CC BY
20
организованы в базы знаний. Базы знаний определяют компетентность экспертной системы помогают обеспечить новое качество, т.к. базы знаний разработаны в ходе взаимодействие ведухцими специалистами.
Результаты лабораторных и промышленных испытаний доказали эффективность использования экспертных систем при проектировании карьеров и управлении процесса* добычи угля открытым способом.
УДК 622.271.361.823.3
М.Д.Печорина, А.С.Семенова, С.В.Заславская
ПРОСТРАНСТВЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБЪЕКТОВ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА
В современных условиях при эксплуатации и строительстве горных предприятий и других I природно-технологических сырьевых комплексов возникает большое количество задач, связан-1 ных с земельным отводом и его ландшафтом. К их числу относится управление воздействие*! горного предприятия на природную среду, проектирование застройки, в том числе рациональное! размещение сооружений, транспортных коммуникаций с учетом рельефа местности «I стоимости земельных участков. Наиболее часто возникают задачи планирования и развития! горных работ и рекультивации отвалов. Для решения таких задач разрабатываются автомати-1 зированные системы обработки информации о ландшафте, застройке, транспортных коммуни-1 кациях и экологическом воздействии на окружакнцую среду.
В связи с ограниченными возможностями финансирования геодезических изыскания. 1 разведки месторождений и их промышленной эксплуатации, а также с учетом необходимости I сведения к минимуму техногенных нагрузок на окружакицую среду при создании информационных систем используются уже имеющиеся топографические данные (результаты аэрофотосъемки, топографические планы, планы горных работ и т.п.). Автоматизированная система хранения и обработки графической информации, используя современные средства компьютерной графики, позволяет создать геоинформационную модель горного предприятия в границах земельного отвода.
Визуализация объектов горного предприятия с использованием геоинформационной модели дает специалисту возможность внести оптимальные коррективы в процесс планирования и управления горным предприятием. Графическое изображение предоставляет возможность получить пространственное развитие горного предприятия и экологические последствия его деятельности в динамике.
В современных условиях в мировой практике все более широко применяется моделирование трехмерных объектов в горном деле с использованием компьютерной графики. Трехмерная компьютерная графика исЛ'ользуется как в демонстрационных целях, так и для решения практических задач проектирования, управления, планирования и оптимизации.
На кафедре разработки месторождений открытым способом Уральской государственной горно-геологической академии разработана автоматизированная система информации о ландшафте земельного отвода горного предприятия, основанная на геоинформационном моделировании и научной компьютерной графике, состояния из баз данных графической информации, комплекса программ по съему, обработке информации, математическому моделированию процессов открытой разработки, оценке экологических последствий и визуализации полученных данных.
Разработанная технология обработки информации основана на применении персональных компьютеров, совместимых с ними графических устройств ввода и вывода и позволяет хранить на магнитных носителях первичную информацию, полученную в результате аэрофотосъемок и
_ругими методами, а также производить коррекцию планов горных работ и транспортных комму}ткаций в реальном масштабе времени, решать экологические задачи и изготовлять по запросу пользователя необходимое количество цветных чертежей, отображающих ситуацию на ухазанное время.
При разработке автоматизированной системы использованы два подхода к решению задачи моделирования трехмерных объектов горного производства. Первый из них состоит в представлении объекта в виде сетевой поверхности. Способ построения сети зависит от структуры информационных массивов, описывающих поверхность.
Современные методы получения геометрической информации позволяют использовать при моделировании массивы «растровой» и «векторной» структуры. «Растровое» представление поверхностей предполагает наличие информации о трех координатах точек, упорядоченных по осям X и У. Такая информация может быть получена в результате геодезической или аэрофотосъемки. Термин «растровая» использован здесь по аналогии с его общепринятым в компьютерной графике значением, предполагающим матричное представление изображения.
При рассматриваемом способе представления информации построение сети заключается в соединений соседних вершин отрезками ломаных. Полученная поверхность аппроксимируется, таким образом, совокупностью четырехугольных плоских граней. Задача сглаживания может быть решена с использованием поверхностей Кунса.
«Векторная» структура информационных массивов предполагает наличие трехмерной информации о линиях, лежащих на рассматриваемой поверхности. Такими линиями могут быть изображения коммуникаций, изолинии рельефа и т.п. В этом случае модель объекта может быть представлена совокупностью поверхностей соединения, границами которых являются рассматриваемые кривые. На рис.1 приведен пример модели участка карьера со съездом типа серпантины, построенной с использованием поверхностей соединений.
Модель в виде сетевой поверхности позволяет решать задачу визуализации, т.е. получения параллельных и перспективных проекций объекта, а также тональных изображений с любой точки зрения. С использованием таких моделей могут быть решены задачи пересечения поверхностей.
Для решения задач нахождения объемных и инерционных характеристик залегающей, извлеченной и перемещенной горной массы необходимо моделирование объектов горного производства в виде сплошных тел. Информационные массивы таких моделей содержат не только геометрическую информацию о поверхности тела, но и качественно-количественные параметры вещества, его образующего.
Представление горных объектов в виде сплошных тел позволяет решать задачи объединения, вычитания и пересечения отдельных объектов, часто возникающие при проектировании и управлении горным предприятием. На основе таких моделей могут быть получены разрезы отдельного тела или совокупностей тел.
Современные средства компьютерной графики позволяют использовать как стандартные твердые тела (например, клин - для моделирования простейшего съезда), так и тела, полученные выдавливанием или вращением сложных кривых. С использованием выдавливания может быть получена модель горизонта карьера, тело вращения используется для представления рудной залежи.
Объединяя и вычитая отдельные элементы, можно получить единую модель сложного горного объекта. С использованием такой модели решаются задачи определения объемов и масс отдельных ее элементов.
Визуализация трехмерного объекта осуществляется на основе сетевого представления поверхности тела. На рис2 приведен пример изображения карьера, модель которого получена в виде твердого тела.
Разработанная система обработки графической информации позволяет использовать ее в автоматизированных системах проектирования и управления, для решения различных задач, в том числе:
Рис.1. Серпантина с односторонним примыканием
Рис.2. Трехмерная модель карьера
- проектирования различных поверхностных сооружений и транспортных коммуникаций;
- создания и ведения экологического мониторинга предприятия;
- планирования горных работ, оптимального размещения отвалов, складов продукции и т.д.
При этом автоматически обеспечиваются согласованность масштабов, условных обозначений, цветов изображений, привязка в пространстве координат, требования стандартов различного вида графической информации (топографической, геологической, строительной, экологической и др.), поступающей из разных источников, но используемой совместно в единых или сопрягаемых математических моделях для решения различных задач.
Информационные массивы о горном предприятии представляют собой пространственные массивы точек, каждая из которых имеет несколько компонентов (ш). Каждой точке пространства приписываются не только координаты (х, у, г), но и некоторые качественные и количественные признаки, такие, например, как наименование (т.е. принадлежность к определенному объекту), категория (природный.технологический или горно-геологический), вид породы или сорт полезного ископаемого, процентное содержание компонента в руде и другие [2]. Для поверхностных объектов, кроме пространственного расположения, необходимо указать принадлежность к техногенным объектам, для природных объектов - их экологическую ценность и т.д.
[1.31.
Кроме математической модели местности и объектов горного производства В автматизиронянной системе используются модели техногенных воздействий предприятия на природную среду. Вся информация хранится и дополняется по мере развития горных работ в базе данных. Задача развития отвалов или выбора оптимального варианта трассы решается с учетом воздействия на природную среду. При выборе оптимальных параметров отвала проводится вычислительный эксперимент по определению интенсивности лылсвыделения о зависимости от фракционного состава, розы ветров и критической скорости, значения которой зависят от диаметра частиц пыли.
Информационная система состоит из баз данных и системы управления ими. Базы данных соответствуют разделам информационной системы и содержат однородную информацию:
- топографический план местности, включающий рельеф местности;
- горно-геологическую информацию;
- виды земельных участков и населенные пункты вблизи земельного отвода;
- метеорологические данные по этому региону.
При проведении вычислительного эксперимента используются дополнительные БД, содержащие информацию, необходимую для описания выбранного процесса. Для управления информационной системой используется специальная система меню:
- меню нулевого уровня;
Рис.3. Автоматизированная система графической информации
- меню 1 уровня;
- специальные подменю.
Меню нулевого уровня позволяет выбрать одну из следующих операций:
1. Вывод и редактирование графической информации.
2. Вычислительный эксперимент.
3. Принятие решения и вывод графической информации.
Меню 1 уровня и специальные подменю позволяет рассчитать характеристики того процесса, который необходимо исследовать. Схема управления информационной системы представлена на рис.3.
Результаты расчетов представляются как в табличной, так и в графической форме на экране монитора, что дает проектировщику возможность визуально оценить экологические последствия проектируемого техногенного объекта и, используя свой интеллект и опыт, скорректировать проект.
Система информации о ландшафте горного предприятия апробирована на ряде объектов, я том числе для условий Коркинского угольного разреза с целью оценки экологических последствий воздействия отвалов на природную среду и получения координат зон загрязнения.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Семенова A.C., Печорина МД. Автоматизированная система о ландшафте земельного отвода горного предприятия: Учебное пособие по дипломному проектированию для студентов ггрофилизаций «Открытые горные работы» (ОРМ) и «Автоматизированные системы обработки информации и управления» (АСУ). - Екатеринбург Издание УГГГА. - 1995. - 40 с.
2. Хохряков B.C., Семенова A.C., Печорина МД. Автоматизированная система информации о ландшафте земельного отвода горного предприятия //ДокМеждународной конференции «Экологические проблемы горного производства». - М.: РАН, 1995. - С.23-26. •
3. Хохряков B.C., Семенова A.C., Печорина МД, Дерябин И.А. Автоматизированная система обработки графической информации о ландшафте горного предприятия //Известия вузов. Горный журнал. Уральское Горное Обозрение. - Вып. 11-12. - 1995.
УДК 622.271.324:625.16.7
А.Г.Моор, А.Д.Стариков
ПРИМЕНЕНИЕ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ЕМКОСТИ ВНУТРИКАРЬЕРНОГО ПЕРЕГРУЗОЧНОГО СКЛАДА ПО УСЛОВИЯМ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ГОРНОЙ МАССЫ
Проблемы рационального формирования карьерного пространства определяются в большинстве своем несколькими крупными горно-техническими задачами, а именно: вскрытием карьерного поля и формированием его горнотранспортной системы. Задачи эти тесно взаимоувязаны между собой и носят по сути своей стратегический характер, так как от их правильного решения
