煤矿巷道三维建模系统设计与实现

通 过 向量运 算 ， 以确 定其 他 的顶点 。 可 ２３梯形 断 面巷道 ．
对 于 断面 是梯 形 的巷 道 。 虑 简单 的情形 ． 为断 考 认 面为 等腰 梯形 ， 图 １ 如 。可 以通 过参 数 ｔ断 面 上 底）ｂ ｌ （ 、ｌ
的三维模 型建 立和 绘制 。
【 关键词 】 数 字矿 山； 维巷 道模 型 ；ｖ ； Ｌ ： 三 ｊ ａＪ ａ ＯＧ
ｌ引 言 、
三维 模型绘 制
” 数字 矿 山” 在矿 山范 围 内建 立一 个 以三维 坐 标 ２ 煤矿 巷道 三维 建模 是 、
．煤 为主线 的矿 山信息 模 型［ 其核 心是 在统 一 的时 问坐标 ２１ 矿巷 道 总体分 析 １ 】 ． 巷 道是 煤 矿 中 的重要 人 工实 体 ．由于煤 矿 巷 道都 与空 间框 架 下 ， 学 、 理 地 组织 各 类 矿井 数 据信 息 ， 科 合 将 海量异 质 的矿井 数据 信息 资源进 行全 面 、高 效和 有 是 空 心 的 ． 般 采用 表 面模 型进 行 建模 。 一 如线 框 模 型或 Ｃ Ｇ模 型。 巷道 中心线 和断 面相关 参数 的计算 是 巷道 Ｓ 序 的管理 和整 合 ， 进 行可 视化 表达 ， 并 实现 图形 与数 据
和 可视 化显示 的平 台 。 用户 可 以直 观 、 体 地观 察数 使 立 据及 其相 互之 间 的关 系 。北 京龙 软公 司开 发 出系 列软 件 实现 了矿 区环 境 的三 维虚 拟 化 ［ 煤 矿 生 产信 息 化 ６ ３ 及
管理 。
ＯＦ＝ ＯＥ＋Ｅ Ｆ； ＯＢ＝ ＯＡ＋ ＡＢ； ＯＣ＝ ＯＤ＋ ＤＣ； ＯＭ ＝ ＯＮ＋ ＮＭ；
库 的有效 链接 。
三 维 建模 的前提 ．巷道 断面形 态控 制 着 巷道 的几何 形 ２ ０世 纪 ９ ０年代 中后 期 ． 着煤 炭行 业信 息化 程度 态 。 道 中心线控 制 巷道 的空 间位置 和延伸 方 向 。 矿 随 巷 煤
的提高 ．国内外 的研究 人员 认识 到 虚拟 现实 技术 在煤 巷道 分为 很 多种类 。 括 ： 包 竖井 、 巷 、 巷 等 。巷 道断 煤 岩 炭行 业 的重要性 ．并 在理 论 和实 际应 用 方面做 了探索 面 的形 状有 圆形 、 矩形 、 梯形 、 形 。 中竖井一 般 为 圆 拱 其
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福 建 电
脑
２１ ０ １年第 ２期
煤 矿巷道 三维建模 系统设计与实现
徐 华 云
（中煤 电气有 限公 司 北京 １ ０ １ ０ ０ ２）
【 摘 要 】 ” 字矿 山” 在煤 矿 范 围 内建 立 一个 以三维 坐标 为主 线 的煤矿 信 息模 型 ， 工 作重 点是 建 ： 数 是 其 立煤矿 三维模 型 。 煤矿 各种信 息融合 到三 维模 型 中。 文遵循 构建” 字矿 山” 思想 ， 煤矿 巷道及 采 煤 把 本 数 的 对 机 的三 维 空间信 息进 行抽 象 ．在 此基 础上 利 用 ｊｖ 平 台下 的三维 建模 库 Ｊ ａａ ＯＧＬ实现 了煤矿 巷 道 和采 煤杌
性 的研究 ［】 ２ 。英 国诺 丁汉 大 学 的 Ａ ＭＳ研 究所 率 先对 形 断 面 ． 巷一 般为 矩形或 梯 形断 面 ． Ｉ ３ Ｉ 煤 岩巷 一般 为拱 形 矿 山危险认 证和 风 险评估 进 行 了系统 的研 究 ．建 立 了 断 面 。 中心 线往 往选择 断 面形状 对称 点 ， 如这样 有利 于 风 险评估模 型 。 开发 出安全 培训 Ｖ 并 Ｒ软件 包 Ｓ ｆ Ｒ。 对 断 面进行 三角 剖分 。下 面就 以巷 道 断 面的不 同形 态 ａｅ Ｖ
于 采煤机 的操作 培 训嘲 ａ ｈ ｏｋ 研 究人 员开 发 了矿 Ｅ ｒ ｗ ｒｓ ｔ 给 定 参 数 Ｗ（ 巷道 宽 ） Ｈ（ 、 巷道 高）Ｌ 巷 道 长 度 ） 、（ ， ０ 山虚 拟环 境系统 软 件 ＩＴ ｕ ｈ 实现 来 了虚 拟地 表飞 行 （ ｎ ｏｃ ． 巷道 与 水 平面 的 夹角） 以首先 确 定 位 于 ｘｙ平 面 的 ， 可 ｏ 和用 户漫 游功能 ．并 且 可 以通 过查 询 的方式 与 地质对 截面 上点 Ａ、 Ｎ、 Ｅ、 Ｄ坐标 ， 进而 可 以通过 向量运算 求 出 象 进行 交 互 阁 。澳 大 利 亚 联 邦 科 学 与 工 业 研 究 组 织 其 他 顶点 的坐标 给定空 问 夹角 ０和 长度 可 以确 定 向 （ ＳＲ 下 的 旷野 工 程研 究 组 开发 的虚 拟 煤矿 环 境 系 量 Ｅ Ｃ Ｉ Ｏ） Ｆ的 坐标 ， Ｂ Ｄ ＭＡ平 行 于 Ｅ ，那么 它 们 的坐 Ａ 、 Ｃ、 Ｆ 统 的原 型 Ｖ ｒ ａ Ｍｉｅ将 各种 不 同煤矿 数 据 进行 集 成 标 表示 是一 致 的。所 以有 ： ｉｕｌ ｎ ｔ
机械设 备 的操 作 培训 方面 ｅ ｂ Ｄ ｎ ｙ在 的建模 采用 线框模 型 。 Ｉ ｏ
出 了拖 车危 险认 证 系统 、 全 检查 培训 系统 、 山事 故 ２ 安 矿 ． ２矩形 断 面巷道 矩 形 巷道 截 面 的 中心点 选在 巷 道 截 面模 型对 角 线 培训 系统等 美 国 ５ Ｔ公 司开 发 的 Ｖ ｏｌ 以构建 Ｄ ＲＣ ａ 可 比较真 实 的采 煤环 境 ．为 用户 提供 了采煤 机 、梭式 矿 的交 点上 ． 面被剖 分成 ４个 三角形 。 以通过 控制矩 断 可 车、 采煤 工作 面 、 层 、 煤 煤层 顶 底板 的三 维模 型 ， 主要 用 形 断面 的宽 和高来 控制 巷道 的大小
Ａ ＭＳ的研究 人 员还 开 发 出了 Ｖ Ｏ Ｍ． 过 创 造 大量 进 行分类 建 模 。 Ｉ Ｒ Ｏ 通 在建 模过 程 中 ， 使巷 道 的中心 线和 ｚ 轴
的虚拟 矿 山模 型 完成 虚拟 环境 的创造 ．主要用 于矿 山 重 合 ．并且 沿着 ｚ 负 方 向延 伸 。巷 道 断 面的平 行 于 轴