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基于OpenGL的通风系统三维可视化实现_闫宁

基于OpenGL的通风系统三维可视化实现

闫 宁,郭 英,赵红泽

(11中国矿业大学(北京),北京 100083;

1

2

3

21兖矿集团有限公司南屯煤矿,山东邹城 273515;

31北京龙软科技发展有限公司,北京 100080)

摘 要:基于OpenGL图形库,利用粒子系统原理,实现了矿井通风线路的三维动态可视化显示,并对井下巷道的三维显示方法及通风系统线路的交互设置实现方法进行了分析并加以实现,取得很好的应用效果。

关键词:OpenGL;通风线路;粒子系统

中图分类号:TD724 文献标识码:B 文章编号:0253-2336(2006)02-0087-03

Achievementon3dimensionsvisualizationofventilationsystembaseonOpenGL

YANNing,GUOYing,ZHAOHong-ze

1

2

3

(1.BeijingCampus,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Beijing 100083,China;2.NantuenMine,YanzhouCoalMiningGroupCorporationLtd.,Zoucheng 273515,China;3.BeijingLongruanScienceandTechnologyDevelopmentCompanyLtd.,Beijing 100080,China)

1 概 述

通风系统是保证矿井日常正常生产的重要环节,而影响矿井通风系统的因素很多,并具有制约性和随机性,为保证通风系统正常工作,必须科学地设计和管理。所以,在生产过程中,涉及到巷道延伸、贯通等巷道施工,或通风系统的升级和优化改造,都会时常改变通风系统的供风线路。而目前,在生产矿井中,都是通过平面图上绘制通风线路,停留在二维阶段,具有反馈速度慢、线路查看复杂等缺陷。

三维可视化技术是近年发展起来的一种计算机技术,它融合了图形学、图像处理、数据库技术、计算机网络等其它相关领域技术,并且日渐成熟,正广泛用于各个行业。把三维可视化技术应用于矿井通风系统的显示,可以在矿井正常生产情况下或发生火灾等事故后,更加方便直观快速地分析井下通风系统的变化,减少人为的误差和不确定性。要实现通风系统线路的三维显示,需要解决以下几个问题,一是实现采掘平面图转换为采掘三维立体图;二是能动态显示通风线路的流动,加强可视化效果;三是能够方便地改变通风线路变动。目前在实际应用中国内外也取得了一些成果,但主要集中在矿井巷道和通风设施的三维可视化,及通风系统

的动态模拟和分析,譬如中国煤炭经济学院华臻和

[2]

范辉(2003)实现矿井巷道和通风设施数据的可视化;北京四维远见信息技术有限公司开发的

[3]

3D-CMVRS是面向煤矿井下可视化管理的3DGIS系统,可实现巷道内通风系统的动态模拟和分析;加拿大自然资源部CANMET采矿科学实验

[4]

室开发的3D-CANVENT提供对通风网络和通风设施位置的描述及通风立体图的绘制。这些软件的通风系统的风流线路都是提前生成,一旦巷道通风线路发生变化,用户则无法根据实际情况进行修改,因此其实际应用价值非常有限。

三维可视化经过长期的发展,涌现出了许多专业的图形软件包,目前以OpenGL应用最为广泛。OpenGL(OpenGraphicsLibrary)实际上是一种图形与硬件的接口,是一套三维图形处理库,它包括了120个图形函数,开发者可以用这些函数来建立三维模型和进行三维实时交互。OpenGL已被认为是高性能图形和交互式视景处理的标准,目前包括ATT公司UNIX软件实验室、IBM公司、DEC公司、SUN公司、HP公司、Microsoft公司和SGI公司在内的几家在计算机市场占领导地位的大公司都采用了OpenGL图形标准。值得一提的是,由于Microsoft公司在WindowsNT中提供OpenGL图形标准,OpenGL可以在微机中方便使用。鉴于此,

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