第1期 马斌等：基于B$模式的矿井及典型灾害仿真系统框架与原型 13。 巷等形态及其灾害发展过程；以Applet作为用户与 统和通风与火灾仿真子系统等核心功能模块，初步 三维图形的交互手段，用AWT,Swig等来响应键 实现了基于B/S模式的矿井及典型灾害仿真系统， 盘、鼠标和其他外围设备的事件；以JRE和VM作 其部分输出如图2和图3所示.通过验证，实验结 为客户层Applet组件的容器和Java运行环境. 果能够反映矿山实际情况，如其矿床仿真子系统所 (2)在中间层中，以权限验证方式作为系统信 模拟的矿床基本符合该矿1、2号矿体一290~ 息安全手段，用基于角色授权方式进行系统访问安 一380m水平的分布规律，其井巷工程仿真子系统与 全控制：以JSP作为应用系统基本展示工具，用动态 矿山巷道三维空间位置、拓扑关系基本一致等.在 生成的Web页面来进行业务数据的发布和查询：以 实际矿山生产过程中，工程技术人员可通过基于 Struts作为系统逻辑处理，用XML进行业务逻辑配 Applet的人机交互技术对矿床、地表地形和井巷等 置来控制访问内容：以EJB和JavaBean等作为业务 实体对象进行拾取、查询、平移、缩放、旋转和光照等 模型，用面向对象技术中的类来表示地表、钻孔、矿 处理，以增强人们对三维空间的认知能力，为采矿工 床和井巷工程等的三维模型. 程的计算机辅助设计与采矿计划的制定提供新的辅 (3)在数据层中，以空间数据库和关系型数据 助手段. 库为对象，以其概念层和物理层数据库设计为核心， 进行数据库框架和数据库结构的设计：以地下矿所 涉及到的地形地表、矿床、井巷工程和通风网路等模 型为具体研究内容，进行模型建立和存储，从而为中 间层提供基本的数据支持：以数据仓库和数据集市 的建立为基础，对各种地质、矿岩、水文和巷道空间 属性进行提取和分析，从而为后期的数据分析奠定 基础. 3系统应用实例 图2地形，矿体（一290-一380m水平）与井巷工程（一175- 本文以某地下金矿为例，通过采集其地质勘探 一496m中段)三维仿真 数据、生产数据及矿体各中段数据，建立钻孔基本信 Fig.2 3D dsplay of roadw ays,terrain and onbody 息表、钻孔取样信息表、钻孔测斜信息表、地表信息 表和断层信息表等地质数据库：建立巷道工程信息 表、各中段信息表和通风网络表等工程数据库.钻 孔采样数据共有4981条记录，经过钻孔数据离散化 后，形成离散的点数据记录17974条，并选取了泰 森多边形法，距离幂次反比法及克里格法进行空间 插值形成10m×10m×2.5m体矿化模型；地表高 程数据值1500条记录，仿真范围为2800m× 1800m,以10m×10m为网格间距，采用泰森多边 形、距离幂次反比法进行插值形成地表模型：巷道工 图3通风网络三维仿真 Fig.3 3D display of ventilat ion 程数据包括五个中段的信息、竖井信息，溜井信息和 斜坡道信息等，分别为一175，一210，一290.一380， 4结论 一496m中段.同时，在地质数据库与工程数据库的 基础上，系统还建立了包括巷道火灾参数表、火源信 作为地矿工程的研究对象的地矿体、采矿工程 息表和火灾蔓延过程表等的火灾模拟数据库，以及 和水火灾害隐患等在属性、形态、空间尺度及分布等 包括水灾信息表、水灾关键点表、水灾蔓延信息表和 方面具有一系列的内在特征，这些特征使得三维可 水灾巷道信息表等的水灾模拟数据库，为核心模块 视化仿真技术在地矿工程中具有巨大的发展潜力和 的功能实现奠定基础. 广阔的应用前景.同时，快速发展的网络技术使得 在本文研究的系统技术框架下，建立了矿床仿 三维可视化仿真技术脱离了单机的束缚，拓展为基 真子系统，地表地形仿真子系统、井巷工程仿真子系 于网络的分布式体系结构.据此，本文依据面向对巷等形态及其灾害发展过程;以 Applet 作为用户与 三维图形的交互手段, 用 AWT 、Sw ing 等来响应键 盘、鼠标和其他外围设备的事件;以 JRE 和 JVM 作 为客户层 Applet 组件的容器和 Java 运行环境. (2) 在中间层中, 以权限验证方式作为系统信 息安全手段, 用基于角色授权方式进行系统访问安 全控制;以 JSP 作为应用系统基本展示工具, 用动态 生成的 Web 页面来进行业务数据的发布和查询;以 S truts 作为系统逻辑处理, 用 XM L 进行业务逻辑配 置来控制访问内容;以 EJB 和 JavaBean 等作为业务 模型, 用面向对象技术中的类来表示地表 、钻孔 、矿 床和井巷工程等的三维模型. (3) 在数据层中, 以空间数据库和关系型数据 库为对象, 以其概念层和物理层数据库设计为核心, 进行数据库框架和数据库结构的设计;以地下矿所 涉及到的地形地表、矿床 、井巷工程和通风网路等模 型为具体研究内容, 进行模型建立和存储, 从而为中 间层提供基本的数据支持;以数据仓库和数据集市 的建立为基础, 对各种地质 、矿岩 、水文和巷道空间 属性进行提取和分析, 从而为后期的数据分析奠定 基础 . 3 系统应用实例 本文以某地下金矿为例, 通过采集其地质勘探 数据 、生产数据及矿体各中段数据, 建立钻孔基本信 息表 、钻孔取样信息表 、钻孔测斜信息表、地表信息 表和断层信息表等地质数据库 ;建立巷道工程信息 表、各中段信息表和通风网络表等工程数据库.钻 孔采样数据共有 4981 条记录, 经过钻孔数据离散化 后, 形成离散的点数据记录 17 974 条, 并选取了泰 森多边形法 、距离幂次反比法及克里格法进行空间 插值形成 10 m ×10 m ×2.5 m 体矿化模型 ;地表高 程数据值 1 500 条记 录, 仿真 范围为 2 800 m × 1 800 m, 以 10 m ×10 m 为网格间距, 采用泰森多边 形、距离幂次反比法进行插值形成地表模型;巷道工 程数据包括五个中段的信息、竖井信息 、溜井信息和 斜坡道信息等, 分别为 -175, -210, -290, -380, -496 m 中段.同时, 在地质数据库与工程数据库的 基础上, 系统还建立了包括巷道火灾参数表、火源信 息表和火灾蔓延过程表等的火灾模拟数据库, 以及 包括水灾信息表 、水灾关键点表、水灾蔓延信息表和 水灾巷道信息表等的水灾模拟数据库, 为核心模块 的功能实现奠定基础 . 在本文研究的系统技术框架下, 建立了矿床仿 真子系统 、地表地形仿真子系统、井巷工程仿真子系 统和通风与火灾仿真子系统等核心功能模块, 初步 实现了基于 B/S 模式的矿井及典型灾害仿真系统, 其部分输出如图 2 和图 3 所示 .通过验证, 实验结 果能够反映矿山实际情况, 如其矿床仿真子系统所 模拟的矿床 基本符合该矿 1 、2 号矿体 -290 ～ -380 m水平的分布规律, 其井巷工程仿真子系统与 矿山巷道三维空间位置 、拓扑关系基本一致等 .在 实际矿山生产过程中, 工程技术人员可通过基于 Applet 的人机交互技术对矿床、地表地形和井巷等 实体对象进行拾取 、查询、平移、缩放 、旋转和光照等 处理, 以增强人们对三维空间的认知能力, 为采矿工 程的计算机辅助设计与采矿计划的制定提供新的辅 助手段 . 图 2 地形、矿体( -290 ～ -380 m 水平) 与井巷工程( -175 ～ -496 m中段) 三维仿真 Fig.2 3D display of roadw ays, terrain and orebody 图 3 通风网络三维仿真 Fig.3 3D display of ventilation 4 结论 作为地矿工程的研究对象的地矿体、采矿工程 和水火灾害隐患等在属性、形态 、空间尺度及分布等 方面具有一系列的内在特征, 这些特征使得三维可 视化仿真技术在地矿工程中具有巨大的发展潜力和 广阔的应用前景 .同时, 快速发展的网络技术使得 三维可视化仿真技术脱离了单机的束缚, 拓展为基 于网络的分布式体系结构 .据此, 本文依据面向对 第 1 期 马 斌等:基于 B/ S模式的矿井及典型灾害仿真系统框架与原型 · 13 ·