CC BY
36
----= Х2+аі*Х3+аі*Х4
<ІЇ dx3
----= Х3+аі*Х1+аі*Х2+аі*Х4
dt dx 4
---- = Х4+аі*Х2
dt dx5
---- = Х5+аі*Х2
dt
1. Напалкова М.А. Прогнозирование динамики
формационных управляющих системах, - М., МГГУ
где XI - уголь; Х2 - нефть; Х3 - газ; Х4 - железная руда; Х5 - энергия.
Далее представлен пример моделирования новой модели на временном интервале с 2000 по 2011 гг.
Пути дальнейшего исследования
В дальнейшем планируется проверить модель на устойчивость по Ляпунову и дать полный анализ результатов, с прогнозом динамики горнодобывающей промышленности.
------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
промышленности России в автоматизированных ин-
— Коротко об авторах ------------------------------------------------------------
Робенков А.Л. - аспирант, кафедра «Автоматизированные системы управления», Московский государственный горный университет.
------------------------------------------ © В. М. Аленичев, 2004
УДК 658.512.6 В.М. Аленичев
СОЗДАНИЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ПЛАНИРОВАНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ НА КАРЬЕРАХ
Семинар № 10
1ТЛ омпьютерная технология планирования XV на карьерах базируется на подсистемах геоинформационного обеспечения (математические модели месторождения, карьера и поверхности), корректировки модели карьера по результатам маркшейдерской съемки фактического положения горных работ и автоматизированного построения положения уступов в динамике развития горных работ с последующим подсчетом объемов и качества по горизонтам этапа отработки. Система реализуется на персональной ЭВМ класса ІВМ РС Репііит. После установки системы на рабочем диске
должно быть не менее 100 Мбайт свободной памяти для размещения чертежей модели месторождения. В качестве периферийных средств желательно иметь дисплей класса не ниже УОЛ, позволяющий получить необходимую разрешающую способность. Для ввода графической информации необходим дигитайзер (графический планшет) или сканер (при наличии программы векторизации), а для указаний - мышь. Рисование чертежей (получение твердой копии) производится на графопостроителе или принтере (лазерном, струйном). Хранение информации (чертежей) осуществля-
ется на внешних носителях, что освобождает память на жестком диске. Суммарной емкость дискет определяется размерами месторождения и количеством учитываемых признаков горной массы. В роли инструментального аппарата системы использован графический пакет AutoCAD. Идентификаторы файлов (в том числе рисунков) должны содержать только латинские буквы, цифры и специальные символы $,"_" и "-". Имена рисунков имеют в составе идентификатора типовое расширение .dwg (от английского слова drawing - рисунок), которое указывает на файлы, созданные данной системой. Имя файла рисунка вводится без расширения. В левой верхней части экрана располагаются по строкам главное и пиктограммное меню, в которых указываются номер текущего слоя ("слой 0"). В левой нижней части экрана -зона команд и подсказок с запросами, ниже текущие координаты. Экранное меню располагается в правой части экрана. Команды вводятся прямым набором соответствующего текста в строке команд или позиционированием (с помощью устройства ввода Мышь, карандаша или прицела дигитайзера) курсора на требуемой команде в меню.
Открытие старого файла обеспечивает работу с ранее созданным рисунком (моделью). Перед открытием рисунка запрашивается имя чертежа-модели, после чего производится его загрузка с показом на экране фрагмента, который оставался на дисплее в момент последнего сохранения чертежа. Для полного отображения чертежа необходимо воспользоваться командами управления видимостью ("ZOOM" и выбрать опцию "All").
Создание горно-геологического информационного обеспечения базируется на системе "КАРЬЕР". В качестве инструментальной системы использованы расширение средств экранного меню и программы на языке AutoLISP.
Наиболее важные средства собственно пакета AutoCAD приведены в верхнем и боковом меню в разделах рисования, модификации и управления видимостью. Для получения качественных чертежей-моделей при вводе координат графических примитивов целесообразно использовать приемы объектной привязки, что позволяет отобразить координаты точки, принадлежащей ранее нарисованному элементу. Средствами объектной привязки: конец линии, точка пересечения двух линий, середина линии, центр окружности или дуги, ближайшая точка примитива к центру прицела, точка каса-
ния линии на дуге или окружности, любая точка пересечения координатных осей с дугой или окружностью точка вставки блока, восстановление перпендикуляра к линии. Освоение техники объектных привязок и ее использование при инфографии позволяет построить качественный чертеж и существенно сэкономить время на его корректировку и переработку.
Полезным приемом ввода координат является задание положения относительно последней (текущей) точки. Относительные координаты можно задавать в прямоугольной системе в виде @x,y , где x, у - приращение координат, или в круговой системе в виде @r<d, где r -радиус, d - угол поворота в градусах (символ @ расположен вместе с цифрой 2 на верхнем регистре). Координаты и длины следует задавать в единицах чертежа. При масштабе 1:1000 одна единица на экране соответствует одному метру на местности, при 1:2000 - двум метрам и так далее.
Связь между координатами экранными и на бумаге устанавливается при вычерчивании чертежа на графопостроителе и реализуется следующим образом:
1 единица чертежа на экране = 1 мм на бумаге.
В некоторых случаях необходимо использовать так называемые фильтры - задание координат с использованием нескольких ранее нарисованных объектов. Вводу координат в этом случае предшествует указание фильтра .X, .Y, .Z, .XY, .XZ или .YZ, определяющего какие координаты следует взять у предыдущей точки и присвоить следующей вводимой точке.
В некоторых случаях полезным может быть режим "Орто" (клавиша F8), разрешающий ввод координат точек только параллельно осям X или Y. Режим следует включать при вычерчивании рисунка, содержащего отрезки, параллельные координатным осям.
Режим "Шаг" (клавиша F9) предназначен для ввода координат точки с точностью, задаваемой командой Snap. Режим хорошо работает при вычерчивании утрированных эскизов по узлам сетки, однако мешает правильному вычерчиванию масштабных чертежей с произвольными координатами элементов.
В данной системе вся графическая информация размещена в различных слоях чертежа по тематическому признаку. Слой - это часть чертежа, обладающая свойством быть видимой или нет. Чтобы сделать слой невидимым его необходимо отключить и наоборот. Для управления видимостью слоев чертежа в разделе
верхнего меню необходимо выбрать позицию "Управление слоями". Включенный слой отмечается меткой в столбце "Включить/Выключить". Метка устанавливается и снимается щелчком левой клавиши мыши, когда курсор находится на соответствующей площадке. В каждый момент времени только один слой чертежа является текущим. Все новые элементы (кроме блоков) размещаются в текущем слое чертежа. Для установки другого текущего слоя необходимо в меню "Управление слоями" щелкнуть левой кнопкой мыши на соответствующей строке. Имя текущего слоя чертежа высвечивается в левом верхнем углу экрана.
В системе реализована возможность создания большого числа слоев, с размещением в них информацию о родственных элементах модели (функционально связанной). Например, в отдельных слоях расположена информация о разрезах, горизонтах, границах тел, копиях рудных тел (невидимых сортов) и т.п.
Для правильной работы системы необходимо предварительно задать информацию о разрезах, горизонтах и свойствах месторождения. Информация задается средствами редактора, вызываемого из раздела УСТАНОВКИ бокового меню САПР.
Информация о разрезах определяет ориентацию разреза в пространстве горного отвода и включает:
- имя слоя чертежа для рисования разреза;
- координаты левого нижнего угла дальней границы зоны влияния разреза в принятой системе координат;
- углы поворота локальной системы координат разреза относительно координатных осей;
- расстояние между разрезами.
При задании системы координат принято, что ось У направлена вправо (на восток), ось X
- вверх (на север), а ось Ъ - на наблюдателя. Нулевое значение координаты Ъ всегда соответствует уровню моря. Последовательность отображения координат на экране и их ввода следующая: У Х Ъ.
На разрезах координаты отображаются в следующей последовательности: и Ъ Ш,
где И - проекция точки на горизонтальную ось локальной системы координат; Ъ - проекция точки на вертикальную ось местной системы координат разреза (высота); Ш - смещение точ-
ки от плоскости, разделяющей границу раздела зон влияния разреза, в сторону наблюдателя.
Формат представления данных о разрезе имеет вид:
(Имя ((У0 Х0 70) 90 Бета 0) Зона).
Пример задания трех разрезов:
("1" ((2000 2500 0) 90 30 0) 100)
("2" ((1990 2590 0) 90 30 0) 100)
("3" ((1980 2680 0) 90 30 0) 100)
Информация о горизонте включает:
- имя слоя;
- отметку подошвы;
- высоту уступа.
Формат задания горизонта имеет вид:
(Имя_слоя Отметка_подошвы Высо-
та_уступа Имя_слоя_проб)
Пример задания горизонтов:
("60" 60 10)
("70" 70 10)
("80" 80 10)
Имена слоев для разрезов и горизонтов можно задавать достаточно произвольными, но уникальными. Однако рекомендуется придерживаться принятой в примерах дисциплины.
Задание свойств. Число свойств, учитываемых на месторождении и влияющих на эксплуатацию, устанавливается пользователем. Свойства включают геологические и технологические показатели разновидностей горной массы, качественные характеристики полезного ископаемого (сорт, тип), горнотехнологические показатели, физикомеханические и другие параметры горного массива, углы откосов уступов (рабочие, устойчивые), вид горной массы (рыхлая, скальная), фактические и проектные границы карьера, категории запасов по степени разведанности и т.п. Для учета выделенных свойств они должны быть изображены на исходных графических документах в виде изолированных (оконтуренных) участков (зон, объектов), в пределах которых эти свойства считаются постоянными. Каждое свойство в модели оконту-ривается цветом линий, заданным пользователем. Обасти месторождения, имеющие условно одинаковые значения свойства, ограничиваются замкнутыми контурами соответствующего цвета.
Задание свойства содержит следующую информацию:
- имя свойства;
- начальные символы (префикс) имени слоя граничных линий;
- номер цвета для рисования границ (цвет 8 - темно-серый);
- тип линии границ;
- толщина линии контура;
- номер цвета для рисования контура (для одного свойств без учета сортов);
- тип линии контура;
- список сортов, если необходимо.
Описание сорта включает список признаков с диапазоном значений для данного сорта. Все условия на признаки должны выполняться одновременно. Описание признака является списком и имеет следующую структуру:
- имя признака
- минимальное значение признака;
- максимальное значение признака.
После списка признаков указываются:
- номер цвета контура для сорта;
- удельный вес ископаемого данного сорта;
- имя сорта.
В каждый момент времени все запросы и команды системы обрабатывают контуры только для одного текущего свойства. Если текущее свойство не задано, то многие команды будут завершаться аварийно.
Префикс слоя границ необходим для получения имени слоя, где размещаются граничные линии. Имя этого слоя получается сцеплением префикса и имени текущего слоя для разреза.
Задание различных типов линий, используемых для изображения различных горных объектов, производится в файле ACAD.lin. Формат определения типа линий следующий:
Примеры описания свойств объектов и горной массы представлены ниже:
а) описание бровки уступа
("OTKOS" "OT" 8 "OTKOS" 0.5 8 "OTKOS" nil)
б) описание полезного ископаемого, характеризуемого тремя сортами, отличающимися химическим составом
("RUDA" "GR" 8 "RUDA" 0.1 7 "RUDA" ((((("Fe" 21 30) ("S" 0 5)) (("Fe" 26 35) ("S" 5 8))) 1 2.5 "1")
(((("Fe" 15 21) ("S" 3 8))) 2 2.7 "2")
(((("Fe" 10 15) ("S" 6 12))) 3 2.9 "3")))
в) описание одного сорта
("RUDA" "GR" 8 "RUDA" 0.1 7 "RUDA" ((((("Fe" 21 30))))) 1 2.5 "1")
Описание свойств асбестовой руды по типу обогатимости и пустой породы на Киембаев-ском карьер имеет вид:
("ASBEST" "GR" 8 "GRANRT" 0.5 7 "ASBEST" ((((("Тип" 1 1))) 1 2.47 “1”) ((((“Тип” 2 2))) 3
2.47 “2”) ((((“Тип” 3 3))) 4 2.47 “3”)))
("Порода" "GR" 15 "GRANRT" 0.5 7
"PORODA" nil)
("Залежь" "GR" 15 "GRANRT" 0.01 7 "ZALEZ" ( (((("Залежь" "Вершинная" " Вершинная"))) 6
2.47 "Вершинная") (((("Залежь" "Восточная" "Восточная"))) 5 2.47 "Восточная") (((("Залежь" "Западная" "Западная"))) 160 2.47 "Западная") (((("Залежь" "Новая" "Новая"))) 2 2.47 "Новая") (((("Залежь" "Основная" "Основная"))) 211 2.47 "Основная") (((("Залежь" "Дусбайка" "Дусбай-ка"))) 211 2.47" Дусбайка ")))
Ввод контуров производится в два приема. На первом шаге задаются фрагменты границ между различными горными массами и, на втором - формируются замкнутые контуры соответствующих масс, что обеспечивает получение качественной стыковки контуров смежных тел.
Перед вводом границ или тел необходимо установить текущий горизонт/разрез и текущее свойство, для которого задаются контура. Для этого нужно воспользоваться позициями меню "ТекГориз"/"Разрез" и "Свойство".
Ввод границ тел технически ничем не отличается от ввода контуров борта карьера. Указывается последовательность точек границы, заканчивающаяся пробелом или Enter. Для окончания ввода границ вводится пробел или Enter. Границы тел помещаются в свой слой, префикс которого задан при настройке системы, и отображаются серым цветом.
Считывание контуров производится последовательным указанием точек на линии границ, образующих замкнутый контур тела. Процедура оконтуривания начинается с выбора из меню позиции "Тело". По окончании ввода границ система сама замыкает контур, если это возможно, или пользователь вводит пробел. После указания границ запрашивается значение сортообразующих признаков, связываемых с данным контуром. Замкнутый контур тела изображается в текущем слое соответствующим цветом. В любой момент времени можно просмотреть или откорректировать список признаков, приписанных контуру, командой меню "Признаки". Если признак не позволяют идентифицировать учитываемый сорт, то выдается сообщение об его отсутствии.
Процедура задания признаков позволяет добавить новый, удалить выделенный ранее признак, заменить значения у выделенного
признака. Новые значения вводятся в дополнительных окнах редактирования. После проверки значений новых признаков для записи в модель необходимо нажать кнопку “Ok”. Для отказа от записи изменений - кнопку “Cancel”.
Процедура формирования контура тела из фрагментов границ работает следующим образом. Если формируемый пользователем контур, полученный из фрагментов на предыдущих шагах, и новый фрагмент имеют общие конечные точки, то последний пристыковывается к текущему контуру. В противном случае у текущего (формируемого) контура и фрагмента находятся близлежащие конечные точки, которые соединяются прямой линией, и к текущему контуру прибавляются построенный отрезок и указанный пользователем фрагмент. После замыкания линии, полученной в результате последовательного добавления новых фрагментов границы, заканчивается формирование текущего контура и запрашивается начало следующего.
Штриховка области конкретного вида горной массы, ограниченной замкнутым контуром, производится командой “Штриховка”, а удаление штриховки - командой “Erase” из меню AutoCAD.
Для включения и отключения видимости контуров рудных тел предусмотрены команды «ВклСорт», «ОтклСорт», «ВклВсеСорт».
При изменении положения борта по горизонтам предусмотрено удаление участков контуров рудных тел, оказавшихся в выработанном пространстве карьера. Контура тел обрезаются по нижней бровке командой «ПоБор-ту». Условием успешного выполнения данной операции - замкнутость контура нижней бровки уступа.
Для ввода профиля дневной поверхности на разрезах и изолиний поверхности предусмотрены команды меню соответственно «ПОВЕРХНОСТЬ» и «Генплан».
Для получения справочной информации пользователь должен иметь в виду, что каждый графический элемент имеет ряд атрибутов:
виду, что каждый графический элемент имеет ряд атрибутов:
- слой чертежа, совпадающий по имени с номером геологического разрезе или погори-зонтного плана;
- тип линии, определяющий принадлежность тому или иному свойству (ископаемые, физические параметры и др.);
- цвет линии, определяющий принадлежность к сорту;
- толщина линии, определяющая содержание ископаемого, умноженное на множитель, или верхнюю/нижнюю бровки уступа.
Эти данные может наблюдать на экране явно или запросить, используя команду верхнего меню ЫБТ/СППСОК. В последнем случае необходимо указать на интересующий объект. В ответ будет выданы строки с описанием выбранного объекта.
Для получения специфической информации об объектах модели имеется ряд команд, объединенных в подменю "СПРАВКИ" соответственно для планов и разрезов.
При работе с планами можно запросить командой "Периметр" длину произвольного задаваемого последовательностью точек контура (необязательно замкнутого). Команда "Площадь" выдает площадь замкнутого контура, на который покажет пользователь. Команда "Объем" выдает справку об объеме указанной (конкретной) горной массы. Команда "Прирезка" позволяет определить объем рудного тела (различной горной массы) внутри произвольного контура, заданного последовательностью точек. Предварительно для оценки высоты необходимо показать на контур тела нужного горизонта.
При работе с разрезами в дополнении к описанным средствам пользователь может запросить координаты точки разреза в системе координат плана.
Для визуального контроля информации на погоризонтных планах имеется возможность построить произвольное сечение бортов и рудных тел командами "СЕЧборт", "СЕЧтела", "СЕЧвсе". Для получения сечения необходимо указать две точки секущей линии. После просмотра результатов следует выдать команду "Отмена".
— Коротко об авторах ----------------------------------------------------
Аленичев Виктор Михайлович - профессор, доктор технических наук, УрО РАН, Екатеринбург.
