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【摘 要】本文以司家营南区大型矿山为例，以工业工程思想为前提，利用3DMINE、3DSMAX、VRP等软件工具完成了矿区三维模型的创建、人机交互等工作，最终形成了一整套集虚拟场景漫游、数据查询等功能于一体的矿山系统，对于矿山的发展建设以及信息管理具有重大的推广意义。
【关键词】工业工程；三维数字矿山；虚拟现实；仿真系统
矿山企业为粗放型的企业，重视产量，忽略技术和管理，信息化程度低，相比于其他行业相对滞后，现代工业工程最主要的特征就是信息化技术的发展，信息化技术在现代工业工程生产以及管理中的应用已经成为了一个新的趋势，在工业工程的运用中，树立工业工程意识比掌握它的技术和方法更为重要。
司家营南区分为南矿段和大贾庄矿段两部分，是国内屈指可数的大型矿山，如何驾驭管理大型矿山是个重大的课题，为满足未来发展和需要，应该利用现代工业工程的思想，加强技术创新，使矿山企业逐步走向信息化，数字化。
近年来，数字矿山技术受到地学界的重视，并成为矿山系统功能化、实用化的技术热点[1]。数字矿山技术的核心是在统一的时间坐标和空间框架下，科学合理地组织各类矿山信息，将海量异质的矿山信息资源进行全面、高效和有序的管理和整合。
本文以司家营南区大型矿山地形地貌、地表建筑、地下巷道、矿体、岩体等为背景，以数字矿山的三维可视化和虚拟环境为平台，将矿山地上地下场景及其引起的相关现象信息进行三维数字化建模，建立虚拟化的数字矿山[2]，同时建立数字矿山矿体信息的数据库，形成一整套集虚拟场景漫游、数据查询等功能于一体的完整的矿山系统，实现真三维环境中矿山信息资源的集成和共享，使虚拟现实技术在矿山工程中的应用具有一定的理论和实际意义。虚拟数字矿山的建立其流程主要分三个阶段，即资料的收集、三维模型的构建、人机交互的实现。
1.资料的收集
数字矿山是一个庞大的系统，丰富的数据是建立系统的前提和保证，本文数字矿山的建立以整个司家营南区为对象，总面积约为36 km2，有南矿段和大贾庄矿段两个矿段，具有数据量大，资料分散的特点。依据效果要求收集了矿区的地形地质图、勘探线剖面图、地质编录以及司家营南区初设说明书等相关资料，同时为实现数字矿山的仿真化，通过现场考察采集真实图片信息，并通过图片处理软件进行校正，力求效果逼真[3]。
2.矿山开拓系统的建立
矿山开拓系统主要包括矿体模型、巷道模型、设备人员、地表构筑物等模型的建立。通过资料的收集以及整理，以CAD、3DMINE、3DMAX软件为建模工具完成整个开拓系统的创建。
2.1地下模型的建立
2.1.1矿体模型的建立
矿区分为南矿段和大贾庄矿段两部分，南矿段范围为S6线至S70线之间；大贾庄矿段范围为N6线至D71线之间，根据已搜集的56条勘探线剖面图，首先在CAD中进行几何坐标的校正和三维空间的恢复，然后以dwg格式文件导入到3DMINE软件中，提取各地质体的轮廓线，最后对各勘探线剖面进行连接、平滑，最终形成矿体三维模型[4]
巷道实体模型与矿体模型在三维空间里相互叠加，可以使地质工作者更好的了解到矿区内矿体的勘探情况和地质条件，为下一步工程勘探部署建议提供重要参考资料。
井巷建模主要采用中线加巷道断面法，通过3DMINE软件快速建模，下图为矿区巷道及井筒模型。
2.2 设备人员以及地表构筑物的建立
设备人员以及地表构筑物的建立主要利用3DMAX软件，通过多边形建模的方法，经过现场勘察及资料的收集，创建井塔、风机、人的模型，再利用处理好的图片做成纹理贴图，使模型更丰富真实。
2.3 模型的整合
通过建模软件建好的模型相互独立，为使其实现真正意义上的联系，首先将在3DMINE中构建的矿体和巷道模型以dwg格式导入到3DMAX中，再将设备人员以及地表构筑物分别导入合并到模型中，放在正确的位置，完成整个开拓系统的建立。3.模型的人机交互
为了使读者能够对三维场景进行自主的浏览与互动，vrp是一款三维虚拟现实平台软件。Vrp实用性强、操作简单、功能强大、高度可视化、所见即所得。它依附于3DMAX作为虚拟现实建模软件，通过vrp for max插件导入3DMAX的建模文件并将其转换成vrp格式，对场景进行交互开发。
3.1 场景漫游
模型通过vrp for max插件导入到VRP后，在三维场景中创建相应的相机，设置漫游路线，在VRP交互开发中，通过二维界面以及VRP脚本编辑器的编辑实现矿体的显示隐藏、场景漫游等功能。
3.2 数据库应用
为了实现矿体信息查询功能，首先利用 access建立矿体信息数据库，使用VRP提供的接口连接数据库，双击目标则可将数据信息显示在二维面板上， 待三维数字矿山完成后，生成可独立执行的exe文件，可以方便用户下载场景实现互动漫游。
4.结语
本文结合司家营南区矿山实际现状，基于3DMINE、3DMAX、VRP三方软件，研究三维建模及脚本编辑技术，提出了一套行之有效的大型矿山复杂地矿工程三维立体模型的快速构建方法及三维数字矿山系统的开发，成功的实现了大规模复杂场景的仿真建模及系统集成，为我国数字矿山的建立提供了参考价值，对于矿山的发展建设以及信息管理具有重大的推广意义，本文是现代工业工程思想在矿山信息中应用的一个好的范例，随着技术的发展，工业工程思想会逐渐应用于矿山企业中的各个角落，让人们潜移默化的树立起工业工程的意识，对于矿山的信息化以及数字化有着深远的影响。
参考文献：
[1]吳立新.数字矿山技术[M].长沙：中南大学出版社，2009.
[2]王履华，孙在宏，曾洪云，等. 三维数字矿山信息集成管理系统设计与实现[J].金属矿山，2013（1）：116-119.
[3]于萍萍，陈建平，于淼，等.双三维数字矿山仿真信息系统建设[J].金属矿山，2012（2）：：114-120.
[4]王澜.数字矿山关键技术研究与实施[J].辽宁工程技术大学学报：自然科学版.2011，30（6）：830-833.
作者简介：
王丹（1986.3-），女，地质助理工程师，现任河北钢铁集团矿山设计有限公司设计员。
【关键词】工业工程；三维数字矿山；虚拟现实；仿真系统
矿山企业为粗放型的企业，重视产量，忽略技术和管理，信息化程度低，相比于其他行业相对滞后，现代工业工程最主要的特征就是信息化技术的发展，信息化技术在现代工业工程生产以及管理中的应用已经成为了一个新的趋势，在工业工程的运用中，树立工业工程意识比掌握它的技术和方法更为重要。
司家营南区分为南矿段和大贾庄矿段两部分，是国内屈指可数的大型矿山，如何驾驭管理大型矿山是个重大的课题，为满足未来发展和需要，应该利用现代工业工程的思想，加强技术创新，使矿山企业逐步走向信息化，数字化。
近年来，数字矿山技术受到地学界的重视，并成为矿山系统功能化、实用化的技术热点[1]。数字矿山技术的核心是在统一的时间坐标和空间框架下，科学合理地组织各类矿山信息，将海量异质的矿山信息资源进行全面、高效和有序的管理和整合。
本文以司家营南区大型矿山地形地貌、地表建筑、地下巷道、矿体、岩体等为背景，以数字矿山的三维可视化和虚拟环境为平台，将矿山地上地下场景及其引起的相关现象信息进行三维数字化建模，建立虚拟化的数字矿山[2]，同时建立数字矿山矿体信息的数据库，形成一整套集虚拟场景漫游、数据查询等功能于一体的完整的矿山系统，实现真三维环境中矿山信息资源的集成和共享，使虚拟现实技术在矿山工程中的应用具有一定的理论和实际意义。虚拟数字矿山的建立其流程主要分三个阶段，即资料的收集、三维模型的构建、人机交互的实现。
1.资料的收集
数字矿山是一个庞大的系统，丰富的数据是建立系统的前提和保证，本文数字矿山的建立以整个司家营南区为对象，总面积约为36 km2，有南矿段和大贾庄矿段两个矿段，具有数据量大，资料分散的特点。依据效果要求收集了矿区的地形地质图、勘探线剖面图、地质编录以及司家营南区初设说明书等相关资料，同时为实现数字矿山的仿真化，通过现场考察采集真实图片信息，并通过图片处理软件进行校正，力求效果逼真[3]。
2.矿山开拓系统的建立
矿山开拓系统主要包括矿体模型、巷道模型、设备人员、地表构筑物等模型的建立。通过资料的收集以及整理，以CAD、3DMINE、3DMAX软件为建模工具完成整个开拓系统的创建。
2.1地下模型的建立
2.1.1矿体模型的建立
矿区分为南矿段和大贾庄矿段两部分，南矿段范围为S6线至S70线之间；大贾庄矿段范围为N6线至D71线之间，根据已搜集的56条勘探线剖面图，首先在CAD中进行几何坐标的校正和三维空间的恢复，然后以dwg格式文件导入到3DMINE软件中，提取各地质体的轮廓线，最后对各勘探线剖面进行连接、平滑，最终形成矿体三维模型[4]
巷道实体模型与矿体模型在三维空间里相互叠加，可以使地质工作者更好的了解到矿区内矿体的勘探情况和地质条件，为下一步工程勘探部署建议提供重要参考资料。
井巷建模主要采用中线加巷道断面法，通过3DMINE软件快速建模，下图为矿区巷道及井筒模型。
2.2 设备人员以及地表构筑物的建立
设备人员以及地表构筑物的建立主要利用3DMAX软件，通过多边形建模的方法，经过现场勘察及资料的收集，创建井塔、风机、人的模型，再利用处理好的图片做成纹理贴图，使模型更丰富真实。
2.3 模型的整合
通过建模软件建好的模型相互独立，为使其实现真正意义上的联系，首先将在3DMINE中构建的矿体和巷道模型以dwg格式导入到3DMAX中，再将设备人员以及地表构筑物分别导入合并到模型中，放在正确的位置，完成整个开拓系统的建立。3.模型的人机交互
为了使读者能够对三维场景进行自主的浏览与互动，vrp是一款三维虚拟现实平台软件。Vrp实用性强、操作简单、功能强大、高度可视化、所见即所得。它依附于3DMAX作为虚拟现实建模软件，通过vrp for max插件导入3DMAX的建模文件并将其转换成vrp格式，对场景进行交互开发。
3.1 场景漫游
模型通过vrp for max插件导入到VRP后，在三维场景中创建相应的相机，设置漫游路线，在VRP交互开发中，通过二维界面以及VRP脚本编辑器的编辑实现矿体的显示隐藏、场景漫游等功能。
3.2 数据库应用
为了实现矿体信息查询功能，首先利用 access建立矿体信息数据库，使用VRP提供的接口连接数据库，双击目标则可将数据信息显示在二维面板上， 待三维数字矿山完成后，生成可独立执行的exe文件，可以方便用户下载场景实现互动漫游。
4.结语
本文结合司家营南区矿山实际现状，基于3DMINE、3DMAX、VRP三方软件，研究三维建模及脚本编辑技术，提出了一套行之有效的大型矿山复杂地矿工程三维立体模型的快速构建方法及三维数字矿山系统的开发，成功的实现了大规模复杂场景的仿真建模及系统集成，为我国数字矿山的建立提供了参考价值，对于矿山的发展建设以及信息管理具有重大的推广意义，本文是现代工业工程思想在矿山信息中应用的一个好的范例，随着技术的发展，工业工程思想会逐渐应用于矿山企业中的各个角落，让人们潜移默化的树立起工业工程的意识，对于矿山的信息化以及数字化有着深远的影响。
参考文献：
[1]吳立新.数字矿山技术[M].长沙：中南大学出版社，2009.
[2]王履华，孙在宏，曾洪云，等. 三维数字矿山信息集成管理系统设计与实现[J].金属矿山，2013（1）：116-119.
[3]于萍萍，陈建平，于淼，等.双三维数字矿山仿真信息系统建设[J].金属矿山，2012（2）：：114-120.
[4]王澜.数字矿山关键技术研究与实施[J].辽宁工程技术大学学报：自然科学版.2011，30（6）：830-833.
作者简介：
王丹（1986.3-），女，地质助理工程师，现任河北钢铁集团矿山设计有限公司设计员。