礦山水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

張熙濱

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局蘭州礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730046）

礦山水工環(huán)地質(zhì)信息包括水文地質(zhì)、工程地質(zhì)以及環(huán)境地質(zhì)三個(gè)方面，其中水文地質(zhì)與工程地質(zhì)中任何一項(xiàng)出現(xiàn)問題，都會(huì)嚴(yán)重影響礦山地質(zhì)環(huán)境，造成嚴(yán)重的水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，進(jìn)而導(dǎo)致一系列更加嚴(yán)重的安全事故，對(duì)礦山環(huán)境以及社會(huì)造成不可逆的破壞[1]。礦山水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為加快礦山信息化以及網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)的主要途徑，有理由提高對(duì)該系統(tǒng)的重視程度。因此，本文提出礦山水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用研究。在進(jìn)行礦山開采工作前首先要做好前期的礦山水工環(huán)地質(zhì)信息勘查工作，盡可能的掌握更加全面的礦山水工環(huán)地質(zhì)信息。通過不斷地開發(fā)和應(yīng)用礦山水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，建設(shè)能夠可持續(xù)發(fā)展的礦山工程，最大程度上避免嚴(yán)重水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害問題的發(fā)生。通過礦山水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在實(shí)際中的投入應(yīng)用，得到更加科學(xué)化的礦山水工環(huán)地質(zhì)信息。

1 礦山水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開發(fā)

結(jié)合對(duì)礦山水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)際需求的綜合分析，明確傳統(tǒng)水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)仍然以人工操作為主導(dǎo)，對(duì)操作人員的專業(yè)水平提出了較高的要求，經(jīng)常由于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中存在礦山水工環(huán)地質(zhì)信息重復(fù)率過高的問題，造成很多不必要的反復(fù)操作。因此，本文開發(fā)的礦山水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)信息處理技術(shù)從硬件以及軟件兩方面進(jìn)行開發(fā)，具體設(shè)計(jì)內(nèi)容如下文所述。

1.1 硬件設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)涉及到的硬件部分主要針對(duì)數(shù)字化儀進(jìn)行設(shè)計(jì)，數(shù)字化儀的型號(hào)為CDE91021007A。共設(shè)計(jì)4臺(tái)數(shù)字化儀，要求每一臺(tái)數(shù)字化儀都必須選擇工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TCPI/P通訊協(xié)議，能夠準(zhǔn)確的將連續(xù)模擬量轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字量[2]。每一臺(tái)數(shù)字化儀的唯一地址值為001-004，保證數(shù)字化儀處于正常工作狀態(tài)，且通信信道優(yōu)先選用普通電話線。通過設(shè)置數(shù)字化儀天線，確?；ハ嗤ㄐ诺膬膳_(tái)數(shù)字化儀發(fā)送頻異和接收頻率完全一致，將十字叉的交點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)數(shù)字化的點(diǎn)位，按動(dòng)按鈕，數(shù)字化儀則將此時(shí)對(duì)應(yīng)的命令符號(hào)和該點(diǎn)的位置坐標(biāo)值排列成有序的一組信息，再通過串行接口傳送到主計(jì)算機(jī)，進(jìn)而提高對(duì)礦山水工環(huán)地質(zhì)信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確率。至此，完成數(shù)字化儀的設(shè)計(jì)。

1.2 軟件設(shè)計(jì)

1.2.1 進(jìn)行軟件初始設(shè)置

首先，打開串口，進(jìn)行軟件初始設(shè)置，設(shè)置的具體參數(shù)包括：Slave數(shù)以及輪詢時(shí)間；再通過發(fā)送礦山水工環(huán)地質(zhì)信息重復(fù)檢測(cè)命令，進(jìn)行水工環(huán)地質(zhì)信息解析。在此基礎(chǔ)上，按照CSS和Javascript實(shí)現(xiàn)礦山水工環(huán)地質(zhì)信息采集的動(dòng)態(tài)需要，進(jìn)而對(duì)有效礦山水工環(huán)地質(zhì)信息進(jìn)行采集。與此同時(shí)，全力推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)信息處理技術(shù)在礦山水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用，不斷夯實(shí)大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，顯著增強(qiáng)礦山水工環(huán)地質(zhì)信息數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的決策支撐與服務(wù)能力。

1.2.2 疊加礦山水工環(huán)地質(zhì)信息圖層

礦山水工環(huán)地質(zhì)信息圖層疊加指的是支持多種格式的GIS數(shù)據(jù)圖層疊加，支持DOM、DEM、DLG、Mesh模型等數(shù)據(jù)。可從本地載入數(shù)據(jù)，同時(shí)支持OGC標(biāo)準(zhǔn)，可以碼流數(shù)據(jù)方式連接WMS、WFS服務(wù)器讀取數(shù)據(jù)，對(duì)TB級(jí)礦山水工環(huán)地質(zhì)信息進(jìn)行切割使其具有金字塔式組織結(jié)構(gòu)，可表達(dá)22級(jí)高清影像。支持SHP、KML等矢量數(shù)據(jù)格式。通過疊加礦山水工環(huán)地質(zhì)信息圖層，使軟件具備可視化交互功能，設(shè)置場(chǎng)景中的所有資源的行動(dòng)規(guī)則和行為。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用虛擬化技術(shù)模擬現(xiàn)實(shí)三維礦山水工環(huán)地質(zhì)精細(xì)場(chǎng)景，支持3ds Max、Maya等三維建模軟件導(dǎo)出的海量模型，經(jīng)過配準(zhǔn)將場(chǎng)景發(fā)布到虛擬地球表面，每個(gè)模型物體具有自己的緯度、經(jīng)度以及高度的礦山水工環(huán)地質(zhì)信息，并可獨(dú)立調(diào)整其地理位置。

1.2.3 構(gòu)建二次開發(fā)環(huán)境

在完成以上步驟的基礎(chǔ)上，可以結(jié)合分析區(qū)內(nèi)及鄰區(qū)已有的礦山水工環(huán)地質(zhì)信息以及礦產(chǎn)資料，初步了解區(qū)域內(nèi)的水工環(huán)地質(zhì)條件。本文設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件部分在構(gòu)建二次開發(fā)環(huán)境中運(yùn)用ConverseEarth虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能夠貫穿系統(tǒng)實(shí)施的三個(gè)階段：開發(fā)、二次開發(fā)以及發(fā)布。可開發(fā)的項(xiàng)目類型包括：三維信息化管理系統(tǒng)、三維仿真培訓(xùn)、安全應(yīng)急演練系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)軟硬件集成系統(tǒng)。其核心功能包括：地理信息數(shù)據(jù)圖層疊加、可視化交互功能設(shè)計(jì)、虛擬現(xiàn)實(shí)三維精細(xì)場(chǎng)景、多種數(shù)據(jù)格式支持、二次開發(fā)接口以及二三維圖像一體化實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)。通過構(gòu)建二次開發(fā)環(huán)境，避免一些需要重復(fù)操作的任務(wù)。最后，通過建立礦山水工環(huán)地質(zhì)信息云數(shù)據(jù)庫，將經(jīng)過處理的礦山水工環(huán)地質(zhì)信息存入云數(shù)據(jù)庫，并利用數(shù)據(jù)庫啟動(dòng)礦山水工環(huán)地質(zhì)信息自動(dòng)化處理的任務(wù)。在啟動(dòng)之前需要對(duì)云數(shù)據(jù)庫進(jìn)行一些設(shè)置，從而提高自動(dòng)化處理的準(zhǔn)確性以及成功率。至此，完成系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

本文針對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在處理網(wǎng)絡(luò)信息重復(fù)率中的不足，開發(fā)了一種新的礦山水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。通過相關(guān)歷史資料及礦山水工環(huán)地質(zhì)勘查資料，選擇某礦山作為實(shí)驗(yàn)樣本。分別代入兩種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，設(shè)定實(shí)驗(yàn)總次數(shù)為7次。設(shè)置傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為對(duì)照組，進(jìn)行對(duì)比。通過比較兩種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)信息重復(fù)率方面的差異，判斷出對(duì)礦山水工環(huán)地質(zhì)信息處理能力更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與結(jié)論

根據(jù)上述設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，采集7組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將兩種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)下的網(wǎng)絡(luò)信息重復(fù)率進(jìn)行對(duì)比，整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如下圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)信息重復(fù)率對(duì)比

通過圖1可得出如下的結(jié)論：本文開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信息重復(fù)率最高為13.89%，實(shí)驗(yàn)對(duì)照組為36.79%，開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信息重復(fù)率都在15%以下浮動(dòng)，具有明顯優(yōu)勢(shì)，證明了所開發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可操作性，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山水工環(huán)地質(zhì)信息的有效處理。

通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，所開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)其各項(xiàng)功能均可以滿足開發(fā)總體要求，可以廣泛應(yīng)用于礦山水工環(huán)地質(zhì)信息處理方面。

3 結(jié)束語

考慮到礦山水工環(huán)地質(zhì)信息必須與信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行科學(xué)連接的時(shí)代要求，因此對(duì)于礦山水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開發(fā)，是礦山水工環(huán)地質(zhì)研究領(lǐng)域的重大突破。必須堅(jiān)持以結(jié)合先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)為核心的前提條件，對(duì)礦山水工環(huán)地質(zhì)信息進(jìn)行自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)處理。通過對(duì)礦山水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，可以有效提高礦區(qū)水工環(huán)相關(guān)地質(zhì)工作的效率。

同時(shí)，通過本文研究得出，目前的礦山水工環(huán)地質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)仍處于發(fā)展階段，未來的發(fā)展趨勢(shì)必然向著水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警方面前進(jìn)。綜上所述，在實(shí)際礦山工程施工前要嚴(yán)格按照礦山水工環(huán)地質(zhì)要求，結(jié)合先進(jìn)水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)，精準(zhǔn)的對(duì)礦山水工環(huán)地質(zhì)進(jìn)行全面的勘查，從而保證礦山施工的順利進(jìn)行。