可视化集成采矿CAD系统研究

　　(贵州美宏矿业有限责任公司贵州贵阳 550025)
　　摘要：矿山资源开发无论是过去还是现在都无法摆脱手工绘图设计的局限，因此，将日臻成熟的计算机技术合理地运用于矿区资源开发的规划设计中，并通过对矿山可视化、集成化模型的设计、仿真和建立，实现从规划、设计、绘图的全部数字化已经迫在眉睫。本文从实际出发，结合可视化、集成化的特点，从其CAD系统的组成、结构、功能实现等发面做出研究，以期提高矿山开采系统的设计效率、成本和适用性等。
　　关键字：可视化集成采矿CAD系统
　　中图分类号：TP391.72 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2012)03(a)-0000-00
　　三维模型与二维绘图显著的区别在于给人的视觉效果不同。二维图形缺乏立体感，只有经过专业训练的人才能看懂，而绝大多数人一眼就能看出三维图形所要表达的含义。通过三维模型不仅能很明白地表达设计人员的设计思想，方便与非专业人士进行交流，而且从三维模型中也能很容易的得到想要的二维图形。立体成型系统是AutoCAD建立三维模型的基础，是AutoCAD系统重要的组成部分。
　　1采矿系统的基本认识
　　作为一种重要手段和有力工具，采矿CAD系统的应用能够在解放生产力、提高工作效率的同时使设计水平和质量上个台阶，而且一个系统的广泛应用需要得到设计者和使用者的一致认可。因此，要合理、有效地实现采矿CAD系统的设计，就必须全面了解和掌握传统采矿设计的过程。
　　任何系统的设计都必须遵守一个规则：前期设计为后续设计奠定基础，后续设计则必须完全实现前期设计的目标。就像一棵树，由树干起源，开枝散叶，最终要结出果实。普遍而言，采矿CAD系统的设计需经历三个阶段：需求设计、深化设计和操作设计。需求设计一般是通过已有知识和设计经验构造大概框架，确定设计方向和原则、提出设计要求等；深化设计则是工程参数、负载、造价等的计算和布局、矿道、炮孔及施工等图纸的设计；操作设计则需要明确工程的开展顺序、时间和空间的组合以及安全等级的设计。因此，采矿CAD系统的设计需以此为基准，再结合自身特色和实际需求做适当改变才能适应生产的需要。
　　2采矿CAD系统结构设计
　　在了解了传统的采矿过程后，下面讨论基于CAD的采矿系统设计。系统结构不仅要结合实际行业特点，也要考虑行业发展方向和速度。目前应用较广泛的是一种分布式的采矿CAD系统，其具有独立性强，开发周期短、效率高等特点，但是由于独立性太强，各立门户、自定标准，致使各种不同的系统之间无法进行沟通，完全无法得到普及而且受AutoCAD版本的限制。本文所研究的可视化集成采矿CAD系统则克服了以上局限，具有很好地适应性，可以不受AutoCAD软件的版本限制而且拥有独立的知识版权，市场前景很好。
　　2.1采矿CAD系统的可视化
　　图形（或图像）是一种简单却能包含丰富信息的符号，特别适合储存和传递信息。采矿系统的图形化并不是指利用AutoCAD软件进行手工绘制各种图形，而是利用计算机高速、重复计算、低失误的特点，设计人员只需确保数据的正确输入，系统便能自动生成图形画面，高效精确。设计者既可以在图形上直接修改，也可以通过更改输入数据改变已有图形。简单说就是图形和数据间实现一一对应。虽然三维实体已经成功应用到实际的开发设计，但实践表明，二维平面设计更加符合工程师的实际开发和研究需求，有利于系统过渡，能够确保目标的短期实现。
　　2.2采矿CAD系统的集成化
　　集成化的采矿系统是区别于分布式采矿CAD系统而言的。它即依托于AutoCAD进行开发，又独立建立自己的数据库，从而确保各阶段设计均能得到来自图形数据库的支持。同时系统采用与AutoCAD软件相同的通信协议，以实现AutoCAD图形文件与本系统设计图之间的无错转换，这就大大增加了系统的通用性，增强了系统的应用范围和前景。也由于该系统在设计过程中没有与AutoCAD软件进行直接对话，从而不受其版本的限制，作为独立的软件产品拥有较高的开发价值和销售市场。
　　3可视化集成采矿CAD系统的实现方式
　　基于上述对系统功能的要求，本系统采用VC++进行开发以提高开发效率，缩短工期。在开发前需要熟悉文档类、框架类、视图类及应用类这几个概念。下面围绕文档与图形间的通信以及系统外部接口的设计两个方面予以简单介绍。
　　3.1文档与图形间的通信
　　文档与图形之间需要相互通行，就要求各自包含指向对方的指针。各自的类成员采用不同的方式来获取指向对方的指针。文档类的成员函数在返回指向图形对象的指针时，宏允许图形对象进行有效性测试，反之亦然。同时，当用户进行文档信息的编写时，通过每个图形对象的更新函数使得它们中的文档数据得到及时更新，从而实现多视图同步，无论是编辑、创建还是修改都方便快捷。实现了系统的可视化。
　　3.2系统外部接口的设计
　　为实现系统的集成化，就要求系统能够与大多数图形处理软件进行通信，也就是常说的数据交换。系统要想有更大的应用空间，则必须既能识别其他格式的图形文件，也能生成其他软件能够处理的数据格式，实现数据共享。因此可将系统的外部接口分为输入和输出（I/O）两种。Input-port的功能在于能够分析其他格式的文件并转化为自身系统能够识别的图形文件，而且要不断完善自己图形数据库所包含的类容，否则将不能对某些图形实现误差转换。Output-port的功能则相对简单些只用按照要求转换的格式完成数据的生成即可。
　　另外，可视化集成采矿CAD系统需要有其简洁、舒适易懂的图形界面的支持，这里就不赘述。
　　总之，采矿CAD系统的可视化和集成化将是今后该领域的主要研究方向。本文从生产实际出发，结合采矿CAD系统的开发和应用中出现的问题，试图运用多个学科的知识和理论对其进行完善。目前尚有许多问题没有解决，如对特殊模块的开发、系统的模糊化、智能化、专家化等方面还需要进行更多的研究。
　　参考文献
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