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随着计算机软硬件以及可视化技术的发展,三维可视化、虚拟现实等技术在煤矿的应用日益深化。通风系统的可视化也经历从计算机辅助制图到通风系统仿真再到通风系统三维可视化管理的过程。通风系统三维可视化管理是煤矿虚拟环境的重要组成部分,然而目前的研究成果离完全实用化还有一定的距离。本文将三维可视化技术应用于通风系统管理,对矿井巷道风流模拟和瓦斯信息的动态监测进行了研究,提出了巷道风流模拟与瓦斯动态监测实用化的设计思想。通过对关键算法和关键技术的研究,巷道风流模拟与瓦斯动态监测模块得以实现。概括起来,本文主要完成了以下内容的研究:
(1)提出巷道风流模拟与瓦斯动态监测模块实用化的设计思想。该模块设计的主要功能包括:曲线巷道的绘制、巷道风流模拟、三维对象的查询(巷道属性和巷道风流属性查询)、瓦斯信息的动态监测、三维对象增删。三维煤矿虚拟环境下实现通风系统的三维可视化管理与瓦斯信息的可视化监测,有助于观测者直观、形象的认知,并快速做出反应。
(2)提出巷道风流三维建模算法及弯曲巷道建模算法改进。本文提出采用粒子系统算法来模拟巷道风流状况,并对风流模拟的粒子数据结构进行了设计。弯曲巷道绘制时,通过对曲线巷道形态参数的分析,本文设计了弯曲巷道的数据结构,并提出采用OpenGL的剪切面技术来实现绘制。
(3)研究巷道风流模拟和瓦斯动态监测模块实现的关键技术。根据实现巷道风流模拟与瓦斯动态监测模块的需要,本文主要针对实现三维对象绘制、三维对象查询、瓦斯信息动态监测、三维对象增删功能的关键技术进行了系统研究,提出了模块各功能实现的具体技术方法。
(4)实现巷道风流模拟与瓦斯动态监测模块功能。选择VisualC++6.0和OpenGL作为该模块的主要开发工具,基于VRMine平台进行开发工作,实现了模块设计中的各个功能,并在煤矿进行了应用,效果良好。