控制點調節(jié)模型形狀變化。此時用戶還可以修改形變曲線,三維模型實時同步變化。前端將模型的修改信息上傳到服務器,保存到人工校正數(shù)據(jù)庫。
形變曲線是一段貝塞爾曲線。圖撲 SDK 引擎內置支持貝塞爾曲線的繪制,求交點等各種幾何操作。強大靈活的 3D 引擎可以讓用戶輕松實現(xiàn)三維模型的呈現(xiàn)編輯功能。用戶無需關心繁瑣復雜的 WebGL 操作,可以將精力放到智慧煤礦的業(yè)務層,節(jié)省開發(fā)費用,加快開發(fā)進程。
系統(tǒng)難點
三維網格信息在服務器端由插值算法生成。比較密集的網格信息包含更多的細節(jié),模型相對于斷面信息失真小,但生成的數(shù)據(jù)量大,對網絡傳輸和前端展示都有壓力。
比較稀疏的網格數(shù)據(jù)量小,加載速度快,網頁展示流暢。但細節(jié)信息不夠,地層變化劇烈的區(qū)域模型和裁切面誤差較大。
為了滿足前端頁面各種展示需求,服務器端采用金字塔式數(shù)據(jù)結構,按照不同的網格間距生成多個分辨率的三維網格信息。前端根據(jù)展示的分辨率需求和展示的區(qū)域,請求對應的網格信息。對于超出屏幕范圍或者不可見的部分加以隱藏。
5G 賦能礦山智慧化
數(shù)字經濟化時代,有關未來礦山的建設與實現(xiàn)方式在不斷地日新月異。在 AI 技術、智能勘探,物聯(lián)網、可視化等新型 ICT 技術的加持下,傳統(tǒng)礦業(yè)加速向綠色、安全、智能、高效方向發(fā)展。
5G 作為數(shù)字化轉型的核心技術之一,河南躍薪與華為簽署 5G 技術合作協(xié)議,首次將 5G 技術應用在無人礦山領域。5G 不斷推動萬物互聯(lián),逐漸實現(xiàn)無人采礦,最大限度提高礦山生產效率,解決了露天煤礦傳統(tǒng)人工作業(yè)操作危險系數(shù)高、勞動強度大、作業(yè)環(huán)境惡劣等問題。
露天礦可視化解決方案
露天礦是把覆蓋在礦體上部及其周圍的浮土和圍巖剝去,把廢石運到排土場,從敞露的礦體上直接采掘礦石 。
現(xiàn)代科技的廣泛應用為傳統(tǒng)采礦業(yè)帶來的革命性變革不僅僅讓礦區(qū)員工感受到翻天覆地的變化,也讓大家對智能化礦區(qū)的進一步建設有了新的更大的期待。
圖撲軟件 HT 增強了基于 WebGL 的 3D GIS 技術在礦山、水利、化工等領域的實施應用,在傳統(tǒng)建模基礎上引入了航拍的傾斜攝影 3D 建模方案,解決了如化工園區(qū)、礦山這種場景面積大,傳統(tǒng) 3dsmax maya 之類工具手工實景建模工作量巨大的問題,通過無人機航拍,加后期數(shù)據(jù)處理,無縫融合 HT 原有 3D 模型,很好的解決了宏觀和微觀融合一體化的需求。
露天礦山的三維場景數(shù)據(jù)獲取方式主要有兩種:一種是通過航拍建模;一種是通過人工建模。
航拍建模,也稱傾斜攝影實景三維是近年來快速發(fā)展的一項 GIS 技術。利用飛機或無人機搭載多臺傳感器,從前后左右以及垂直五個方向對地物進行拍攝采集,快速高效獲取真實反映地面情況的數(shù)據(jù)信息。通過糾正、平差、多視影像匹配等一系列的專業(yè)處理操作,最終獲得三維模型。
人工建模,主要是根據(jù)一定范圍內的場景圖或者 CAD 圖紙結合實景照片對地面情況進行人工建模。
圖撲自主研發(fā)了基于 HTML5 的 2D、3D 圖形渲染引擎,提供 BIM、GIS、VR 、XR、MR 、23D 可視化 Web 端解決方案,同時也廣泛應用于智慧城市、園區(qū)樓宇、孿生工廠、智能制造、智慧水務、智慧能源等工業(yè)互聯(lián)網各行業(yè)的數(shù)字孿生、數(shù)據(jù)可視化項目。
上圖為:圖撲可視化在智慧選礦的三維應用展示
圖撲軟件可視化打破了企業(yè)數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象,全方位、多維度不斷推動產業(yè)數(shù)智化,實現(xiàn)信息互聯(lián)互通,進行數(shù)智化改造全覆蓋。助力行業(yè)實現(xiàn)安全、綠色、高效、智能發(fā)展,賦能零碳礦山建設與雙碳目標實現(xiàn),最終建設人與自然和諧共生的現(xiàn)代化。
審核編輯:符乾江
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