可視化集成采礦CAD系統(tǒng)研究

　　(貴州美宏礦業(yè)有限責任公司貴州貴陽 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計的局限，因此，將日臻成熟的計算機技術(shù)合理地運用于礦區(qū)資源開發(fā)的規(guī)劃設計中，并通過對礦山可視化、集成化模型的設計、仿真和建立，實現(xiàn)從規(guī)劃、設計、繪圖的全部數(shù)字化已經(jīng)迫在眉睫。本文從實際出發(fā)，結(jié)合可視化、集成化的特點，從其CAD系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)、功能實現(xiàn)等發(fā)面做出研究，以期提高礦山開采系統(tǒng)的設計效率、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 文獻標識碼：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的含義。通過三維模型不僅能很明白地表達設計人員的設計思想，方便與非專業(yè)人士進行交流，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)的基本認識
　　作為一種重要手段和有力工具，采礦CAD系統(tǒng)的應用能夠在解放生產(chǎn)力、提高工作效率的同時使設計水平和質(zhì)量上個臺階，而且一個系統(tǒng)的廣泛應用需要得到設計者和使用者的一致認可。因此，要合理、有效地實現(xiàn)采礦CAD系統(tǒng)的設計，就必須全面了解和掌握傳統(tǒng)采礦設計的過程。
　　任何系統(tǒng)的設計都必須遵守一個規(guī)則：前期設計為后續(xù)設計奠定基礎(chǔ)，后續(xù)設計則必須完全實現(xiàn)前期設計的目標。就像一棵樹，由樹干起源，開枝散葉，最終要結(jié)出果實。普遍而言，采礦CAD系統(tǒng)的設計需經(jīng)歷三個階段：需求設計、深化設計和操作設計。需求設計一般是通過已有知識和設計經(jīng)驗構(gòu)造大概框架，確定設計方向和原則、提出設計要求等；深化設計則是工程參數(shù)、負載、造價等的計算和布局、礦道、炮孔及施工等圖紙的設計；操作設計則需要明確工程的開展順序、時間和空間的組合以及安全等級的設計。因此，采礦CAD系統(tǒng)的設計需以此為基準，再結(jié)合自身特色和實際需求做適當改變才能適應生產(chǎn)的需要。
　　2采礦CAD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計
　　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)設計。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不僅要結(jié)合實際行業(yè)特點，也要考慮行業(yè)發(fā)展方向和速度。目前應用較廣泛的是一種分布式的采礦CAD系統(tǒng)，其具有獨立性強，開發(fā)周期短、效率高等特點，但是由于獨立性太強，各立門戶、自定標準，致使各種不同的系統(tǒng)之間無法進行溝通，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，具有很好地適應性，可以不受AutoCAD軟件的版本限制而且擁有獨立的知識版權(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軟件進行手工繪制各種圖形，而是利用計算機高速、重復計算、低失誤的特點，設計人員只需確保數(shù)據(jù)的正確輸入，系統(tǒng)便能自動生成圖形畫面，高效精確。設計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)間實現(xiàn)一一對應。雖然三維實體已經(jīng)成功應用到實際的開發(fā)設計，但實踐表明，二維平面設計更加符合工程師的實際開發(fā)和研究需求，有利于系統(tǒng)過渡，能夠確保目標的短期實現(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進行開發(fā)，又獨立建立自己的數(shù)據(jù)庫，從而確保各階段設計均能得到來自圖形數(shù)據(jù)庫的支持。同時系統(tǒng)采用與AutoCAD軟件相同的通信協(xié)議，以實現(xiàn)AutoCAD圖形文件與本系統(tǒng)設計圖之間的無錯轉(zhuǎn)換，這就大大增加了系統(tǒng)的通用性，增強了系統(tǒng)的應用范圍和前景。也由于該系統(tǒng)在設計過程中沒有與AutoCAD軟件進行直接對話，從而不受其版本的限制，作為獨立的軟件產(chǎn)品擁有較高的開發(fā)價值和銷售市場。
　　3可視化集成采礦CAD系統(tǒng)的實現(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、視圖類及應用類這幾個概念。下面圍繞文檔與圖形間的通信以及系統(tǒng)外部接口的設計兩個方面予以簡單介紹。
　　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?。各自的類成員采用不同的方式來獲取指向?qū)Ψ降闹羔?。文檔類的成員函數(shù)在返回指向圖形對象的指針時，宏允許圖形對象進行有效性測試，反之亦然。同時，當用戶進行文檔信息的編寫時，通過每個圖形對象的更新函數(shù)使得它們中的文檔數(shù)據(jù)得到及時更新，從而實現(xiàn)多視圖同步，無論是編輯、創(chuàng)建還是修改都方便快捷。實現(xiàn)了系統(tǒng)的可視化。
　　3.2系統(tǒng)外部接口的設計
　　為實現(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)要想有更大的應用空間，則必須既能識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)實際出發(fā)，結(jié)合采礦CAD系統(tǒng)的開發(fā)和應用中出現(xiàn)的問題，試圖運用多個學科的知識和理論對其進行完善。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行更多的研究。
　　參考文獻
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