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一种基于多模型的矿山资源储量动态管理系统及构建方法与流程

  • 国知局
  • 2025-01-10 13:18:01

本发明属于矿山资源管理,尤其涉及一种基于多模型的矿山资源储量动态管理系统及构建方法。

背景技术:

1、矿山资源储量管理是指对矿产资源的勘探、评估、开采和利用进行全面监控和优化的过程。这一技术主要应用于矿业领域,包括金属矿、非金属矿和能源矿产等各类矿山企业。传统的矿山资源储量管理系统主要依赖于周期性的地质勘探、人工数据收集和定期的储量评估,用于指导矿山的生产规划和资源利用。

2、目前,现有技术通常采用以下方式解决矿山资源储量管理的问题:定期进行地质勘探和测量,收集矿山生产数据,使用专业软件进行资源储量计算和评估,生成静态的储量报告和图表。这些方法主要依赖于人工操作和周期性的数据更新,通过定期评估和报告来指导矿山的生产决策。

3、然而,现有的矿山资源储量管理技术存在以下主要问题:

4、一、实时性不足:传统方法无法实时反映矿山的生产状态,导致资源评估和开采计划存在时间差,影响决策的及时性和准确性;

5、二、人工操作效率低下:人工数据收集和处理不仅耗时耗力,而且容易出错,影响管理效率和数据质量;

6、三、缺乏动态监控能力:现有系统缺乏实时监控和预测能力,使得矿山企业难以及时应对生产过程中的突发事件和安全风险;

7、四、智能化程度不足:传统系统缺乏智能化算法和模型的支持,难以实现地质资源的智能化管理和优化决策;

8、五、可视化程度有限:现有技术在三维可视化展示和交互方面存在不足,不利于直观理解和分析矿山资源状况;

9、这些问题制约了矿山资源的高效管理和可持续利用,因此,急需一种能够实现实时、智能、可视化的矿山资源储量动态管理系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于多模型的矿山资源储量动态管理系统及构建方法,以解决上述背景技术中提出的现有矿山资源储量管理系统中实时性不足、人工操作效率低、缺乏动态监控能力、智能化程度不足以及可视化程度有限的技术问题。

2、为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

3、一种基于多模型的矿山资源储量动态管理系统,包括:

4、模型更新数据模块,用于设计数据导入工具和/或接口,允许用户将新的或更新的数据集导入到数据库中;所述模型更新数据模块基于生产执行状态和当前爆堆爆破区域,查询模型数据和更新生产信息,以反映最新的生产状态;

5、基本信息模块,用于接收所述模型更新数据模块的最新信息,记录和管理矿山的关键信息,所述基本信息模块包括项目信息管理单元、工作班次管理单元、采区信息管理单元、工作台段管理单元和矿石品位信息管理单元;

6、矿权管理模块,用于与所述基本信息模块进行数据交互,记录和管理矿山的矿权、环境和政策法规信息;所述矿权管理模块包括矿权信息管理单元、安全许可管理单元、环境保护管理单元和法规政策管理单元;

7、地勘管理模块,利用所述基本信息模块的数据,用于记录和管理地质勘探活动;所述地勘管理模块包括控制点管理单元、勘探任务管理单元、勘探资料管理单元和边界信息管理单元;

8、储量管理模块,用于整合所述模型更新数据模块、基本信息模块和地勘管理模块的数据,一键生成储量报告并动态更新储量统计,所述储量管理模块包括台账生成单元、储量台账管理单元、废石综合利用管理单元、储量年报生成单元、资源量估算单元和分析图表生成单元;

9、资源规划管理模块,基于所述储量管理模块的结果和矿权管理模块的信息,设计、调整和监控各类资源的长期及短期规划方案;所述资源规划管理模块包括:规划方案管理单元、版本控制单元、采终境界参数管理单元和成品信息管理单元;

10、系统管理模块,用于监控所述模型更新数据模块、基本信息模块、矿权管理模块、地勘管理模块、储量管理模块以及资源规划管理模块,维护系统运行,存储用户及权限信息;所述系统管理模块包括:用户管理单元、组织机构管理单元、角色管理单元,租户管理单元、菜单管理单元和系统配置单元;

11、三维大屏模块,作为可视化输出端,整合所述模型更新数据模块、基本信息模块、矿权管理模块、地勘管理模块、储量管理模块、资源规划管理模块以及系统管理模块的数据,用于三维可视化矿产资源模型显示和数据显示。

12、优选的,所述模型更新数据模块中查询的模型数据包括地表现状和品位模型数据

13、优选的,所述模型更新数据模块中更新的生产信息包括实际开采时间、开采状态和爆堆编号。

14、优选的,所述项目信息管理单元用于输入和存储项目基本信息,包括项目名称、地点、规模和阶段;存储项目相关的文档、报告和图像资料;用户在项目信息管理单元更新和维护项目信息,实现信息时效性和准确性的自动检查机制;所述工作班次管理单元用于管理员设置矿山的工作班次、记录班次时间、工作人员分配和任务安排、动态调整班次信息;所述采区信息管理单元用于记录和管理矿山各个采区的详细信息,提供采区信息更新接口,以反映最新的开采进展和变化,实现采区信息的历史记录和变更追踪;所述工作台段管理单元,用于管理矿山的工作台段信息,包括记录每个台段的唯一编号、地理位置、开采深度和生产能力;提供台段信息的实时更新和查询功能;所述矿石品位信息管理单元,用于记录和管理矿石的品位信息,存储品位数据和相关化验结果。

15、优选的,所述矿权信息管理单元用于记录和管理矿山的矿权信息和采矿权的详细信息;安全许可管理单元用于记录和管理安全许可证信息,所述环境保护管理单元用于管理矿山的环境保护相关信息,记录环境监测数据和环保措施;所述法规政策管理单元用于展示和管理与矿山开采相关的国家法律法规、行业标准和地方政策文件以及提供特定法规的详细信息查询功能。

16、优选的,所述控制点管理单元用于记录和管理用于地质测量的控制点信息,提供控制点的校验和更新功能;所述勘探任务管理单元用于发起地质勘探任务,所述地质勘探任务内容包括任务描述、目标、时间表和责任人,实现任务审批流程,跟踪任务进度和状态并提供实时的任务管理和调整功能;所述勘探资料管理单元用于管理地质勘探的成品资料,提供资料的存储、检索和共享功能;所述边界信息管理单元用于记录和管理关键边界信息,所述关键边界信息包括开采境界线、爆破警戒线、生态红线、开采区域边界,实现边界线与地表现状模型和地勘资料的关联并且支持边界线的动态更新。所述台账生成单元用于一键生成储量台账、储量年报和废石综合利用台账,动态更新储量统计数据;所述储量台账管理单元用于生成储量台账,所述储量台账包括矿山查明储量台账;设计资源储量台账;矿山资源储量变动台账;开采结束资源储量比较台账;矿石损失统计台账;所述废石综合利用管理单元用于根据废石场台账数据和矿山模型数据,动态生成废石综合利用台账,并且智能计算废石综合利用率;所述储量年报生成单元用于根据模型数据一键生成储量年报,实现储量、资源量数据的获取;分析图表生成单元用于动态生成分析图表。

17、优选的,所述储量年报生成单元中储量、资源量的数据与excel进行双向交互。

18、优选的,所述规划方案管理单元用于设计、调整和监控各类资源的长期及短期规划方案,允许用户根据不同的资源条件和目标,创建、编辑和优化规划方案;所述版本控制单元用于支持规划方案的版本控制,记录方案的变更历史,便于追踪和管理;所述采终境界参数管理单元用于管理规划方案的采终境界参数,确保开采活动的合理性和安全性;所述成品信息管理单元用于提供成品信息的查询、统计和分析功能,支持资源的精细化管理。

19、优选的,所述用户管理单元用于管理用户账户的创建、删除、权限分配和状态监控,提供用户认证和授权机制,确保用户访问控制的安全性,记录用户操作日志,用于审计和监控用户活动;所述组织机构管理单元用于管理组织机构的设置,包括部门、团队和其他业务单元;所述角色管理单元用于定义和管理岗位角色,包括职责、权限和任职要求;所述租户管理单元用于管理不同租户的账户和权限设置,确保租户数据的隔离和安全性;所述菜单管理单元用于配置和维护系统菜单结构,定义菜单项的访问权限,实现动态的界面展示;所述系统配置单元用于提供系统配置管理,包括参数设置、性能监控和资源管理。

20、优选的,所述模型显示包括矿体模型、采终模型、地表模型、品位模型的分层三维显示,开采区域、生态红线、爆破警戒线、开采境界线、矿权界线的分层显示。

21、优选的,所述数据显示包括累计查明、累计动用、当前保有地质储量及详细数据,剩余设计可采矿岩占比,当期统计数据及目标开采数据及预警功能。

22、一种基于多模型的矿山资源储量动态管理系统的构建方法,包括以下步骤:

23、s1,构建集成矿山地质、设计、生产全生命周期信息中心数据库;

24、s2,构建矿山品位模型,赋予地质、设计、生产属性并赋值,然后上传中心数据库,形成模型更新数据模块;

25、s3,利用算法生成三角网,通过计算顶点法向量对三角网进行修正,形成模型更新数据模块;

26、s4,引入偏移量参数,生成适应不同开采阶段的地表现状模型文件,形成模型更新数据模块;

27、s5,利用品位更新算法更新品位模型,形成模型更新数据模块;

28、s6,根据特定条件对数据库中的品位模型表进行查询,形成储量管理模块和资源规划管理模块;

29、s7,利用数据压缩算法对品位表数据进行压缩,形成数据压缩文件;

30、s8,前端解压缩数据,抽壳处理品位模型数据,形成三维大屏模块;

31、s9,前端模型渲染,构建三维大屏模块,实现模型的三维可视化展示,实现资源储量数据的动态更新和台账的实时生成。

32、优选的,s1包括:

33、s101,设计中心数据库,用于存储和管理矿山的地质、设计和生产数据;

34、s102,在中心数据库中创建地表现状模型数据表,该数据表包含以下关键字段:

35、i.现状模型编号:标识不同地表现状模型编号;

36、ii.作业地点id:地表现状模型所在作业地点id值;

37、iii.测量时间:地表现状模型测量时间;

38、iv.地表现状模型体id:地表现状模型数据点连接id值;

39、s103,在中心数据库中创建地表现状模型设计表,该数据表包含以下关键字段:

40、i.设计台阶线线id:地表现状模型设计台阶线唯一标识id;

41、ii.资料名称:地表现状模型资料名称;

42、iii.审批标记:地表现状模型资料是否审批;

43、iv.坐标系:地表现状模型采用哪种坐标系;

44、s104,收集和整理上述地表现状模型数据表字段的数据,确保数据的准确性和完整性;

45、s105,将收集的数据输入到中心数据库中,形成矿山地表现状模型的基础数据集;

46、s106,通过数据库管理系统,实现数据的动态更新和维护,确保地表现状模型的时效性。

47、优选的,s2具体为:利用软件构建地表现状模型和品位模型;将构建完成并赋值的模型数据上传至中心数据库,实现数据的集中管理和动态更新;采用数据校验和冲突解决机制,保证地表现状模型和品位模型数据与中心数据库中的信息保持一致性和完整性。

48、优选的,在s3中,基于生产状态及三角剖分算法生成三角网,基于空外接圆特性和最大化最小角特性生成算法。

49、优选的,s3中算法步骤包括:

50、s301,读取数据库地表模型表坐标数据,并整理数据格式,确保数据适合算法处理;

51、s302,遍历数据点集,为算法的实施准备;

52、s303,选择一个种子点x0从点集xi中;

53、s304,根据点到x0的距离的平方进行排序;

54、s305,找到距离x0最近的点xj;

55、s306,找到与x0和xj构成最小外接圆的点xk并记录外接圆心c;

56、s307,将点[x0,xj,xk]排序以形成一个右手坐标系统,这是初始的种子凸包;

57、s308,根据∣xi-c∣2对剩余点进行重新排序,得到点si;

58、s309,顺序地将点si添加到由[x0,xj,xk]形成的传播的二维凸包中;每添加一个新点,就形成新的三角形;

59、s310,通过这种方式,创建出点集的一个非重叠三角剖分;

60、s311,最后,需要对这些三角形成对地“翻转”,以从初始的非重叠三角剖分中创建三角剖分;

61、s312利用顶点法向量对三角网进行修正,计算顶点法向量步骤包括:

62、s31201,计算两个边向量:向量向量

63、

64、s31202,使用叉乘公式计算法向量

65、s31203,其中i,j,k是单位向量,分别代表x,y,z轴的方向;

66、s31204,叉乘的结果是一个新的向量,其分量计算如下:

67、s31205,最后将法向量单位化,单位化公式为:

68、优选的,s4具体为:引入s3中的三角网数据;根据矿山地质特征和开采需求,定义偏移量参数,该参数用于调整三角网中的顶点位置,以模拟实际开采过程中地质体的变化;将调整后的地表现状模型生成为gltf格式的地表现状模型文件;对生成的地表现状模型文件进行验证,确保其准确反映了矿山的地质和开采状态。根据验证结果,对模型进行必要的优化,以提高模型的精度和可靠性;将生成的地表现状模型文件更新到s1构建的中心数据库中,确保数据的一致性和实时性,为矿山资源储量的动态管理提供支持。

69、优选的,s5具体为:确定勘探平面的范围和标高范围并输入已知样品点的品位及位置数据。根据选定的平面和标高范围,搜索中心数据库块体单元,以每个块体单元的中心点为基点,构建搜索球体,搜索出球体范围内的已知样品品位数据,这些数据将作为品位更新算法的已知样品数据;

70、优选的,块体品位更新计算方法:该方法的原理遵循计算插值点取值时按距离越近权重值越大的原则,用若干临近点的线性加权来拟合估计点的值。其中,x为待估品位值,xi为选择的第i个已知样品的品位,di为第i个已知样品点到块体单元中心的距离,公式如下:

71、

72、优选的,s6具体为:根据矿山资源储量管理的需求,定义查询条件,包括以下关键字段:

73、i.矿体编号:品位模型编号;

74、ii.质量:品位模型质量;

75、iii.开采状态:品位模型是否开采,分为已开采,未开采;

76、iv.矿岩类型:品位模型岩石类型;

77、在中心数据库上执行构建的查询语句,检索满足条件的品位模型数据;对查询数据进行数据清洗和处理。

78、优选的,s7具体为:导入s6中检索得到的品位表数据,在压缩前对数据进行去噪、编码转换的预处理;利用数据压缩算法对品位表数据进行压缩;将压缩后的数据存储在redis中,以便于节省存储空间和提高数据传输效率;更新数据库索引和元数据,以反映压缩后的数据状态,保证数据检索的准确性和效率;记录压缩操作的日志,所述日志的内容包括压缩时间、使用的算法、压缩率信息,以便于审计和维护。

79、优选的,s8具体为:在前端系统中实现数据解压缩功能;解压缩后,验证数据的完整性和一致性,确保数据解压缩过程中没有发生错误;抽壳处理品位模型数据,即删除品位内部的数据点,仅保留外表面,这有助于减少数据量,加快渲染速度,降低内存占用。

80、优选的,s9具体为:配置三维渲染环境,所述三维渲染环境包括光照、纹理、摄像机视角;前端渲染地表现状模型和品位模型,实现模型的三维可视化展示;设计用户交互界面,提供工具和控件,使用户能够与三维模型进行交互;根据数据库数据更新生产信息数据和废石综合利用数据等数据,以反映矿山资源储量的当前状态;实时生成资源储量台账,包括储量的统计、分析和报告;支持从不同维度展示模型,如按矿石品位等属性进行分层显示;优化渲染性能,确保即使在数据量大的情况下也能保持高效的渲染速度;实现数据的安全性和用户权限管理,确保只有授权用户才能访问敏感信息。

81、与现有技术相比,本发明的有益效果是:

82、本发明提供了一种基于多模型的矿山资源储量动态管理系统及构建方法,有效解决了现有矿山资源储量管理中实时性不足、人工操作效率低、缺乏动态监控能力、智能化程度不足以及可视化程度有限等技术问题,实现了矿山资源储量的实时、智能、可视化的动态管理。

83、本发明通过构建一个集成的中心数据库,实现了矿山地质、设计、生产全生命周期信息的集中存储和管理,大幅提高了数据管理的效率和便捷性。系统能够实现数据的实时更新和动态响应,确保了矿山资源储量数据的时效性和准确性,为决策提供了可靠的数据支持。系统利用自动化算法生成三角网并对地表现状模型进行修正,提高了地表现状模型构建的效率和精度,为矿山规划和开采提供了直观的三维视图。系统利用抽壳,数据压缩等技术实时快速生成品位模型。系统提供的查询功能能够根据不同条件快速检索所需数据,结合数据分析工具,增强了对矿山资源储量的监控和评估能力。三维大屏模块提供了用户交互界面和三维可视化展示,使用户能够直观地理解矿山资源的分布和状态,提升了用户体验。

84、本发明通过实时监测和更新地质资源的开采状态、储量变化及生产进度,确保数据的实时性和准确性;可以实时更新矿山的生产状态,自动生成储量年报等关键报告;实时更新模型允许系统快速响应生产状态变化,及时调整资源分配和管理策略;系统能够自动计算矿山的储量,并生成关键信息,避免了人工统计的误差;系统支持大屏展示功能,可以直观地展示矿山的运营情况,为矿山管理者提供全面、直观的信息支持;系统支持对资源的科学规划和合理利用,可以根据矿山的地质情况和储量信息制定个性化方案。

85、本发明通过上述各模块的协同工作,不仅提升了地质资源管理的效率与智能化水平,还促进了矿山作业的透明化与科学决策能力。它能够显著减少因信息滞后或误判造成的资源浪费与经济损失,增强企业的市场竞争力。此外,该系统还为矿山的可持续发展奠定基础,通过精细化管理减少环境影响,推动矿山行业向绿色、智能的方向转型升级。

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