基于GIS井下避险系统的研究与应用

发布时间：2017-07-08 17:01

  本文关键词：基于GIS井下避险系统的研究与应用

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【摘要】：数字矿山DM（Digital Mine）是当代矿山研究领域的主要研究方向，矿山井下巷道三维网络模型的构建与井下人员避险空间网络分析是数字矿山的主要研究内容之一。矿山井下巷道网络建模与分析理论方法的研究、井下设备建模理论方法研究、井下人员定位方法理论研究等对矿山安全生产管理具有重要意义。 在矿山井下数据模型的构建方面，通过对数据模型理论以及井下数据源和数据特点的研究分析，提出采用矢量数据模型进行井下数据建模的方法。利用该数据模型将井下巷道网络抽象成GIS中的点和弧段，即巷道的起止端点、巷道线和巷道线上的关键节点三类基本组成要素。与此同时，通过对基础设备及监测与应急设施等基础数据的功能及形态特征研究分析，采用矢量数据模型将井下通风设备、排水设备、供电设备以及监测与避险设备抽象成GIS中的点，将通风系统、预定的避灾路线和排水路线等设施抽象成GIS中的线。研究了井下巷道与设备设施的类型与属性特征，结合井下避险信息系统功能需求分析，提出与矢量数据模型对应的不同井下要素的数据结构及空间模型的表达方式。通过分析井下巷道网络组成要素间的拓扑关系，建立井下巷道网络的三维网络数据集，并研究人员在井下灾害事故发生时的安全避险点分析方法与最优避险路径分析UPOP Model算法，构建了基于巷道网络三维数据集进行网络分析计算的人员最近安全避险点选择和最优避险路径网络分析模型，为井下人员避险决策提供有力的技术支持，对矿产资源井下安全生产管理与救援指挥等具有重要意义。 以Visual Studio2010为开发工具，采用C#语言与MatLab高级技术计算语言，结合ArcEngine组件二次开发技术，设计并开发了集巷道网络三维可视化、井下要素空间属性联查、井下逃生最优路径分析与决策等功能于一体的三维井下紧急避险系统。以河北某矿山为例进行系统应用，，验证了上述研究成果的有效性。
【关键词】：GIS 数据组织与建模 3D网络分析 井下紧急避险
【学位授予单位】：河北联合大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD774;P208
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外对数字矿山的研究现状11-15
• 1.2.1 国内研究现状11-13
• 1.2.2 国外研究现状13-15
• 1.3 论文研究的主要内容15-16
• 1.4 论文研究的方法与技术路线16-17
• 第2章 井下空间数据建模17-32
• 2.1 数据模型17-21
• 2.1.1 空间数据模型17-18
• 2.1.2 二维空间数据模型18-19
• 2.1.3 三维空间数据模型19-21
• 2.2 井下数据类型21-24
• 2.2.1 井下 GIS 数据源及其特点21-23
• 2.2.2 井下数据模型选择23-24
• 2.3 矿井巷道建模24-28
• 2.3.1 巷道的分类及特征24-25
• 2.3.2 导线点求解巷道中线25-26
• 2.3.3 巷道网络元素建模26-28
• 2.4 井下构筑物建模28-32
• 2.4.1 井下基础设备及设施建模28-30
• 2.4.2 井下监测与应急设施建模30-32
• 第3章 井下三维空间网络分析建模32-38
• 3.1 空间分析模型与建模32-35
• 3.1.1 空间分析模型及其分类32
• 3.1.2 空间分析图解建模32-34
• 3.1.3 Model Builder 概述34-35
• 3.2 网络分析模型的构建35-38
• 3.2.1 巷道网络数据集35
• 3.2.2 安全避险点网络分析建模35-36
• 3.2.3 紧急避险路径网络分析建模36-38
• 第4章 系统设计38-48
• 4.1 系统总体设计38-39
• 4.1.1 开发方式与工具38
• 4.1.2 系统总体架构设计38-39
• 4.2 功能模块设计39-44
• 4.2.1 系统功能结构设计39-41
• 4.2.2 空间数据管理功能设计41
• 4.2.3 二三维联动功能设计41-42
• 4.2.4 数据查询与定位功能设计42-43
• 4.2.5 井下避险分析功能设计43-44
• 4.3 数据库设计44-48
• 4.3.1 数据库总体设计44-45
• 4.3.2 空间数据库设计45-47
• 4.3.3 属性数据库设计47-48
• 第5章 系统实现48-66
• 5.1 系统主界面48-50
• 5.2 地图浏览与量测50-52
• 5.3 地图定位52-61
• 5.3.1 点的空间定位53
• 5.3.2 人员定位53-55
• 5.3.3 巷道定位55-57
• 5.3.4 设备定位57-59
• 5.3.5 高级定位59-61
• 5.4 信息查询61-63
• 5.5 二三维联动63-64
• 5.6 安全避险点选择64-66
• 第6章 井下最优避险路径 UPOP Model 算法的构建与实现66-83
• 6.1 最优避险路线66
• 6.2 UPOP Model算法与影响因子量化66-83
• 6.2.1 UPOP Model 算法66-67
• 6.2.2 UPOP Model 模型影响因子的分析与量化67-68
• 6.2.3 最优避险路径 GIS 的算法设计68-70
• 6.2.4 最优避险路径算法 GIS 实现70-83
• 结论83-85
• 参考文献85-88
• 致谢88-89
• 导师简介89-90
• 作者简介90-91
• 学位论文数据集91

【参考文献】

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1 传金平;林崇德;;安全生产综合管理三维可视化信息系统[J];工矿自动化;2009年09期

本文编号：535434