[01259528]面向数字化采矿的软件关键技术及应用

该项目属于计算机应用领域。

作为采矿大国，中国70％的能源和工业源料来源于矿产资源的开发和利用，浅层资源趋于枯竭，采矿深度不断增加，开采环境越发恶劣；传统的采矿方法已不能适应新形势的需要，数字化采矿技术已成为现代采矿企业的必然选择。

但是，采矿三维CAD/GIS平台研发、矿山全息建模、完备的空间分析与三维可视化、自适应自动圈矿、按时按需精确供风、地上地下三维远程透明时态管控、灾害超前预警与安全保障等问题一直是制约数字化采矿软件开发的世界难题。

因此，这些难题被国家列为“十一五”期间的重点攻关内容，通过20多年的技术攻关与实践，该项目在数字化采矿软件关键技术方面取得了重大创新与突破，攻克了上述系列难题。

完全从底层创建了具有自主知识产权的三维采矿CAD/GIS双功能平台，解决了国内外采矿软件一直无核心平台支撑的难题；在该基础上，提出了面向数字化采矿的系列模型和算法，研发了数字化采矿成套软件，首次使数字化采矿成为现实。鉴定为国际领先水平。

主要创新点如下：

1.研制了CAD/GIS双功能平台，解决了矿山全息建模，完备的空间分析与动态绘制的难题。

(1)提出了底板剖分指向距离模型，解决了任意复杂地质构造的统一建模难题。

(2)提出了三维布尔运算新方法，解决了三维采矿CAD中模型去处的稳定性问题。

(3)采用三维布尔运算，解决了复杂对象三维缓冲区计算难题。

(4)提出了场景多缓冲动态数据交换方法，解决了采矿动态建模和实时渲染难题。

2.研制了自适应资源评价与优化系统，解决了国内外圈矿依赖经验且误差大的难题。

(1)提出了自适应成矿规律的非线性空间品位估值方法和渐变圈矿方法。

(2)是出了用四面体剖分和等值面预测探矿靶区的勘察优化方法。

3.研制了参数化采矿协同设计系统，解决了计算机辅助采矿设计中的模型与算法等难题。

(1)发明了采场矿压三维物理模拟系统与膏体充填模拟试验系统。

(2)提出了基于各种地质和矿体信息的井巷、采场自动布置方法。

(3)提出了复杂电网的回路迭代分析和流体管网的超线性收敛优化方法。

(4)提出了矿井通风优调优控的线性-非线性单纯形交替算法。

(5)提出了矿山生产过程时空约束模型与优化方法。

4.研制了四维高度指挥系统，解决了远程透明管控、灾害预警与安全保障的难题。

(1)提出视频监控中图像处理新方法，研制了数据采集、设备检测与控制新装置，研发了矿山物联网实时数据交换平台。

(2)提出径路优化和汽车驾驶模拟方法，研发了三维监测监控组态和四维指挥高度系统。

(3)提出采动全息预警模型和方法，研发了灾害预警与本质安全保障系统。取得专利8项、软件著作权25项；发表论文65篇，其中SCI、EI检索45篇；编制了全国首个《智慧矿山建设规范》；获山东省部、教育部等省部级一等奖4项。

项目成果已在400多个矿山企业推广应用，提高了矿山企业的抗灾能力，改善了生产环境，实现了矿山企业的精细化、自动化、智能化和透明化管控。近三年，创造直接经济效益20.52亿元，间接经济效益超过100亿元。