煤矿井上下三维可视化系统
煤矿虚拟现实系统三维数据模型和可视化技术与算法研究
未来展望
随着科技的不断发展，煤矿虚拟现实系统三维数据模型和可视化技术与算法 将进一步完善和提高。未来研究可从以下几个方面展开：
1、数据模型优化：进一步优化三维数据模型的构建方法和技术，提高数据 的精度和完整性，以更好地反映煤矿井上、下环境。
2、可视化技术升级：研究更为先进的数据可视化和图像处理技术，提高可 视化效果和质量，为用户提供更为真实、直观的沉浸式体验。
结论
煤矿虚拟现实系统三维数据模型和可视化技术与算法在煤矿安全生产、管理 和决策等方面具有重要意义。本次演示介绍了煤矿虚拟现实系统的三维数据模型 构建方法及可视化技术与算法的实现方法，并探讨了其应用场景和优势以及未来 的研究方向。为了进一步提高煤矿生产和管理水平，未来还需进一步优化三维数 据模型和可视化技术算法研究，并加强跨领域合作，共同推进煤矿虚拟现实系统 的应用和发展。
1、数据可视化：利用图形学、计算机视觉等技术将煤矿井上、下环境的三 维数据模型以图像、视频等形式呈现出来，以便用户进行观察和分析。
2、图像处理：为了提高可视化效果，需要对获取的图像进行处理，如增强、 滤波、色彩调整等，以突出重要信息，提高图像质量。
应用场景与优势
煤矿虚拟现实系统三维数据模型和可视化技术与算法在煤矿安全生产、管理 和决策等方面具有广泛的应用前景。具体来说，其应用场景和优势如下：
1、安全生产：通过模拟煤矿生产过程中的各种复杂情况，可以训练矿工的 操作技能，提高安全生产意识。同时，可视化技术与算法还可以实时监控矿井环 境，发现安全隐患，预防安全事故的发生。
2、生产计划：通过对煤矿井上为合理、高效的生产计划，优化资源配置，提高产量和效益。
3、智能化应用：将人工智能等技术引入煤矿虚拟现实系统，实现智能化决 策和管理，提高煤矿生产和管理水平。
矿井三维模型可视化系统的设计与实现
矿井三维模型可视化系统的设计与实现摘要：巷道包含了复杂的拓扑信息和空间信息，是矿井其他信息的空间载体，其建模尤为重要。
本文针对矿井三维模型可视化的需要，设计并实现了一套基于Java语言的矿井三维可视化模型。
系统主要包括不同断面巷道模型的分类和参数化构建、矿井液压支架模型的实现、巷道纹理材质库的选择、光照选择，巷道漫游等。
关键词：矿井三维可视化，JOGL，Java，巷道1引言数字矿山作为一种复杂的三维空间信息系统，不仅能够存储、分析和表达真实矿山中各种空间实体对象的属性信息，而且涉及大量复杂的空间定位特征及可能拓扑关系的组织和管理。
因而，数字矿山的三维空间数据模型是联结真实矿山世界和计算机中抽象的矿山世界的桥梁[1]。
本研究就是对矿井三维模型可视化系统进行设计与实现。
通过数字矿山建设至少可以在以下几个方面给矿山企业带来好处：1、提高矿山企业的生产效率和资源优化；2、加强矿山的安全管理，积极的预防矿难事故；3、降低决策的风险性，提高企业快速反应能力。
本文针对煤矿井下环境抽象出各类图元，在空间上模拟真实井下系统，实现了矿井三维模型可视化系统[2-3]。
2 JOGL图形库JOGL是Java对OpenGL API绑定的开源项目并设计为采用Java开发的应用程序提供2D/3D图形硬件支持。
JOGL对OpenGL 2.0[4-5]规范中的API和几乎所有第三方开发商的扩展提供完整访问，而且集成了AWT和Swing界面组件。
JOGL函数库的简单抽象要比高度抽象如Java 3D函数库执行起来高效的多，因为其大部分代码是自动生成的，所以JOGL的升级可以迅速的与OpenGL升级相统一[6-8]。
3矿井三维模型可视化的设计3.1巷道图元三维模型分析巷道由于存在于地下，其数据提取不像地表实体一样简单。
巷道图元与巷道图元间采用非直线形式，以实际角度进行弧形连接。
根据巷道的不同用途，其断面形状，宽度，高度也都不一样，所以可以从巷道断面形状入手抽象出几例模型。
矿井三维可视化仿真系统研究的开题报告
矿井三维可视化仿真系统研究的开题报告一、选题背景矿井是一个危险且特殊的工作环境，其地形地貌复杂，资源类型多样，有些矿井甚至存在可燃气体等危险物质。
为了保障矿工的安全和提高矿井生产效率，需要对矿井进行准确全面的管理和监控。
目前，矿井管理和监控主要依靠观察和手工记录，这种方法存在一定的误差和漏洞。
因此，矿井三维可视化仿真系统的研究具有十分重要的意义和应用价值。
二、目的和研究内容本研究旨在开发一套矿井三维可视化仿真系统，通过建立矿井数字模型、采用虚拟现实技术和数据挖掘技术，实现对矿井生产和管理的全面监测和控制。
具体研究内容如下：1. 建立矿井数字模型通过对实地矿井进行扫描和测量，使用三维建模软件建立矿井数字模型。
在数字模型中加入有关矿井地下通道、设备、人员等信息。
并将模型数据储存于数据库中。
2. 虚拟现实技术的应用利用虚拟现实技术，将数字模型模拟成逼真的可视化场景，实现对矿井生产和管理的实时监控。
并通过增强现实技术，将虚拟场景和实物相结合，快速定位和处理矿井生产过程中的异常情况。
3. 数据挖掘技术的应用利用数据挖掘技术，采集和分析矿井生产过程中所产生的数据，预测和识别可能存在的问题和危险，提供优化方案和建议，保障矿井的安全和高效运行。
三、预期成果本研究预期达到以下成果：1. 建立可视化的三维矿井数字模型，储存于数据库中。
2. 利用虚拟现实技术，实现对矿井实时监控和管理。
3. 利用数据挖掘技术对矿井生产数据进行分析和预测，提供优化方案和建议。
四、研究方案和进度安排本研究计划分为以下四个阶段进行：1. 矿井数字模型的建立和储存，包括矿井地面和地下数字模型的建立、矿井信息的整理和储存、数字模型数据的存储与管理等，预计用时2个月。
2. 虚拟现实技术的应用，包括针对各类矿井场景的虚拟现实设计、加入增强现实技术，实现虚实结合，预计用时3个月。
3. 数据挖掘技术的应用，采集矿井的生产数据，进行数据分析、处理与挖掘，提供提高矿井生产效率的可行性方案，预计用时4个月。
煤矿3D可视化模拟教学系统
煤矿3D可视化模拟教学系统产品简介全面提高煤矿职工队伍的安全素质，增强依法自我安全保护的意识，坚持“安全第一、预防为主”的生产方针，促进全国煤矿安全生产状况的稳定好转和优化煤矿生产，北京金视和科技股份有限公司致力于VR技术在矿业领域的研发，结合煤矿领域的实际情况，并联合煤矿开发和安全生产方面的相关高校专家共同研发制成煤矿3D可视化模拟教学系统。
系统以煤矿职工安全生产、优化技术设计、安全技能培训和提高矿产效益作为主要目的。
利用国际领先的虚拟现实和三维仿真技术开发而成。
煤矿3D可视化模拟教学系统紧紧围绕着煤矿安全生产，搭建了完整的、系统的、可视化的应用平台。
该系统由两大部分构成，分别为理论培训和实战操作培训，提供基于虚拟现实的人机交互演练，大幅度提升学员的实际操作能力和安全防范意识。
产品特点知识库丰富煤矿3D可视化模拟教学系统以国家统一的煤矿培训教材《煤矿新工人岗前安全培训教材》为基础，整个系统不但客观的复原教材中的关键知识点，而且还将实际生产操作进行了深度扩展结合，从而提高了系统知识的丰富性，提高了学员对相关操作规程的理解和认识。
系统内置的数据库管理模块，可以详细准确的记录所有学员的学习、训练以及考核数据，具有安全生产的规范性和准确性。
三维交互煤矿3D可视化模拟教学系统以独特的三维仿真技术将煤矿井下环境完整的呈现，全新的三维仿真交互操作突破了以往传统的教学方式，让学员能够以多种视角对井下环境进行多维度的学习和认识。
立体可视化煤矿3D可视化模拟教学系统以国际先进的三维仿真技术为基础平台，搭载定制化开发的立体显示设备，让用户佩戴液晶快门立体眼镜即可在任意环境下呈现井下立体画面。
立体显示设备坚固稳定，精致便携，且不受场地限制即可沉浸式体验立体画面。
自由操作，煤矿3D可视化模拟教学系统包含两种学习模式：顺序模式和自由模式。
分别为初级学习和强化训练提供人性化的学习方式。
顺序模式可以根据煤矿安全生产的工序流程进行逐步学习，在每项工序开始前会弹出提示框，提示下一步应该执行哪项任务，这样可以帮助学员快速了解相关开采及预防的流程。
矿井三维仿真可视化解决方案
矿井三维仿真可视化 解决方案
客户收 益
解决方 智慧小区云服务平台整体解决方案智慧小区云服务平台整体解决方案智慧小区云服务平台整体解决方案 案
现状分 析
现状分析
矿井运营工作面临的挑战
环境条件
安全 风险
地形 复杂
成本 高昂
随机 多变
智慧小区云服务平台整体解决方案智慧小区云服务平台整体解决方案智慧小区云服务平台整体解决方案
现状分 析
客户收 智慧小区云服务平台整体解决方案智慧小区云服务平台整体解决方案智慧小区云服务平台整体解决方案 益
解决方 案
解决方案
全矿井虚拟现实监测系统
以Meta平台为基础建立的全矿井虚拟现实监测系统， 为采矿领域的科研管理和工程人员提供身临其境的矿 山体验和研究环境，其高度的逼真性、实时的人机交
线收发 服务器 其他
有线通信
无线通信
RS232/485总线
解决方案
矿井模拟
矿山环境的模拟：运用虚拟现实技术将矿山的整体规 划设计、矿山内矿床、巷道和建筑间的相互关系非常 直观生动地展现出来。
智慧小区云服务平台整体工解艺决方流案程智慧模小拟区云：服全务平面台仿整体真解模决方拟案演智慧示小矿区云井服下务平的台各整体种解作决方业案 场景，用户可以任意漫游观看甚至操作场景中的仿真 器械。也可以按照预定规则在场景中运行设计好的作 业预案，从而测试预案的可行性和作业效果。
解决方案
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解决方案
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现状分 析
解决方 智慧小区云服务平台整体解决方案智慧小区云服务平台整体解决方案智慧小区云服务平台整体解决方案 案
井眼轨迹三维可视化系统中实时数据显示模块的设计与开发的开题报告
井眼轨迹三维可视化系统中实时数据显示模块的设计与开发的开题报告一、课题背景目前，石油钻井行业已经进入了智能化时代。
钻井现场的人员需要实时监测井口、井身、井底等数据，并对数据进行可视化展示和分析，以便钻井人员能够更好地理解井内情况，从而决定接下来的钻进方向和钻进深度。
井眼轨迹三维可视化系统是钻井行业中的一个重要工具，它能够实时监测井眼轨迹数据并进行三维可视化展示，方便钻井人员对井内情况进行分析和理解。
二、课题内容本课题旨在设计和开发一个实时数据显示模块，用于井眼轨迹三维可视化系统中的井眼轨迹数据的实时显示。
该模块需要实现以下功能：1. 井眼轨迹三维可视化展示。
可以实时显示井眼轨迹数据的三维可视化展示，包括井口、井身、井底等数据。
2. 实时数据显示。
可以实时显示井眼轨迹数据的实时数据，包括井深、井斜、方位等数据。
3. 数据分析和处理。
可以对井眼轨迹数据进行分析和处理，比如计算方位角、井深等数据，并将结果显示出来。
三、课题意义1. 提高钻井人员的工作效率。
实时数据显示模块可以帮助钻井人员更好地理解井内情况，从而更好地决定钻进方向和钻进深度，提高钻井人员的工作效率。
2. 提高钻井安全性。
实时数据显示模块可以帮助钻井人员更好地了解井内情况，从而更好地避免钻井事故的发生，提高钻井安全性。
四、课题方法1. 确定数据格式和传输方式。
根据井眼轨迹数据的特点设计数据格式和传输方式，以便实现数据的实时传输和展示。
2. 设计数据显示界面。
根据用户需求设计数据显示界面，使得用户可以方便地查看和分析井眼轨迹数据。
3. 实现数据分析和处理。
根据用户需求实现数据分析和处理功能，包括计算方位角、井深等数据，并将结果显示出来。
五、预期成果1. 设计和开发一个实时数据显示模块。
该模块可以实时显示井眼轨迹数据的实时数据和三维可视化展示，满足钻井人员对井内情况的监测和分析需求。
2. 对井眼轨迹数据进行分析和处理。
可以计算方位角、井深等数据，并将结果显示出来。
煤矿三维地理信息系统
煤矿三维地理信息系统煤矿三维地理信息系统1 概述地理信息系统（GIS）是一种以采集、储存、管理、分析和描述地球表面与地理分布有关数据的空间信息系统。
与一般信息系统的差别是，它采集的信息是按地理空间分布特征来反映地理实体结构及其动态变化觃律的。
从学科的角度，GIS是在地理学、地图学、测量学和计算机科学等学科基础上収展起来的一门学科，具有独立的学科体系；从功能上，GIS具有空间数据的获取、存储、显示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能。
煤矿三维地理信息系统（煤矿三维GIS）是用于描述煤矿地质信息、井下环境和设备的应用软件。
煤矿三维地理信息系统能够有效地建立矿山空间数据库，实现矿山的全景显示、动态显示，真实、直观、准确、清晰地表现地层、断裂、矿体及围岩形态，表达钻孔、矿井（竖井、斜井）、巷道、探槽、采空区、采矿区、采矿工作面形态，表达各种机械设备的配备与运转状况，表达矿井风流状况、瓦斯浓度、地应力场等三维现象。
煤矿三维地理信息系统可以有效地利用现有资料对未采区和采掘工作面前方、深部及外围的地质构造、矿体变化、矿床分带及其它开采条件迚行预报预测。
2 国内现状中国煤矿GIS 应用起步较晚，与国际水平相比有较大差距，煤矿行业迫切需要一个适应于中国国情的专业化的矿山三维地理信息系统。
但由于到目前为止，现有的GIS系统都还只能实现空间数据的二维或者2.5维的表达和处理，还没有真正的三维GIS系统，因此在具有三维特性的矿山领域中的应用受到了很大的限制，国内还未见投入工业化运行的矿山GIS系统。
煤矿三维GIS是煤矿収展的迫切需要和収展方向，三维GIS将成为煤矿生产觃划和信息化管理不可缺少的工具。
3 应用范围3.1 矿山基础数据的图形化存储和展示根据矿山数据的多源性、复杂性、时空性、关联性、动态性等特点，建立矿山空间数据库，可以形象地显示地层、断裂、矿体及围岩形态，表达钻孔、矿井（竖井、斜井）、巷道、探槽、采空区、采矿区、采矿工作面形态，表达各种机械设备的配备与运转状况，表达矿井风流状况、瓦斯浓度、地应力场等三维现象。
矿井三维仿真可视化解决方案
行业应用前景
矿山行业： 提高矿山开 采效率，降 低开采成本
01
地质行业：提 高地质勘探和 研究效率，降 低勘探成本
环保行业：提 高环保监测和 治理效率，降 低治理成本
03
05
02
04
06
石油行业：提 高石油勘探和 开采效率，降 低开采成本
建筑行业：提 高建筑设计和 施工效率，降 低施工成本
城市规划：提 高城市规划和 管理效率，降 低管理成本
安全预警：对矿井安 全隐患进行预警，降
低事故发生率
培训教育：提供虚拟 培训环境，提高员工
技能水平
设备管理：对矿井设 备进行管理，确保设
备正常运行
数据分析：对矿井生 产数据进行分析，为
决策提供支持
技术实现
数据采集与处理
数据采集：通过传 感器、摄像头等设 备实时采集矿井数 据
01
数据预处理：对采 集到的数据进行清 洗、去噪、归一化 等处理
应用场景
矿井设计规划
地质建模：利用三维仿 真技术，构建矿井地质 模型，为设计规划提供 基础数据。
01
通风系统设计：设计矿 井通风系统，确保矿井 内空气流通，保障矿工 安全。
03
02
04
采矿方案设计：根据地 质模型，设计采矿方案， 包括采矿方法、采矿设 备、采矿路线等。
排水系统设计：设计矿 井排水系统，确保矿井 内积水及时排出，保障 矿井安全。
矿井三维仿真可视化解决方案
演讲人
目录
01. 解决方案概述 02. 应用场景 03. 技术实现 04. 案例分析
解决方案概述
矿井三维仿真技术
01
利用计算机图形学和虚拟 现实技术，构建逼真的三 维矿井模型
煤矿井下可视化系统的应用
煤矿井下可视化系统的应用摘要：随着煤矿井下智能化、自动化程度不断进步，远程化操控技术已日趋成熟。
要想做好远程操控，可视化系统必须完备且可靠。
因此，可视化系统是煤矿井下实现智能化、自动化的基础，也是我们作为监控系统从业人员的职责所在。
本文就笔者在监控系统的工作经验，谈一下煤矿井下可视化系统的应用，如有不足之处还请指正。
关键词：煤矿；可视化；应用引言煤矿井下可视化系统已遍布各个角落，为了保证机电设备的远程可靠操控，从井口至采掘工作面都安装了摄像头，以实现安全生产。
目前，我矿根据井下实际情况，主要在掘进、开拓、钻场、瓦斯抽泵站等地点安装矿用本安型网络摄像仪，利用原有网络框架，对现场摄像仪进行信号上传，在各显示终端都能够实时观看到现场视频画面，能够更好的指挥现场作业，提高工作效率和安全。
下面从可视化系统的原理与应用、可视化系统的常见故障处理两个方面进行介绍。
1可视化系统的工作原理与应用1.1新型微波传输技术介绍为了更多技术传输的需要，1990年开始研究微波传输技术，这种技术不仅可以将数据传输，还支持数据分组、视频通话，进一步将多媒体技术的融合升级发展。
近些年由于多媒体技术也在更新换代，为了适应现在的多媒体技术，新型微波传输技术应运而生，新一代微波传输技术与传统微波传输技术相比，不是一种全新的技术，它是通过映射及现场总线技术将现有的以太网[1]、光纤通道等融合到SDH上的微波传输技术。
具有防范恶意破坏能力强、应对突发事件能力强、受地理环境限制较小、建设和维护成本低等特点[2]。
1.2可视化系统的工作原理煤矿井下可视化系统利用新型微波传输技术，把网络信号转换成不同波段数字信号，在同轴线、RS485线路上进行多路数字视频的传输，结合了光纤、电缆传输速度快的优点，有效的解决了井下传输瓶颈等问题。
新型微波传输技术可以在一根线缆上并接多路摄像头[3]，可以同时传输多路图像，并且图像清晰、传输速度稳定，在安装时不需要烧焊熔接，不需要审批烧焊安全措施，杜绝了井下明火作业。
矿井三维仿真可视化解决方案
03 某地下工程企业：通过三维
仿真可视化技术，实现了对 地下工程的精确设计和施工， 提高了工程质量和施工效率。
04 某城市地下空间开发项目：
利用三维仿真可视化技术， 实现了对地下空间的精确规 划和设计，提高了城市地下 空间的利用率和舒适性。
客户评价
客户A："该方案帮助我们提高了工作效率， 降低了成本，非常满意。"
结合人工智能 技术，实现矿 井设备的智能 监控和调度
应用领域
矿山设计：用于矿山规划、 设计、优化等
矿山生产：用于矿山生产 过程监控、调度、管理等
矿山安全：用于矿山安全 监测、预警、应急处置等
矿山环保：用于矿山环保 监测、治理、评估等
高度仿真
提供多种视角和 漫游功能，便于
观察和分析
降低培训成本， 提高员工技能和
01
02
03
04
05
06
部署方式
1
硬件部署：服务器、工作站、网络 设备等
2
软件部署：操作系统、数据库、三 维仿真软件等
3
数据准备：采集、整理、分析矿井 数据
4
实施步骤：安装软件、配置参数、 导入数据、运行仿真、结果分析等
技术支持
STEP1
STEP2
STEP3
STEP4
提供专业的技 术团队，全程 参与方案实施 与部署
提供详细的技 术文档，包括 安装、配置、 使用等
提供远程技术 支持，解决实 施过程中遇到 的问题
提供定期的技 术培训，提高 用户的操作技 能和维护能力
成功案例
01 某大型煤矿企业：通过三维
仿真可视化技术，实现了井 下作业的实时监控和调度， 提高了生产效率和安全性。
矿井三维模型可视化系统的设计与实现
矿井三维模型可视化系统的安排与真止之阳早格格创做纲要：巷讲包罗了搀纯的拓扑疑息战空间疑息，是矿井其余疑息的空间载体，其修模尤为要害.本文针对于矿井三维模型可视化的需要，安排并真止了一套鉴于Java谈话的矿井三维可视化模型.系统主要包罗分歧断里巷讲模型的分类战参数化构修、矿井液压收架模型的真止、巷讲纹理材量库的采用、光照采用，巷讲漫游等.闭键词汇：矿井三维可视化，JOGL，Java，巷讲1弁止数字矿山动做一种搀纯的三维空间疑息系统，没有但是不妨保存、分解战表白真正在矿山中百般空间真体对于象的属性疑息，而且波及洪量搀纯的空间定位特性及大概拓扑闭系的构造战管造.果而，数字矿山的三维空间数据模型是联结真正在矿山天下战估计机中抽象的矿山天下的桥梁 [1].本钻研便是对于矿井三维模型可视化系统举止安排与真止.通过数字矿山修造起码不妨正在以下几个圆里给矿山企业戴去佳处：1、普及矿山企业的死产效用战资材劣化；2、加强矿山的仄安管造，主动的防止矿易事变；3、落矮计划的危害性，普及企业赶快反应本领.本文针对于煤矿井下环境抽象出百般图元，正在空间上模拟真正在井下系统，真止了矿井三维模型可视化系统[2-3].2 JOGL图形库JOGL是Java对于OpenGL API绑定的启源名目并安排为采与Java启垦的应用步调提供2D/[4-5]典型中的API战险些所有第三圆启垦商的扩展提供完备考察，而且集成了AWT战Swing界里组件.JOGL函数库的简朴抽象要比下度抽象如Java 3D函数库真止起去下效的多，果为其大部分代码是自动死成的，所以JOGL的降级不妨赶快的与OpenGL降级相统一[6-8].3矿井三维模型可视化的安排巷讲由于存留于天下，其数据提与没有像天表真体一般简朴.巷讲图元与巷讲图元间采与非曲线形式，以本量角度举止弧形对接.根据巷讲的分歧用途，其断里形状，宽度，下度也皆纷歧样，所以不妨从巷讲断里形状进脚抽象出几例模型.模型依照断里分类，不妨简朴分为矩形断里巷讲，梯形断里巷讲，拱形断里巷讲，圆形断里巷讲.各例巷讲图元根据其断里形状，自然具备其属性数据[9].正在面线里模型中，最基础的是面战线，里战体是通过线复合而去的，所以安排巷讲的主要思路为面战线的决定，而后形成里战体[10].巷讲图元的完全安排，画造起面设定正在笛卡我坐标系的本面，巷讲背屏幕z 轴背目标蔓延.笛卡我坐标系如图3.1所示.比圆矩形断里巷讲：矩形断里巷讲需要担当的参数包罗：矩形宽，下，以及巷讲的少.当给定参数后启初修模，根据面画造里，从而形成体.如上所述，构筑的起面位于笛卡我坐标系本面，画造的目标为先画造矩形左横曲里，而后依照逆时针目标，将其余里渐渐构出.使用OpenGL 函数根据面坐标画造出三角形，而后再拼成巷讲模型.如图3.2所示：根据以上三维模型分解，正在OpenGL 环境下不妨从面坐标进脚，以相映画造模式构修出三角形里，既而构修成为矩形里，最后构修身分歧典型的巷讲模型，真止百般巷讲模型的可视化修坐[11].液压收架三维模型分解液压收架的型式很多.煤矿液压收架有以部下性特性，根图3.1 笛卡我坐标系 图3.2 矩形巷讲数教模型修坐据中间顶杠的有力伸缩，收架下度不妨安排；收架前里板不妨自由转动角度，以机动的收撑采区顶部.由此，不妨正在设定了其单个收架的大小后，连绝排正在采区举止模拟.其三维模型需要思量以下问题：一是液压收架的连动部分是根据其二排维持的伸缩去统造，二是前收架里板的转动角度不妨自由设定.由上分解，设维持下度参数为PlankHeight，收架前里板火仄转动角度参数为FrontPanelAngle.如图3.3所示，当维持下矮伸缩时，左边随之转动的里板转动角度设为LeftTurnAngle，而左边上下二块里板的转动夹角设为InterturnAngle.此处另有一个假设数据是里板少度，假设液压收架的上下二块里板大小一般，左边二块随动里板与上下二块里板大小也皆一般.图3.3 液压维持数教模型巷讲图元的对接三维矿井环境下，使用已经抽象出的巷讲图元，拆修走背分歧的巷讲时需要将巷讲图元以一定的角度对接起去，从而组修成为真真的三维矿井走背图.以下是巷讲俯视对接拐角图：补齐圆要领矩形对接拐角的主要功能是将二个矩形巷讲图元对接起去，所需要的参数便是二个矩形巷讲图元的对于接参数，包罗二个巷讲宽度，下度，目标.将二个巷讲的参数输进，便可得到图元拐角.如图3.4所示：那种算法，称为“补齐圆法”，纵然用所给参数将二巷图3.4 矩形巷讲对接拐角讲图元用弧形对接起去，而内中的那二段弧形必是某圆上的一段，而那个圆唯一.根据图元对接坐标战仄慢少度将圆补齐，再根据圆心角战半径供出仄慢过度的单元坐标.由于三维矿井的观念是启搁性的，所以本文的安排并没有是是针对于某一矿井，而是根据特定矿井真体数据构修出三维模型，将矿井巷讲以及其余设备图元化，根据真体数据拆修模型.其余，正在拆修总体的三维假造矿井时，也需要一些其余物品干渲染辅帮，如光照.系统提供二种光照办法，集光源战面光源.二种光源皆是为模拟分歧场景提供采用使用.如图3.6所示：图3.6 构修巷讲4 系统运止概括隐现效验便是将液压收架搁进巷讲的采区中，再协同光照战接互，举止本量的巷讲模拟举止概括的隐现.运止效验如图4.1所示：图4.1 采煤区概括隐现5 论断本文根据矿井三维可视化的需要，主要对于矿井三维模型可视化干了分解战安排.将矿井内巷讲、液压收架等多个真体参数概括到估计机中.本文的安排战分解对于普及煤矿企业效用，构修数字矿山等皆具备少近意思.。
矿井三维可视化系统平台的研究
矿 井 三维 可视 化 系统 平 台 的研 究
卜仁 斌 Ｃ 尔 多斯 市 大唐 国源矿 业有 限责任 公 司 鄂
内蒙古 鄂尔 多斯
０ ３ ０） １ ０ ０
摘 要 ； 井 生 产 的安 全 性 尤 其 重 要 ， 了保 证 安 全 生 产 ， 矿 为 高效 率 生 产 ， 须 加 强 矿 山技 术 建 设 。 息 的 传输 需 要 空 间哉 体 ， 针 对 矿 井 三 必 信 而 堆模 型可视化 的需要 ， 们必 须设计 并实现矿 井三维可视化模 型 。 我 系统 主要 包括 不 同断 面巷 道 模 型 的 分 类和 参 数 化 构 建 ． 井 液 压 支 架 矿 模 型 的实现 ， 道纹 理材 质 库 的选 择 ． 照 选择 ， 道 漫 游等 。 巷 光 巷 关 键 词 ； 井三 维 可视 化 数 字矿 山 企 业 信 息 化 矿 中 图分 类 号 ： Ｄ８ Ｔ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： ６ ４ ０ ８ ２ １ ） ５ｂ－Ｏ Ｉ －０ １ ７ － ９ Ｘ（ ０ １０ （） ０ ４ ２
一
１ ＧＳ Ｉ技术与三维可视化技术
Ｇ ＳＧｅ ｇ ａ ｈｃ ｎｏ ｍａｉｎ ｙ ｔｍ） Ｉ （ ｏ ｒｐ ｉ Ｉｆ ｒ ｔ Ｓ ｓｅ 是现代新技 术， ｏ 它以计算机 为主 要载 体 ， 进行 数据 管理 和 分析 的 主要 系 统工 具 ， 们将 Ｇ Ｓ 是 我 Ｉ 运 用 到矿 井的 生产 和 管理 中， 系统通 过对 矿井 各种 地 质 、 形因 素的综 地 合研 究和 分 析 ， 以此 来获得 可以 满足 系统 操 作的 信息数 据 ， 并能 以图 表、 图形 、 图像等 形 式将 各种 数 据信 息 表达 出来 。 维可 视 化技 术可 三 以 将大 量 的数 据 通过 图 表和 图像 的 形 式表 现 出来 ， 让原 本抽 象 的数 据 变得 更具 体 、 直 接 ， 能将 事 物之 间的 联 生动 的 展现 出来 ， 更 还 以此 来提 高人 们对 数据 信息 的理 解 ， 出更准 确 的决 定。 维可 视化技 术 做 三 是一 种新 的 系统思 想 ， 并随 着科 技 的发 展 ， 已经 在各 个领 域得到 了广 泛 的应 用 ， 当前矿 业 、 质、 土 、 是 地 岩 地球 物理 等研 究领域 的前 沿和 热 点 ， 该项 技术 对矿 井 工作加 以辅 助 ， 用 有利 于将 工作 人 员所需要 的数 据 立体 的呈 现 出来 ， 过对 地 质 、 形等 单 元层 位的拾 取 、 通 地 追踪 ， 分析 层位 间的 切 割关 系 ， 总结 出 规律 ， 便提 高 工作 的精 确 度 。 并 以 利 用ＧＩ Ｓ及三维 可视 化技 术能 够将 矿井 地质 、 形等 数据信 息融 地 入 三维 可视 化空 间 ， 传统 的技术 只 能以 二维 平面 格式 显示 数据信 息 ， 而 文本 所 说 的三 维 可视 技术 是在 此 基 础上 的 一种 创 新 ， 井管 理人 矿 员和技术 人 员可 以通过 所得 到 的数据 ， 综合 研究矿 井 各方面 的地 质 、 地形 状 况 ， 这对 提 高矿 井 的生 产效 率 和生 产 质量 有 积极 作 用 。 因此 ， 加强矿 井 三维 可视 化数 据模 型和体 系结构 的建 设 ， 同时 适时 、 准确 地 为矿 山企 业的设 计 ， 工 ， 施 生产 ， 模拟 分析 以及 对数 据信 息的 查询 ， 管 理 ． 护等 提 供可 行 的技 术途 径 ， 维 都颇 具 夹践 意 义 和生 产价 值 。
矿井三维可视化系统平台的研究
矿井三维可视化系统平台的研究摘要：矿井生产的安全性尤其重要，为了保证安全生产，高效率生产，必须加强矿山技术建设。
信息的传输需要空间载体，而针对矿井三维模型可视化的需要，我们必须设计并实现矿井三维可视化模型。
系统主要包括不同断面巷道模型的分类和参数化构建、矿井液压支架模型的实现、巷道纹理材质库的选择、光照选择，巷道漫游等。
关键词:矿井三维可视化数字矿山企业信息化矿产是我国工业发展的主要燃料，矿井生产主要依靠采掘、通风、运输、排水、供电等系统，如果我们可以将这些系统运行中的数据通过计算机输入设备传输，变换后叠置在矢量矿图上，以此来揭示各种数据信息之间的关系，我们就能及时实现信息的可视化定位，全方位的定点系统的运行情况，达到实时监测的目的，这也是现代矿井技术发展的关键，也是推动矿井生产安全管理的重要途径。
因此，如何有效地收集、处理大量的系统运行数据，使这些信息可视地表达出来，并自动进行分析，成为现代矿井生产的主要目标。
1 GIS技术与三维可视化技术GIS（Geographic Information System）是现代新技术，它以计算机为主要载体，是进行数据管理和分析的主要系统工具，我们将GIS 运用到矿井的生产和管理中，系统通过对矿井各种地质、地形因素的综合研究和分析，以此来获得可以满足系统操作的信息数据，并能以图表、图形、图像等形式将各种数据信息表达出来。
三维可视化技术可以将大量的数据通过图表和图像的形式表现出来，让原本抽象的数据变得更具体、更直接，还能将事物之间的联生动的展现出来，以此来提高人们对数据信息的理解，做出更准确的决定。
三维可视化技术是一种新的系统思想，并随着科技的发展，已经在各个领域得到了广泛的应用，是当前矿业、地质、岩土、地球物理等研究领域的前沿和热点，用该项技术对矿井工作加以辅助，有利于将工作人员所需要的数据立体的呈现出来，通过对地质、地形等单元层位的拾取、追踪，分析层位间的切割关系，并总结出规律，以便提高工作的精确度。
煤矿企业三维可视化应急救援及生产调度平台系统
矿井安全生产及灾害预警与防控可视化平台系统介绍:系统的研发背景: 随着国家对煤矿企业安全生产的重视，使得信息化技术快速提升，各类安全监控、生产自动化、环境监测系统已经不断地应用到煤矿中。
这些监测监控系统(瓦斯、通风、人员定位、设备开停等)在保证煤矿安全生产方面发挥了重要作用。
另一方面，由于这些系统多数是对单一灾害或单一生产系统的监测，兼容性较弱,并且对不同的监测物理量缺乏有效的空间融合分析，不能满足煤矿安全生产对信息化更高效率、更多信息量、更高分析和应变能力的需要。
在矿井灾害风险分析方面，现有的监测监控系统对灾害的预测和防控能力并没有太大的提高，欠缺一套汇集通风、瓦斯、水、火、煤尘、顶板、抽采及设备开停、人员定位等各方信息的灾害预警系统集成平台，不能有效防范和预测灾害事故的发生。
在应急救援决策方面，煤矿井下生产由于受特殊工作环境和复杂地质条件的限制，一旦煤矿井下发生突出、透水、冒顶等重大事故后，及时掌握灾害源点、空间影响范围及井下人员设备的空间分布情况，对于指挥抢险救灾，尽可能减少人员伤亡和灾害损失，具有十分重大的意义。
我们都知道,对于煤矿重大事故，一般都有国家煤矿安全监察局、监察部、全国总工会、省政府领导及有关部门的负责人及工作人员参与事故救援指挥、事故调查等，其中专家组除由煤矿安全生产专家组成外，主要为非技术专家，在向参加事故救援的专家调查组进行事故的描述和分析时，真实、形象、直观准确地描述事故发生过程和事故原因等显得非常重要，然而利用二维矿图往往不能清楚的说明。
如何通过井下的环境监测情况结合准确的空间定位分析、及时地制定科学有效救援方案，形成高效的群策群力救援机制，也是传统的二维信息难以支持的。
因此，针对矿井安全生产，我们开展了集数据挖掘和数据融合的三维可视化技术研究。
本系统的技术研发是以真实的矿井为原型，结合具有精确坐标和空间信息的交互式人机环境，对矿井生产设计及安全监测监控，进行数字化再现、统一表达分析与辅助决策的综合平台系统。
煤矿安全三维可视化培训系统
煤矿安全三维可视化培训系统为更好地贯彻落实国家安监总局最新颁布的《特种作业人员安全技术培训考核管理规定》，进一步搞好煤矿特种作业人员安全培训，加强对职工的实际操作考核。
《煤矿特种作业实操仿真培训系统》根据各工种培训大纲及考核标准的具体要求而开发，涵盖《煤矿瓦斯检查作业》《煤矿安全检查作业》等几个工种。
该系统的研发是北京金视和针对技术工种培训中对实操的需求，采用最新的虚拟仿真技术进行产品开发，对煤矿的采掘设备的工作原理以及对煤矿井下采煤、掘进、机电、运输、通风各生产系统进行模拟，让学员在教室就能熟悉煤矿生产系统的运行，将特种作业人员急需掌握本岗位的操作规程、实际操作能力等知识完全依据生产实际，运用虚拟仿真技术对设备及生产系统进行模拟操作，提高职工自身安全素质和技术实际操作能力。
兼具良好的学习性和娱乐性，知识严谨、理念先进、设计新颖，应用效果较好。
系统开创性的融入了游戏的元素让培训者的操作变得更简单、方便，从而增强了人机互动性，而游戏元素的加入极大的提高了实操者的学习兴趣，增强了实操培训的效果，真正做到了煤矿职工在电脑前完成设备实操培训，降低了培训成本，提高了培训效率，让职工学会在正常安全生产和发生危险的应急情况下能够提高快速反应能力，确保他们增强自我保护意识和能力，对煤矿生产中必须采用实操培训的技术工种具有良好的培训效果，因此各煤矿企业、培训机构完全可以借助该系统完成对一线工人的实操培训。
系统秉承的自主、快乐的学习观念具有开创性，必将使煤矿职工熟练掌握各自的应急措施，切实提高实际工作中的实际操作能力，把实际培训工作提升到一个新的水平。
该系统结合煤矿安全生产特点、行业安全培训现状以及国家对安全技术培训的有关要求，成功的实现了煤矿安全技术可视化仿真教学，内容涵盖煤矿各技术工种，是一套适合煤矿进行技能培训的信息化教材。
系统遵循了国家关于煤矿安全培训大纲和考核标准的相关要求，具有针对性、实用性、启发性，通过实景再现、设备分解、模拟操作等形式把教学内容展现出来，为煤矿技能培训提供了一种全新的解决方案。
矿井三维可视信息系统及其应用
信息技术在我 国矿 山安全生产管理中的应用受 到了越来越广泛的重视 ， 为了提高安全管理的效率 ，
满足安全策略综合性 、 预见性 、 跨区域 的管理要求 ，
孔数 据转变 的软件 ，将 Ｅ ｃｌ ｘｅ 中的钻孑 数据转 成 Ｌ
ａａｉ ｅ 降低管理 、 生产成本 ， 适应数字化矿山的需要 ， 建立 Ｐ ｒｖ ｗ中的数据 。
沉降等三维模型 ， 提高安全生产和资料分析水平 ， 审
查矿井数据的质量和对数据的开发 ，以便获得对数
据 的更好 理解 ，通器两台， 从计算机输入两路信号产生左右眼图像 ， 用４ 台投影机投影产生立体图形投在投影幕上 。
料展示给更多的人 ，将学习型模式的信息和资料转
唐 宇， 张世炜， 钱长彪， 张 宇
（ 徐州 矿务 集 团有 限 公 司 夹河 煤 矿 ，江苏 徐州 ２ １６ ） ２ １７
摘
要： 夹河煤矿 受复杂地质条件影响布置的不规则 综采 工作 面在 推进 中采用逐步减架 、 调
采、 补掘巷道 等 回采 工艺 ， 实现 了复杂地质条件下不规则综采工作面 的安全高效 回采 ， 高 提 了煤炭资源采 出率 ， 减少 了区段煤柱损 失， 提高 了工作 面单产 。
２ １ 年 第 ４期 ０１
Ｎｏ ．４ ２ ０１１
煤
炭
科
技
７ ３
Ｃ０ＡＬ Ｓ ＥＮＣＥ ＆ Ｔ ＣＩ ＥＣＨＮ０ＬＯＧＹ ＭＡＧＡＺ ＮＥ Ｉ
文 章 编 号 ：０８ ３３ （ ０ ）４ ０７ — ２ １０ — ７ １２ １ ０ — ０ ３ ０ １
不规则工作面安全高效回采技术实践
一
煤矿三维可视化技术是 国内外研究 的热点 ， 在 司庞庄煤矿与加拿大 Ｍ Ｒ Ｒ Ｏ公司合作研究建立 ＩＡ Ｃ
矿井三维仿真可视化解决方案
跨平台数据交互技术
总结词
跨平台交互
VS
详细描述
利用跨平台数据交互技术，实现不同平台 之间的数据共享和交互，提高数据利用效 率和系统整体的可扩展性，满足不同用户 的需求。
06
市场前景与竞争分析
市场需求预测
01
02
03
预测一
预测二
预测三
随着虚拟现实技术的不断发展， 矿井三维仿真可视化解决方案的 市场需求将不断增长。
02
03
目标客户
采矿企业、政府矿山管理部门、相关 研究机构等。
方案特点与优势
特点 高度逼真的三维仿真效果 实时监控与数据更新
方案特点与优势
全面的信息展示与交互
大规模数据处理能力 优势
方案特点与优势
01
02
03
提高矿井安全性
直观的矿井环境展示有助 于及时发现和应对安全隐 患。
提高生产效率
实时监控有助于优化生产 流程，提高生产效率。
随着5G等新一代通信技术的普及，矿 井三维仿真可视化解决方案将在远程 监控、应急救援等领域迎来新的应用 机遇。
07
结论与展望
研究成果总结
实现了矿井三维仿真 可视化技术突破
本研究成功开发出基于虚拟现实 技术的矿井三维仿真可视化系统 ，实现了对矿井环境、设施和作 业过程的真实再现。
提高了矿井安全管理 和应急响应能力
竞争三
行业内竞争对手之间的合作与联盟也是市场格局变化的一个重要 因素。
技术发展趋势与机遇
01
技术趋势一
02
技术趋势二
未来，矿井三维仿真可视化技术将更 加注重用户体验，包括更高的画面质 量、更流畅的操作等。
大数据和人工智能技术的应用将进一 步提高矿井三维仿真可视化解决方案 的效率和准确性。
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煤矿井上下三维可视化系统
一、北京龙软:
（一）地测空间管理信息系统：
主要包括地质数据库管理系统、测量数据库管理系统、水文数据库管理系统、储量（三量）数据库管理系统、地质图形系统、测量图形系统、素描图形系统。
?
????主要实现功能：
????（17）自动生成巷道测量剖面图；
????（18）自动生成“三书”报告等。
1、地质数据库子系统
??? 主要功能：完成地层、勘探线、钻孔、煤层资料、断层数据等的管理、查询，同时为动态成图提供适时数据。
地质数据库系统-钻孔数据管理
2、测量数据库子系统
??? 主要功能：实现对井上、下测量基础数据的计算、管理；标定解算；动态查询以及为填图提供动态数据。
测量数据库系统-导线成果
3、水文数据库子系统?
????主要功能：实现对矿井涌水量、突水资料、长观孔水源井、抽水与水质与防治水数据资料的管理、查询，以及为图形的绘制提供所需的数据，并自动打印出表；
水文数据库系统-矿井涌水量基础数据管理
断层时，相关的地层自动处理；能够根据断层的落差自动调整断层两侧的地层；能够从数据库中提取数据自动注记地层、煤层结构；能够自动注记勘探线方位；能够快速、自动生成任意比例尺的勘探线剖面图、煤岩层对比图。
数据来源于数据库；能够高精度地处理数字化地质和地震剖面，使相应的坐标系统为地理坐标系统；能够修改地层的厚度，在地层中绘制巷道断面；能够在煤层中处理顶煤、底煤及采空能够处理推断煤层；能够处理不整合等地层界线；能够自动处理地层与断层间的楔形相交；能够从数据库提取数据自动充填钻孔柱状岩性；能够自动处理第四系水文地质岩性图例的填充；能够修改断层的参数；能够任意配置勘探线剖面图；
地质图形系统
地质图形系统-等值线生成
地质图形系统-储量计算
地质图形系统-剖面生成
6、测量图系统子系统
??? 主要专业功能：能够对任意比例尺的填图参数进行配置；能够通过极坐标和实际坐标方式完成任意比例尺采掘工程平面图的自动绘制。
实际坐标可以输入，也可以来源于测量数据库的最终成果。
括工业广场三维可视化、巷道三维可视化、煤层三维可视化、三维井上下对照、基于三维巷道井下监测信息、井巷工程进度可视化、基于三维巷道井下设备三维可视化与管理、三维漫游、三维剖切、三维线路展示以及与ERP系统对接等功能。
主要实现功能：
（1）工业广场主要建筑物、道路、绿地、树木、煤仓、井口等的建模与可视化；
????（2）三维地层模型，三维巷道、钻孔、监测点、机电设备、井巷工程的建模；
????（3）工业广场与巷道、煤层、钻孔以及回采工作面的三维可视化叠加，即可形成一种新型
的井上下对照图，即三维井上下对照图；
????（4）三维场景渲染、立体视觉生成、三维场景旋转、平移、缩放及三维场景录制；????（5）地表工业广场及地表漫游，并可实现基于预定路线的漫游与基于Web的工业广场三维漫游；
????（6）三维信息查询，包括钻孔、巷道、工作面、实时监测信息的查询；
????（7）三维编辑、三维剖切，自动生成符合制图规范的剖面图；
????（8）任意区域煤层的储量估算；
井下硐室可视化
井下工作场所周围的空间信息搜索----缓冲区分析
巷道延伸
储量计算
三维剖切结果
安全预警
监测监控信息查询
人员定位信息查询
基于Web的巷道工程进度可视化（黄色：设计巷道，蓝色：掘进巷道）
二、山东蓝光地理信息系统软件:
（一）蓝光地测地理信息系统：
集MIS、CAD、GIS和三维可视化于一体的大型应用软件平台。
可用于地测采台帐的录入与处理、图形的录入与处理、三维地质建摸、储量管理、三维可视化管理、工程图形的自动生成、辅助地质报告修编等。
????系统特点：
展，还可进行各种统计分析：如缓冲区分析、网络分析、拓扑分析和流域分析等。
（3）具有完备的图形处理功能：如：对于扫描图件具有自动配准校对功能；能够完成图形的裁剪、分离与拼接、能够根据图形组合，形成各种综合图形；可以在图形中自动插入图框、图签、会签栏、交通位置示意图、开拓方式示意图等；可以实现各种图形比例尺的自动转换，转换后可保证符号、注记、线型等的正确性；提供了协同刷新图形的功能，避免了重复制图的麻烦，同时也保证了数据的准确性；为某些特殊对象提供了方便快捷的绘制功能，如断层符号、煤层小柱状、储量块段、采空区边界等。
（4）具有强大的图形转换功能：例如可以完整地把二维图形转换到AutoCAD、MapGIS、MapINFO等系统，可以导出为WMF格式，渲染图象可以转为任意尺寸的BMP格式等。
（5）具有强大的矿山测量数据处理功能，主要包括联系测量计算、测量平差、贯通误差预计、各种投影变换和换带计算等。
（6）对图形中所有对象如导线点、钻孔、采空区、硐室、水体、地面建筑等都能够检索其特征信息和关联图形。
（7）在平面图中的平面任意位置可切割出含煤层、岩层、断层、老空积水区水体、构筑物、
（20）强大的数据库导入导出功能，可实现DBF 、MDB、XLS 、Oracle、SQL Server等数据库的导入导出。
（21）可以实现对数据库和图形的任意组合查询。
（22）具有完备的属性关联、图文关联和图图关联功能。
（23）可以任意定义报表格式和计算公式。
（24）可以连接GPS信息和全站仪数据。
（25）可以生成地质测量各种台帐和报表。
某矿地面漫游
地表岩移预计地表岩移分析
储量分析保安煤柱自动计算
工作面管理三维体的属性查询
二维仿真效果三维仿真效果
（二）蓝光三维地下工程CAD平台：
集CAD、GIS、MIS和三维可视化于一体的平台级软件，分别获得了国家科技部创新基金和信
据可以直接成图，由属性图也可以重建数据库。
（三）蓝光采矿协同设计系统：
系统特点：
（1）该产品是在《地理信息系统平台》上研制而成，与地质测量等系统完全实现动态联动；
（2）操作简单。
由于采用画法几何原理，使得在绘图方式上与手工绘图类似，通过简单的鼠标操作，就可绘制出非常复杂的精确图形，而不需要记住许多命令也不需要处理众多选项；
（3）功能齐全。
具有二维绘图所需的所有功能。
特别是在图块操作、图元符号操作、高级线型和填充类型等方面比其它CAD 强出许多；
（4）专业功能强大。
完全采用参数驱动的方式为采矿专业设计提供设计模块，可在地质测量数据的基础上直接进行动态智能设计，设计结果可完全与地质测量、通防、供电等系统无缝集成，达到了数据的完全共享；
（5）智能化程度高。
可以继承地质测量的三维空间模型的所有属性达到智能化设计。
系统专业部分的主要功能：。