可視化集成采礦CAD系統(tǒng)研究

　　(貴州美宏礦業(yè)有限責(zé)任公司貴州貴陽 550025)
　　摘要：礦山資源開發(fā)無論是過去還是現(xiàn)在都無法擺脫手工繪圖設(shè)計(jì)的局限，因此，將日臻成熟的計(jì)算機(jī)技術(shù)合理地運(yùn)用于礦區(qū)資源開發(fā)的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，并通過對礦山可視化、集成化模型的設(shè)計(jì)、仿真和建立，實(shí)現(xiàn)從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、繪圖的全部數(shù)字化已經(jīng)迫在眉睫。本文從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合可視化、集成化的特點(diǎn)，從其CAD系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)、功能實(shí)現(xiàn)等發(fā)面做出研究，以期提高礦山開采系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率、成本和適用性等。
　　關(guān)鍵字：可視化集成采礦CAD系統(tǒng)
　　中圖分類號：TP391.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1672-3791(2012)03(a)-0000-00
　　三維模型與二維繪圖顯著的區(qū)別在于給人的視覺效果不同。二維圖形缺乏立體感，只有經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練的人才能看懂，而絕大多數(shù)人一眼就能看出三維圖形所要表達(dá)的含義。通過三維模型不僅能很明白地表達(dá)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思想，方便與非專業(yè)人士進(jìn)行交流，而且從三維模型中也能很容易的得到想要的二維圖形。立體成型系統(tǒng)是AutoCAD建立三維模型的基礎(chǔ)，是AutoCAD系統(tǒng)重要的組成部分。
　　1采礦系統(tǒng)的基本認(rèn)識(shí)
　　作為一種重要手段和有力工具，采礦CAD系統(tǒng)的應(yīng)用能夠在解放生產(chǎn)力、提高工作效率的同時(shí)使設(shè)計(jì)水平和質(zhì)量上個(gè)臺(tái)階，而且一個(gè)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用需要得到設(shè)計(jì)者和使用者的一致認(rèn)可。因此，要合理、有效地實(shí)現(xiàn)采礦CAD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，就必須全面了解和掌握傳統(tǒng)采礦設(shè)計(jì)的過程。
　　任何系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都必須遵守一個(gè)規(guī)則：前期設(shè)計(jì)為后續(xù)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)，后續(xù)設(shè)計(jì)則必須完全實(shí)現(xiàn)前期設(shè)計(jì)的目標(biāo)。就像一棵樹，由樹干起源，開枝散葉，最終要結(jié)出果實(shí)。普遍而言，采礦CAD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需經(jīng)歷三個(gè)階段：需求設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)和操作設(shè)計(jì)。需求設(shè)計(jì)一般是通過已有知識(shí)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)構(gòu)造大概框架，確定設(shè)計(jì)方向和原則、提出設(shè)計(jì)要求等；深化設(shè)計(jì)則是工程參數(shù)、負(fù)載、造價(jià)等的計(jì)算和布局、礦道、炮孔及施工等圖紙的設(shè)計(jì)；操作設(shè)計(jì)則需要明確工程的開展順序、時(shí)間和空間的組合以及安全等級的設(shè)計(jì)。因此，采礦CAD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需以此為基準(zhǔn)，再結(jié)合自身特色和實(shí)際需求做適當(dāng)改變才能適應(yīng)生產(chǎn)的需要。
　　2采礦CAD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
　　在了解了傳統(tǒng)的采礦過程后，下面討論基于CAD的采礦系統(tǒng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不僅要結(jié)合實(shí)際行業(yè)特點(diǎn)，也要考慮行業(yè)發(fā)展方向和速度。目前應(yīng)用較廣泛的是一種分布式的采礦CAD系統(tǒng)，其具有獨(dú)立性強(qiáng)，開發(fā)周期短、效率高等特點(diǎn)，但是由于獨(dú)立性太強(qiáng)，各立門戶、自定標(biāo)準(zhǔn)，致使各種不同的系統(tǒng)之間無法進(jìn)行溝通，完全無法得到普及而且受AutoCAD版本的限制。本文所研究的可視化集成采礦CAD系統(tǒng)則克服了以上局限，具有很好地適應(yīng)性，可以不受AutoCAD軟件的版本限制而且擁有獨(dú)立的知識(shí)版權(quán)，市場前景很好。
　　2.1采礦CAD系統(tǒng)的可視化
　　圖形（或圖像）是一種簡單卻能包含豐富信息的符號，特別適合儲(chǔ)存和傳遞信息。采礦系統(tǒng)的圖形化并不是指利用AutoCAD軟件進(jìn)行手工繪制各種圖形，而是利用計(jì)算機(jī)高速、重復(fù)計(jì)算、低失誤的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員只需確保數(shù)據(jù)的正確輸入，系統(tǒng)便能自動(dòng)生成圖形畫面，高效精確。設(shè)計(jì)者既可以在圖形上直接修改，也可以通過更改輸入數(shù)據(jù)改變已有圖形。簡單說就是圖形和數(shù)據(jù)間實(shí)現(xiàn)一一對應(yīng)。雖然三維實(shí)體已經(jīng)成功應(yīng)用到實(shí)際的開發(fā)設(shè)計(jì)，但實(shí)踐表明，二維平面設(shè)計(jì)更加符合工程師的實(shí)際開發(fā)和研究需求，有利于系統(tǒng)過渡，能夠確保目標(biāo)的短期實(shí)現(xiàn)。
　　2.2采礦CAD系統(tǒng)的集成化
　　集成化的采礦系統(tǒng)是區(qū)別于分布式采礦CAD系統(tǒng)而言的。它即依托于AutoCAD進(jìn)行開發(fā)，又獨(dú)立建立自己的數(shù)據(jù)庫，從而確保各階段設(shè)計(jì)均能得到來自圖形數(shù)據(jù)庫的支持。同時(shí)系統(tǒng)采用與AutoCAD軟件相同的通信協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)AutoCAD圖形文件與本系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖之間的無錯(cuò)轉(zhuǎn)換，這就大大增加了系統(tǒng)的通用性，增強(qiáng)了系統(tǒng)的應(yīng)用范圍和前景。也由于該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中沒有與AutoCAD軟件進(jìn)行直接對話，從而不受其版本的限制，作為獨(dú)立的軟件產(chǎn)品擁有較高的開發(fā)價(jià)值和銷售市場。
　　3可視化集成采礦CAD系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式
　　基于上述對系統(tǒng)功能的要求，本系統(tǒng)采用VC++進(jìn)行開發(fā)以提高開發(fā)效率，縮短工期。在開發(fā)前需要熟悉文檔類、框架類、視圖類及應(yīng)用類這幾個(gè)概念。下面圍繞文檔與圖形間的通信以及系統(tǒng)外部接口的設(shè)計(jì)兩個(gè)方面予以簡單介紹。
　　3.1文檔與圖形間的通信
　　文檔與圖形之間需要相互通行，就要求各自包含指向?qū)Ψ降闹羔槨８髯缘念惓蓡T采用不同的方式來獲取指向?qū)Ψ降闹羔槨Ｎ臋n類的成員函數(shù)在返回指向圖形對象的指針時(shí)，宏允許圖形對象進(jìn)行有效性測試，反之亦然。同時(shí)，當(dāng)用戶進(jìn)行文檔信息的編寫時(shí)，通過每個(gè)圖形對象的更新函數(shù)使得它們中的文檔數(shù)據(jù)得到及時(shí)更新，從而實(shí)現(xiàn)多視圖同步，無論是編輯、創(chuàng)建還是修改都方便快捷。實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的可視化。
　　3.2系統(tǒng)外部接口的設(shè)計(jì)
　　為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集成化，就要求系統(tǒng)能夠與大多數(shù)圖形處理軟件進(jìn)行通信，也就是常說的數(shù)據(jù)交換。系統(tǒng)要想有更大的應(yīng)用空間，則必須既能識(shí)別其他格式的圖形文件，也能生成其他軟件能夠處理的數(shù)據(jù)格式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。因此可將系統(tǒng)的外部接口分為輸入和輸出（I/O）兩種。Input-port的功能在于能夠分析其他格式的文件并轉(zhuǎn)化為自身系統(tǒng)能夠識(shí)別的圖形文件，而且要不斷完善自己圖形數(shù)據(jù)庫所包含的類容，否則將不能對某些圖形實(shí)現(xiàn)誤差轉(zhuǎn)換。Output-port的功能則相對簡單些只用按照要求轉(zhuǎn)換的格式完成數(shù)據(jù)的生成即可。
　　另外，可視化集成采礦CAD系統(tǒng)需要有其簡潔、舒適易懂的圖形界面的支持，這里就不贅述。
　　總之，采礦CAD系統(tǒng)的可視化和集成化將是今后該領(lǐng)域的主要研究方向。本文從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，結(jié)合采礦CAD系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，試圖運(yùn)用多個(gè)學(xué)科的知識(shí)和理論對其進(jìn)行完善。目前尚有許多問題沒有解決，如對特殊模塊的開發(fā)、系統(tǒng)的模糊化、智能化、專家化等方面還需要進(jìn)行更多的研究。
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