1、概述
近年來，以信息技術為代表的技術革命迅猛發展，信息和知識已成為當今社會發展的動力和經濟發展的基礎。“數字礦山”作為信息時代的必然產物，愈來愈在礦業開發、加工與利用過程中發揮出巨大作用。礦山活動具有三維空間特征和動態特征，特別是復雜的地質現象、生產過程等，需要三維才能對其作出定量化表達和逼真的描繪，才有助于企業提高生產管理和分析決策能力。
三維可視化系統集成數字孿生技術、三維可視化技術、物聯網技術和大數據分析技術等技術，通過對礦山實體進行數字化建模，將實際礦山的三維場景、生產過程、設備運行等數據在虛擬環境中進行實時映射，幫助管理人員更好地了解礦山生產情況和設備狀態，提高管理效率和安全性。
2、平臺特點
（1）數字孿生還原真實場景
集成地質、物探、鉆探、采掘、測量和水文監測等靜態與動態地質數據，構建三維實景透明地質模型，將實際礦山的三維場景、生產過程、設備運行等數據在虛擬環境中進行實時映射，真實復現設備外觀、結構、運轉詳情，通過利用數字孿生技術對礦山設備進行全生命周期管理，有效跟蹤設備運行狀況變化，助力礦山提升生產效率、安全性和環保水平。
（2）可視化監控
平臺利用三維可視化技術，將礦山的生產過程和設備運行狀態以三維模型的形式呈現出來，使得管理者和操作人員可以更加直觀地了解礦山的實時狀況，提高監控的效率和準確性。
（3）數據分析與智能化決策
智慧礦山三維可視化綜合管理平臺充分結合礦山安全監測的實際需求，利用GIS技術和虛擬仿真技術，實現井下人員、機器設備、環境等多源監測數據的采集、分析和集成，解決數字礦山建設中存在的信息孤島化問題，為礦山安全生產提供技術支持和輔助決策。同時，平臺能夠對各種監控系統的動態數據進行實時分析，對安全隱患進行超前預警提示，對不安全因素提前進行整改，同時對有危險性較大的區域進行重點監控，對無法避免的災變可以快速啟動相應的應急預案進行緊急救援，提高應急救援的響應速度。
3、系統架構
數字礦山三維可視化平臺包括數據采集層、數據處理層、三維建模層和可視化展示層四個部分。
??（1）數據采集層
負責采集礦山生產過程和設備狀態數據，通過傳感器、攝像頭等設備獲取數據，并將數據傳輸到數據處理層。
??（2）數據處理層
負責對采集到的數據進行處理、分析和存儲，通過數據挖掘、分析和機器學習等技術，提取出有價值的信息，為三維建模提供依據。
??（3）三維建模層
根據處理后的數據，利用計算機圖形學技術建立礦山的三維模型，再現礦山的地形地貌、井下開采過程、設備運行狀態等，為可視化展示提供基礎。
??（4）可視化展示層
將三維模型在可視化界面上進行展示，可通過多種終端設備進行訪問，例如PC、手機、平板等。同時支持多種交互方式，例如縮放、旋轉、平移等，以便用戶更好地觀察和理解礦山生產情況和設備狀態。
圖1?可視化平臺整體框架
4、系統功能
（1）礦區三維建模
三維建模是礦山可視化管理的基礎。通過采集礦區的地形地貌、地質構造、礦體賦存等數據，構建高精度的三維地質模型。該模型能夠直觀地展示礦區的整體布局、地形地貌以及礦體的空間分布，為后續的資源展示、開采監控等提供基礎數據支持。
圖2 礦區三維建模示意
（2）資源分布展示
在三維地質模型的基礎上，利用可視化技術展示礦體的資源分布情況。通過不同的顏色、透明度等方式，直觀地展示礦體的儲量、品位、分布范圍等信息，幫助管理人員全面了解礦山的資源狀況，為資源規劃和開采策略制定提供決策依據。
圖3 礦區資源分布展示示意
（3）設備運行管理
通過對礦山設備的運行狀態進行實時監測和數據采集，實現設備的三維可視化管理。可以實時顯示設備的位置、運行狀態、維護記錄等信息，提高設備的維護和管理效率，減少故障率和生產中斷。
圖4?礦區設備可視化展示示意
（4）三維漫游
三維漫游是礦井虛擬現實系統的主要功能，包括系統提供自動漫游和手動漫游兩種漫游瀏覽方式。
自動漫游：用戶可以通過自定義視點位置、視線方向、視點高度、俯仰角大小以及漫游速度任意進行三維場景自動漫游。
手動漫游：系統提供鼠標、鍵盤或游戲桿控制，實現三維場景的任意瀏覽。
圖5 井下三維可視化及其漫游
（5）車輛定位與人員定位
為保障礦山資產和人員工作安全，為各類工作車輛安裝車載GPS設備，將車輛和人員位置進行實時上傳，并在系統中生成運動軌跡。三維地圖中實現了人員和車輛的實時分布、歷史軌跡查詢和播放功能。
圖6?車輛定位與人員定位示意
（6）在線監控
在線監控可展示監控設備狀態以及礦山設備狀態，能夠實時展示各個區域的監控視頻，并且能夠對礦山環境進行監測。
圖7?在線監控示意
5、總結
智慧礦山三維可視化系統是實現礦山數字化、可視化和智能化的重要手段。通過建立數字孿生模型再現礦山生產過程和設備狀態信息，同時利用三維可視化技術直觀展示相關信息，可有效提高礦山生產效率和安全性。在建設過程中需要注意確保數據采集和處理的安全性和可靠性、提高三維建模的精度和展示效果以及加強與其他系統的集成等方面的問題。隨著技術的不斷進步和應用效果的逐步顯現，智慧礦山三維可視化系統的應用前景十分廣闊。
