图4 　采用粒子系统算法的矿山巷道火灾

    故本文第3 作者采用粒子系统对矿井火灾进行了三维可视化研究。在应用VC 6. 0 和OPGLAPI 开发的程序中,设计了地下井巷真实感模型和火灾烟气与火焰模型,并考虑了风向对火焰及烟流形态的影响、巷道高度受限影响等因素。图4 所示为该系统完成的巷道火灾模拟结果。

    该系统所模拟的火焰形态不细腻主要是因为计算机运算速度及显示速度的影响,以及火焰描述算法不够健全。下一步将深化火焰描述算法的研究,并将分形技术引入火焰的描述,同时考虑直接将火灾模拟结果与可视化程序直接接口;此外,还考虑采用分布式计算的方式将火灾模拟程序与可视化程序分别置于不同的网络计算机中,通过研究合理的分布式计算方法来完成火灾模拟程序及火灾可视化程序的分布式计算,从而提高模拟结果的实时功能。

    5 　结　语

    目前国内外矿业界已开发出的VMS 大都是利用商业VR 平台或OPGL 技术,二次开发的基于地学表面特征的2. 5 维系统,而不是基于真三维的地层环境与采矿工程的整合模拟。这就限制了VMS 对矿井开挖、岩层运动、力场演变等地层内部三维现象进行再现、交互及动态可视化的能力。从底层研究开发一套真正意义的3DGM 系统,并以此作为国产VMS、甚至其他三维地学虚拟系统的公共平台,已成为当务之急。本文提出的以ATP 为核心的3DGM 理论与技术,为建立真三维VMS 提供了可能,近期将推出基于ATP 的VMS 实验系统。就目前进展和未来目标来看,仍有以下理论与技术问题亟待研究解决:1. 基于ATP 的复杂地质构造形态的半自动快速构模;2. ATP 模型的动态更新与局部细化;3. 基于ATP 的拓扑描述、表达与查询;4. 基于ATP 的拓扑分析与采动影响研究;5. 基于ATP 的开挖设计与过程仿真、矿井灾害虚拟再现等。以上问题构成数字矿山理论与技术的部分基础。数字矿山战略实施及3DGM 与真三维VMS的研究、开发与应用,无疑将促进矿山安全、高效生产,并彻底改变传统采矿业危险、艰苦和低效的面貌,促进采矿业信息化改造,提高采矿业的技术含量和信息化水平。

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