Автоматизація
геолого-маркшейдерських робіт на кар'єрах залізорудної промисловості
Дунаев В.А.,
д.г.-м.н., Сірий С.С., к.т.н., Герасимов А.В., ФГУП ВІОГЕМ, Бєлгород, Росія
Охарактеризовано структура, функціональні
можливості та практичні результати впровадження на кар'єрах Ковдорского і
Лебединського ГЗК розробленої авторами геоінформаційної системи
геолого-маркшейдерського забезпечення відкритих гірничих робіт.
У сучасних умовах ринкової економіки
науково-технічний прогрес в гірничодобувній промисловості багато в чому пов'язаний з
автоматизацією геолого-маркшейдерського інформаційного забезпечення гірничих робіт
на всіх стадіях промислового освоєння родовищ корисних копалин.
Активне використання комп'ютерних технологій у практиці
геолого-маркшейдерських служб вітчизняних гірничих підприємств почалося в 90-х
роках. Однак найчастіше воно зводилося або до використання окремих програм
для розв'язання окремих задач, або до спроб застосування імпортних
гірничо-геологічних програмних пакетів (Datamine, TechBase та ін.)
Досвід роботи з такими пакетами показав, що
вони, дорогі самі по собі, вимагають великих коштів для їх супроводу та
розвитку в процесі експлуатації, нерусіфіцірованни, занадто складні, не
враховують специфіки вітчизняного гірничорудного виробництва і розраховані на
високий рівень комп'ютерної підготовки технічних фахівців. Ці
обставини суттєво ускладнюють комп'ютеризацію геолого-маркшейдерських
робіт на базі імпортних програмних продуктів.
У 1992-2002 роках ФГУП ВІОГЕМ і фірма
"Зонд" розробили і впровадили на базових підприємствах залізорудної
галузі (Ковдорском і Лебединський ГЗК) багатофункціональну геоінформаційну
систему (ГІС) у вигляді інтегрованого програмного пакета і пов'язаного в
локальну обчислювальну мережу технологічного комплексу АРМів, здатну
вирішувати в автоматичному або діалоговому режимах весь спектр завдань по
інформаційного геолого-маркшейдерського забезпечення гірничих робіт в кар'єрі.
Функціонально ця ГІС не поступається закордонним аналогам, а за вартістю на
порядок дешевше їх. З умовою тієї чи іншої адаптації вона може з успіхом
застосовуватися на будь-яких підприємствах з відкритою видобутком корисних копалин. У
створення системи, окрім авторів цієї статті брали участь О.В. Олійник, Ю.А.
Волобуєв, В.І. Мозговий і В.М. Нікулін.
Розроблена
геоінформаційна система являє собою сукупність двох функціональних
модулів, кожен з яких включає однакове для всіх програмне ядро, і
додатковий програмний компонент, характерний для конкретного модуля (рис.
1). Програмний компонент - набір спеціальних програм, що створюють інтерфейс
ядра з користувачем і реалізують алгоритми вирішення певних завдань. Програмні
компоненти виконують запит до програмного ядра, обробляють отриману
інформацію (вирішують завдання), здійснюють взаємодію між функціональними
модулями на рівні обміну даними.
Рис. 1. Блок-схема ГІС геолого-маркшейдерського забезпечення гірничих робіт на кар'єрах
Програмне ядро системи забезпечує єдиний формат даних їх
просторово-координатну прив'язку, стандарт інтерфейсу,
збереження і відображення картографічної, цифрової і текстової інформації, в
тому числі як результат рішення завдання в програмному компоненті функціонального
модуля (рис. 2). Програмне ядро може грати роль і самостійного
функціонального модуля, призначеного для зберігання, стандартної обробки і
переглянути інформацію.
Рис.
3.2. Функціональна схема роботи ГІС геолого-маркшейдерського
забезпечення
гірничих робіт на кар'єрах
Програмне
ядро системи включає в себе три модулі: СУБД NetBase, растровий редактор
Elastic і векторний картографічний редактор MapProj.
СУБД
NetBase (NB Proj.exe) включає до свого складу редактор БД і електронні таблиці
NetCalc.
Редактор
БД призначений для зберігання і обробки алфавітно-цифрової інформації.
Структури зберігання даних - мережева, ієрархічна і реляційна. Вони реалізовані
у вигляді таблиць даних з системою адресних посилань. Редактор БД має
стандартним набором функцій щодо введення та редагування даних. Крім зберігання
даних стандартних типів (число, рядок, дата), існує цілий набір
мемо-полів для зберігання даних довільного формату: тексти, картинки,
аудіо-відео запису. Для забезпечення сумісності з іншими системами
управління даними існує експорт-імпорт у відомі формати зберігання
даних DBF і DB.
Інтерактивний
генератор запитів до БД дозволяє створювати складні запити за основними і
додатковим БД (з урахуванням зв'язків), задавати параметри вибірки для запитів,
виконувати їх і переглядати результати вибірки. Структури запитів зберігаються на
диску у вигляді програмного коду на мові NetScript, забезпечуючи можливість їх
багаторазового використання. Результати пошуку можуть зберігатися в БД і
вимагати в подальшій роботі.
Вбудований
мова програмування NetScript призначений для алгоритмічної обробки
даних. Він є внутрішньою псевдокомпілятором з генерацією виконуваного
коду. Має стандартний набір операторів, подібний до набору операторів мови
програмування Pascal, набір функцій для доступу до БД NetBase і розширюваний з
допомогою бібліотек динамічного компонування набір спеціалізованих функцій.
Програми на мові NetScript є послідовністю операторів.
У виразах можуть використовуватися константи і змінні числового,
логічного, строкового типів, а також масивів і записів.
Електронна
таблиця NetCalc служить для створення і ведення всіх форм звітності на
підприємстві. Містить стандартний набір функцій для виконання операцій з
підсумовування, визначення максимального, мінімального і середнього значення
виділених клітинок. Також може використовувати набір функцій і операторів NetScript.
Результати обчислення всіх цих функцій можуть бути записані в будь-яку клітинку
електронної таблиці. Зв'язок таблиці з БД дозволяє робити різний
статистичний аналіз за будь-якої інформації з візуалізацією результатів у вигляді
різних типів графіків та діаграм, а також застосовувати всі вищевикладені
операції до полів БД. Для забезпечення сумісності підтримується
експорт-імпорт відомого формату даних Excel (xls).
Растровий
редактор Elastic призначений для обробки растрових зображень, отриманих
скануванням. Відновлює пропорції зображення, видаляючи викривлення, виконує
фільтрацію і склеювання окремих фрагментів необмеженого розміру.
Розроблений унікальний формат зберігання растрових зображень дозволяє
ефективно використовувати дисковий простір і оперативну пам'ять, забезпечуючи
високу швидкість промальовування і масштабування. Оброблені за допомогою
растрового редактора зображення надалі використовуються для оцифрування в
векторному редакторі. Містить засоби друку растрових зображень на будь-який
принтер/плоттер.
Векторний
картографічний редактор MapProj призначений для складання, аналізу і
друку геологічного та гірничо-експлуатаційної графіки. Функції редактора:
інтерактивний
і напівавтоматичний введення картографічної інформації по растровому
зображенню;
створення
й інтерактивне редагування легенди для карт;
створення
й інтерактивне редагування електронних таблиць в карті;
створення
та редагування параметричних БД для картографічних об'єктів;
виконання
просторових запитів та обробка їх результатів;
оформлення
будь-який табличної звітної документації з фрагментами картографічної
інформації;
перегляд
та редагування картографічної інформації в режимі 3D;
висновок
картографічної інформації на будь-який принтер/плоттер з автоматизованою
розбивкою на сторінки;
експорт -
імпорт даних.
Картографічна
інформація вводиться в персональний комп'ютер у вигляді зображень, отриманих при
допомогою сканера, або імпортується з інших форматів даних. MapProj володіє
всіма функціями векторного графічного редактора - пересувати, копіювати,
додавати, видаляти або змінювати обрис точкових та лінійних об'єктів, написів
на карті, що дає можливість користувачу самому створювати картографічні
документи. Карти можуть створюватися у вигляді поверхонь топографічного типу,
горизонтальних і вертикальних перетинів геологічних об'єктів. Режим 3D
дозволяє представляти картографічний матеріал у тривимірному вигляді, створювати
об'ємні тіла, редагувати висотну позначку Z. Карти в MapProj мають
лінійно-вузлову топологію, що значно спрощує їх введення і підвищує точність
оконтурювання площинних об'єктів.
Вся
введена інформація зберігається в базі даних картографічної інформації
(БДКІ). Структура БДКІ дозволяє зберігати одночасно кілька карток з
необмеженою кількістю картографічних шарів і базами даних
параметричної інформації.
Використання
внутрішньої мови програмування дає можливість користувачеві створювати свої
власні програми, без зміни початкового коду програми. У тексті
програми можна виконувати будь-які вибірки з БД і зберігати результати в БД,
оформляти їх у вигляді таблиці. При оформленні звітів існує можливість
фрагментарною вставки будь-якої ділянки картографічної інформації в електронну
таблицю.
MapProj
містить засоби для локального масштабування в графічному вікні і
складання легенди карт. Карту, створену на екрані, можна зберегти в
якості графічного файлу або роздрукувати на принтері (плоттері). Редактор
підтримує імпорт-експорт даних форматів Mid/MiF, DXF, SHP, WMF, EMF і KDR.
Для
візуалізації та друку використовуються відповідні драйвери MS Windows, що
забезпечує надійність і сумісність з широким набором периферійних
пристроїв.
Геологічний
модуль DrillProj призначений для формування і ведення баз даних
геологорозвідувальної, геолого-експлуатаційної інформації (свердловин, даних
випробування, геологічних і подсчетних планів і розрізів, шарів якісних
планів, карт і т.п.), моделювання родовища, підрахунку запасів методом
вертикальних перетинів і перерахунку запасів за горизонтальним верствам, оцінки
просторової мінливості зруденіння, побудови геологічних планів і
розрізів, планів в ізолініях змісту компонентів, що регламентують якість
руд, підрахунку запасів в експлуатаційних блоках, річного і оперативного
планування видобутку руд у кар'єрі.
маркшейдерський
модуль Mark призначений для автоматизації процесу обробки маркшейдерських
журналів і даних стереофотограмметріческой зйомки кар'єра. З його допомогою
здійснюється формування та редагування бази даних пунктів опорного і
знімального обгрунтування, введення даних маркшейдерської зйомки з польових журналів,
рішення прямої і зворотної зарубки, зворотної геодезичної задачі, обробка
журналів тахеометричної зйомки, розрахунок висотної позначки, розрахунок і зрівняння
тахеометричних і нівелірних ходів. Крім того, маркшейдерський модуль
забезпечує ведення погорізонтного маркшейдерських планів, зведеного плану гірських
робіт, моделювання поверхні кар'єра станом на будь-яку дату
(тріангуляції за методом Делоне).
В
Надалі планується розвиток розробленої ГІС у наступних напрямках --
створення модуля гірничо-економічної моделі родовищ і комп'ютерних
технологій цінового структурування балансових запасів з урахуванням
експлуатаційних кондицій, а також модуля проектування та довгострокового
планування гірничих робіт на кар'єрах.
Список літератури
Для
підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://geomix.ru/
