CN110751315B - 露天矿道路系统人机交互式选线方法、系统及控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种露天矿道路系统人机交互式选线方法、装置及控制器，属于道路设计技术领域。该方法通过获取露天坑内台阶矿岩量及其等效质心，根据道路中心线算法生成道路方案的基础上，计算各方案下矿岩运距，进而求得各方案矿岩运输功，最终判断和优选道路方案。本发明实施例可以采用计算机编程实现，通过输入采场边坡和道路等有关参数，实现坑内道路方案的自动生成，通过多方案评价指标输出，对露天矿坑内固定道路方案进行自动优选，从而确定最优方案，方便、快捷的解决了现有技术中选线随意性大、结果不科学不经济的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于道路设计技术领域，具体涉及一种露天矿道路系统人机交互式选线方法、系统及控制器。
背景技术
矿岩运输是露天开采中的关键性环节之一，其基建投资占总投资的40％～60％，运输成本占采矿成本的40％以上，因此运输方式的选择与运输系统优化在露天矿生产中有着举足轻重的作用，对减少露天矿基建投资、提高矿石产量、降低采矿成本、提高劳动生产率有着重要意义。为了适应特大型露天矿深部开采，目前世界上大型露天矿普遍采用150t～360t的矿用汽车开拓方式，汽车开拓运输工艺由于其灵活性，在现代露天采矿作业中优势愈发明显。因此，如何优化露天矿道路运输系统就显得尤为重要。
露天矿道路系统选线优化问题实际上表达的是在众多因素的综合考虑下，通过利用计算机优化技术实现大量方案自动生成和评价，在给定起点、终点之间寻找一个序列使道路空间总成本最小。这是一个十分复杂的问题，两点之间存在的道路空间走向方案无数，而且考虑的因素之间存在相互作用，相互制约。在道路选线优化设计中有两个关键因素为：搜索策略和计算总成本方法。在过去的几十年中，多类数学算法用于优化道路选线工作，包括遗传算法、粒子群算法、变分法、网格优化法以及动态规划法等。目前，道路系统优化研究基本上是已知起点和终点的多路径最优化求解。算法运行过程中以地表道路设计进行研究，而对露天开采境界内的道路系统选线问题：即沿境界终了边坡铺设，综合考虑道路参数(宽度、坡度、曲线半径)、矿岩空间赋存形态、运输经济性、地质不稳定区及道路折返线布置等限制条件的同时，找出从给定坑底到地表的最优路线的研究鲜有。
发明内容
为了解决露天矿采场内道路系统优化问题，本发明提供了一种露天矿道路系统人机交互式选线方法、系统及控制器。
本发明提供的技术方案如下：
一方面，一种露天矿道路系统人机交互式选线方法，包括：
根据矿床块体模型和开采境界三维DTM模型切割生成台阶分层矿岩边界线的图形数据库，获取每个台阶的矿岩等效质心和矿岩量；
根据道路参数和预设判断规则，计算并获取不同道路方案下所述道路的中心线，所述道路参数包括道路纵坡、缓坡段长度和转弯半径；
根据所述中心线、所述每个台阶的所述矿岩量及运距计算每种所述道路方案下的矿岩运输功；
判断所述运输功的大小，确定选线方案。
进一步可选地，所述计算并获取不同道路方案下的所述道路的中心线，包括：确定当前台阶；
判断所述当前台阶是否为最后一级台阶；
若不是所述最后一级台阶，则遍历所述当前台阶的参数组合，并判断所述遍历是否结束；
若所述遍历结束，则设置下一级所述台阶为当前台阶；
若所述遍历未结束，则将所述中心线延伸到下一级，并判断是否延伸至最后一级台阶，若否，则保存所述中心线。
进一步可选地，还包括：判断所述中心线是否满足预设要求；若是，则保持所述中心线。
进一步可选地，所述不同路径下的所述道路的中心线，包括：
确定所述中心线的起点和目标点；
根据所述起点和所述目标点，分别按照顺时针和逆时针方向获取所述中心线。
进一步可选地，所述根据矿床块体模型和开采境界三维DTM模型切割生成台阶分层矿岩边界线的图形数据库，获取每个台阶的矿岩等效质心和矿岩量，包括：
获取所述图形数据库；
依次遍历所述图形数据库，判断是否到达矿岩边界；
若是，则计算所述矿岩等效质心和所述矿岩量；
若否，则重复遍历所述图形数据库。
又一方面，一种露天矿道路系统人机交互式选线装置，包括：获取模块和处理模块；
所述获取模块，用于根据矿床块体模型和开采境界三维DTM模型切割生成台阶分层矿岩边界线的图形数据库，获取每个台阶的矿岩等效质心和矿岩量；
所述处理模块，用于根据道路参数和预设判断规则，计算并获取不同道路方案下的所述道路的中心线，所述道路参数包括道路纵坡、缓坡段长度和转弯半径；还用于根据所述中心线和所述矿岩量计算每种所述道路方案下的矿岩运输功；还用于判断所述运输功的大小，确定选线方案。
进一步可选地，所述获取模块，还用于获取单线条境界的弧线段，并将所述弧线段发送至所述处理模块；
所述处理模块，还用于接收所述弧线段。
进一步可选地，所述处理模块，还用于确定所述中心线的起点和目标点；根据所述起点和所述目标点，分别按照顺时针和逆时针方向获取所述中心线。
进一步可选地，所述获取模块，还用于获取所述图形数据库；
所述处理模块，还用于依次遍历所述图形数据库，判断是否到达矿岩边界；
若是，则计算所述矿岩等效质心和所述矿岩量；若否，则重复遍历所述图形数据库。
又一方面，一种控制器，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序，以实现上述任一项所述的露天矿道路系统人机交互式选线方法。
本发明实施例提供的露天矿道路系统人机交互式选线方法、系统及控制器，该方法根据矿床块体模型和开采境界三维DTM模型切割生成台阶分层矿岩边界线的图形数据库，获取每个台阶的矿岩等效质心和矿岩量；根据道路参数和预设判断规则，计算并获取不同道路方案下的道路的中心线，道路参数包括道路纵坡、缓坡段长度和转弯半径；根据中心线和矿岩量计算每种道路方案下的矿岩运输功；判断运输功的大小，确定选线方案。通过获取露天坑内台阶矿岩量及其等效质心，根据道路中心线算法生成道路方案的基础上，计算各方案下矿岩运距，进而求得各方案矿岩运输功，最终判断和优选道路方案。本发明实施例可以采用计算机编程实现，通过输入采场边坡与道路等的有关参数，实现坑内道路方案的自动生成，通过多方案评价指标输出，对露天矿坑内固定道路方案进行自动优选，从而确定最优方案，方便、快捷的解决了现有技术中选线随意性大、结果不科学不经济的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种露天矿道路系统人机交互式选线方法流程示意图；
图2为本发明实施例提供的各台阶矿岩等效质心与矿岩量计算流程示意图；图3为本发明实施例中露天采场台阶矿岩运距示意图；
图4为本发明实施例中道路中心线与台阶坡顶、坡底线空间关系；
图5为本发明实施例中道路缓坡段处理示意图；
图6为本发明实施例中的道理中心线绘制流程示意图；
图7为本发明实施例提供的道路多方案优选流程示意图；
图8为本发明实施例提供的一种露天矿道路系统人机交互式选线装置结构示意图；
图9为本发明实施例提供的控制器结构示意图；
图10为分层矿岩边界线图层命名示意图；
图11为台阶矿岩等效质心坐标及矿岩量获取结果示意图；
图12为道路中心线生成图；
图13道路多方案自动生成示意图；
图14为输出各方案运输功结果。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例一：
为了更加清楚地说明本实施例发明方法的过程和优点，本发明提供一种露天矿道路系统人机交互式选线方法。
图1为本发明实施例提供的一种露天矿道路系统人机交互式选线方法流程示意图。
请参阅图1，本发明实施例的方法可以包括以下步骤：
S11、根据矿床块体模型和开采境界三维DTM模型切割生成台阶分层矿岩边界线的图形数据库，获取每个台阶的矿岩等效质心和矿岩量。
具体地，选定需要进行道路设计的露天开采境界，根据矿床块体模型(或矿体实体模型)和开采境界三维模型切割生成台阶分层矿岩边界线，计算每个台阶的矿岩等效质心和矿岩量。
例如，根据矿床块体模型切割生成的台阶分层矿岩边界线，进行矿岩等效质心和矿岩量的计算。如，按照几何三角形结构，计算三角形等效质心，根据几何结构，定义坐标，原点的定义根据具体需求进行设定，此处不做具体限定。此时，三角形△A1A2A3顶点坐标为Ai(xi，yi)，(i＝1，2，3)，其等效质心坐标为：
其面积为：
将多边形划分成n个小区域(即n个小三角形)，计算出每个小区域面积为σ，等效质心为Gi(xgi，ygi)，则多边形等效质心点坐标为：
则，某台阶矿岩量计算公式如下：
M＝ρ*A*H (4)
其中：M为矿岩量，t；ρ为矿岩体重，t/m3；A为矿岩区域多边形面积，H为台阶高度。另外，根据台阶高度、初步开采境界及建立的矿床块体模型，采用Surpac软件的报表功能也可方便地实现境界内各台阶水平矿岩量数据自动输出。
S12、根据道路参数和预设判断规则，计算并获取不同道路方案下的道路的中心线，道路参数包括道路纵坡、缓坡段长度和转弯半径。
具体地，可以确定道路中心线的起点和目标点；根据起点和目标点，分别按照顺时针和逆时针方向获取中心线。优选地，在一些实施例中，本实施例选择采场总出入沟口为道路起点，目标点为坑底台阶水平。
S13、根据中心线和矿岩量计算每种道路方案下的矿岩运输功。
图3为本发明实施例中露天采场台阶矿岩运距示意图。
在获取到不同的中心线后，计算每种中心线下的矿岩运输功。具体地，矿岩运输功为矿岩运输量与运距的乘积。请参阅图3，在本实施例中，各台阶矿岩总运距由两部分组成，第一部分为台阶内水平运距S1，即台阶内矿岩等效质心点至该水平固定坑线起点的水平运距；第二部为台阶外终了边坡上固定坑线运距S2，即经终了境界边坡上固定坑线(包括台阶间斜坡段及缓和段)至采场总出入沟口的运距，即经终了境界边坡上固定坑线(包括台阶间斜坡段及缓和段)至采场总出入沟口的运距。各台阶矿岩量与相应台阶的总运距乘积为该台阶运输功，各台阶运输功之和为境界内的总运输功。
根据厂矿道路设计规范，当纵坡长度达到规定要求后，需设置一定长度的缓坡段，在露天境界内坑线施工过程中，下一台阶通往上一台阶时，该段道路通常设为连续纵坡，并在台阶水平设置水平缓坡段。
按照此布设方式，可得某台阶水平至总出入沟口的矿岩运距为：
式中：Lj——第j台阶水平至总出入沟口的总运距，m；
Ljx——第j台阶外终了边坡上固定坑线段运距，m；
Ljz——第j台阶内水平距离，m；
H0——总出入沟口所在台阶水平，m；
Hj——第j台阶水平标高，m；
i——道路纵坡，％；
Lhp——缓坡段长度，m；
h——台阶高度，m；
本实施例中，台阶内水平运距确定可以通过采用Surpac软件，按台阶标高切割形成台阶矿岩分层平面图，根据矿岩分层平面图、初步开采境界及运输系统规划线路，采用CAD二次开发语言Lisp编程来实现自动获取矿岩等效质心点并计算台阶内水平运距。
以台阶高度h将采场划分为n个台阶水平，从总出入沟口(标高H0)向下顺序编号，第j个台阶水平(标高Hj)的矿岩量分别为Mj矿、Mj岩。则第j台阶矿岩运输至总出入沟口的运输功为：
Qj＝Mj矿Lj矿+Mj岩Lj岩 (7)
则全境界内矿岩总运输功为：
S14、判断运输功的大小，确定选线方案。
在计算得到不同路径下的运输功后，比较各运输功的大小，选择运输功最小的道路方案为优选方案。
本发明实施例提供的露天矿道路系统人机交互式选线方法，该方法根据矿床块体模型和开采境界三维DTM模型切割生成台阶分层矿岩边界线的图形数据库，获取每个台阶的矿岩等效质心和矿岩量；根据道路参数和预设判断规则，计算并获取不同道路方案下的道路的中心线，道路参数包括道路纵坡、缓坡段长度和转弯半径；根据中心线和矿岩量计算每种道路方案下的矿岩运输功；判断运输功的大小，确定选线方案。通过获取露天坑内台阶矿岩量及其等效质心，根据道路中心线算法生成道路方案的基础上，计算各方案下矿岩运距，进而求得各方案矿岩运输功，最终判断和优选道路方案。本发明实施例可以采用计算机编程实现，通过输入采场边坡与道路等的有关参数，实现坑内道路方案的自动生成，通过多方案评价指标输出，对露天矿坑内固定道路方案进行自动优选，从而确定最优方案，方便、快捷的解决了现有技术中选线随意性大、结果不科学不经济的技术问题。
进一步地，在上述实施例的基础上，本发明实施例提供的方法中，根据矿床块体模型和开采境界三维DTM模型切割生成台阶分层矿岩边界线的图形数据库，获取每个台阶的矿岩等效质心和矿岩量，包括：获取图形数据库；依次遍历图形数据库，判断是否到达矿岩边界；若是，则计算矿岩等效质心和矿岩量；若否，则重复遍历图形数据库。
图2为本发明实施例提供的各台阶矿岩等效质心与矿岩量计算流程示意图。请参阅图2，优选地，根据矿岩体重、台阶高度，依次遍历图形数据库，判断所选参数是否为矿岩边界，如果是，则计算等效质心和矿岩量，若不是，则返回再次进行图形数据库的遍历。这样的设计，使得等效质心各个台阶的分界被准确发现，精确查找到每个台阶，并计算各台阶的等效质心和矿岩量。
进一步地，有些实施例中，本实施例可以计算边坡道路的中心线。
图4为本发明实施例中道路中心线与台阶坡顶、坡底线空间关系。
单线条开采境界其特点为一条等高线代表一个台阶，台阶之间无平台宽度表示，各台阶之间形成平滑的边坡曲面。单线条开采境界一般用于矿山的矿产资源开发利用方案或可行性研究阶段，可用于道路选线方案优化。
请参阅图4(a)，(a)为平面关系，假设道路中心线绘制顺序为由坡顶到坡底，直线为坡顶线；直线/>为坡底线；OR_pt为道路中心线已知点；pt为需计算的道路中心线未知点；deta为道路中心线偏移角度，则未知点pt的求解方法可以为：以on_pt为起点，往与坡顶线成deta方向延伸一定长度，求出直线/>与直线/>的交点pt。若交点pt在线段/>线段上，则进行坡线下一折线段的计算；若否，则计算线段/>与线段/>的交点，该交点即为道路中心线在该坡面线的上终点。由此可看出，得到deta的值，即可根据各点坐标计算出未知点pt的坐标点。
如图4(b)所示，为立面关系图，设台阶坡顶与坡底线距离的水平投影宽度为B，道路纵坡为ρ，台阶高度为H，道路中心线在平面的投影长度为L，则：
求解公式(9)，得出偏移角deta计算公式如下：
在本发明实施例提供的方法中，可以设置境界内矿岩总运输功为决策目标，实现多参数约束下的坑内三维道路系统多方案的自动优选。以Surpac或Whittle圈定获得并经人工简单处理后形成的初步开采境界为基础，进行露天境界上道路运输系统方案的优选。方案的优选以道路中心线为基础，在选线优化过程中，道路中心线可以设置多个参数变量，如道路生成方向、纵坡和缓坡坡长、坡度等。。
下面，以AutoCAD软件为基础，对本发明实施例提供的方法进行运用说明。
图形预处理：
按AutoCAD图层区分台阶及其矿岩线，从境界最高台阶水平往下依次命名图层名，图层名中以岩性代码区分矿、废石。
在“0”图层，画一条辅助直线，要求为：其起点在坑内部、终点在坑外部；以便程序识别境界线标高走势。
台阶矿岩等效质心及矿岩量计算：
在自动生成道路中心线方案之前，需计算各台阶矿岩等效质心及质量，供道路中心线生成后进行各方案运输功计算，根据上述图2所记载的流程，进行各台阶矿岩等效质心及质量的计算。
对道路缓坡段进行处理：
由于道路系统优化设计研究基于单线条境界，并不具备平台宽度等概念，只含有表示台阶坡顶或坡底的单台阶线，因此，需要定义缓和坡段的绘制方法。
图5为本发明实施例中道路缓坡段处理示意图。请参阅图5，两条实线为露天境界单线条台阶线，点划线为计算出的点P1所在台阶边坡上的道路中心线点，中心线末点P2在该台阶坡底线上。以P2点为圆心，以缓坡段长度为半径，计算出该圆与下一台阶境界线的交点，即视为该斜坡道在下一台阶的斜坡段的起点。
绘制道路中心线：
图6为本发明实施例中的道理中心线绘制流程示意图。
请参阅图6，计算和绘制道路中心线的步骤可以如下：
设置第一级台阶为当前台阶。判断当前台阶是否为最后一级台阶；若不是最后一级台阶，则遍历当前台阶的参数组合，并判断遍历是否结束。若遍历结束，则设置下一级台阶为当前台阶；若遍历未结束，则将中心线延伸到下一级，并判断是否延伸至最后一级台阶，若否，则判断中心线是否满足要求，在满足要求的情况下，保存中心线。在未延伸到最后一级台阶的情况下，还可以同时触发计算最短距离到最后一级台阶的中心线、计算最长距离到最后一级台阶的中心线，并判断目标点在最短和最长中心线范围内，若在范围内，则设置下一级台阶为当前台阶；若不在范围内，则继续遍历当前台阶的参数组合。
进行道路方案优选：
一些实施例中，在本实施例的设计过程中，在确定露天境界的道路起点出入沟口和坑底终点位置后，需要研究如何确保道路使之正好经过目标点位置，在经过目标点位置的各个方案中，判别道路的运输功，以及判断道路是否涉及地质危险区等。
在台阶坡面投影宽度和台阶高度确定的情况下，在设计道路时，可变的参数为道路纵坡和缓坡段长度。从道路起点到坑底边界线终点，遍历所有可能的参数组合，筛选出经过目标点的道路。同时，在遍历过程中将肯定不经过目标点的参数组合排除掉，以减少程序计算量。其中“参数组合”指由可能的道路纵坡值和缓坡段长度值进行排列组合得到的多种参数组合方案。
图7为本发明实施例提供的道路多方案优选流程示意图。
请参阅图7，在进行道路优选时，可以检查矿岩量，包括检查全局变量中是否保存了各台阶矿、岩等效质心和质量，并打印出结果。获取基本参数，包括台阶投影宽度、台阶高度。获取可变参数，包括台阶可选的坡度参数集合和可选的缓坡长度集合。获取坑线，包括海拔由高到底依次排列坑线。设置其他参数，包括道路中心线起点、目标点、目标点范围和道路进行方向。计算并绘制道路中心线，计算并比较运输功。
实施例二：
为了进一步对本发明技术方案作出解释说明，与上述方法实施例相适应，本发明实施例还提供一种装置。
图8为本发明实施例提供的一种露天矿道路系统人机交互式选线装置结构示意图。
请参阅图8，本发明实施例提供的一种露天坑内道路系统交互选线装置，包括：获取模块91和处理模块92；
获取模块，用于根据矿床块体模型和开采境界三维DTM模型切割生成台阶分层矿岩边界线的图形数据库，获取每个台阶的矿岩等效质心和矿岩量；
处理模块，用于根据道路参数和预设判断规则，计算并获取不同道路方案下的道路的中心线，道路参数包括道路纵坡、缓坡段长度和转弯半径；还用于根据中心线和矿岩量计算每种道路方案下的矿岩运输功；还用于判断运输功的大小，确定选线方案。
进一步地，获取模块，还用于获取单线条境界的弧线段；
处理模块，还用于接收弧线段。
进一步地，处理模块，还用于确定中心线的起点和目标点；根据起点和目标点，分别按照顺时针和逆时针方向获取中心线。
进一步地，获取模块，还用于获取道路参数和图形数据库；
处理模块，还用于依次遍历图形数据库，判断是否到达矿岩边界；
若是，则计算矿岩等效质心和矿岩量；若否，则重复遍历图形数据库。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
本发明实施例提供的露天矿道路系统人机交互式选线系统，根据矿床块体模型和开采境界三维DTM模型切割生成台阶分层矿岩边界线的图形数据库，获取每个台阶的矿岩等效质心和矿岩量；根据道路参数和预设判断规则，计算并获取不同道路方案下的道路的中心线，道路参数包括道路纵坡、缓坡段长度和转弯半径；根据中心线和矿岩量计算每种道路方案下的矿岩运输功；判断运输功的大小，确定选线方案。通过获取露天坑内台阶矿岩量及其等效质心，根据道路中心线算法生成道路方案的基础上，计算各方案下矿岩运距，进而求得各方案矿岩运输功，最终判断和优选道路方案。本发明实施例可以采用计算机编程实现，通过输入采场边坡与道路等的有关参数，实现坑内道路方案的自动生成，通过多方案评价指标输出，对露天矿坑内固定道路方案进行自动优选，从而确定最优方案，方便、快捷的解决了现有技术中选线随意性大、结果不科学不经济的技术问题。
实施例三：
为了进一步对本发明技术方案作出解释说明，与上述实施例的方法相适应，本发明还提供一种控制器。
图9为本发明实施例提供的控制器结构示意图。
请参阅图9，本发明实施例提供的一种控制器，包括存储器101和处理器102，存储器用于存储计算机程序，处理器用于执行计算机程序，以实现上述记载的任一项的露天矿道路系统人机交互式选线方法。
实施例四：
实施例四为根据本发明实施例记载的露天矿道路系统人机交互式选线方法，运用AutoCAD二次开发语言AutoLisp编写坑内道路系统交互式优化设计程序包，以某露天矿山为工程背景，验证本发明实施例提供的设计方法及实用性。
1)台阶矿岩量统计
在AutoCAD中导入各台阶矿岩边界线，从境界最高台阶水平往下依次命名矿岩线图层，如下图10所示。图10为分层矿岩边界线图层命名示意图。
输入程序命令“CAL_TRANS_WORK”，输入参数：矿石密度：2.63t/m3；岩石密度：2.7t/m3；台阶高度：15m。程序自动计算出各台阶矿岩等效质心和质量，如图11所示。图11为台阶矿岩等效质心坐标及质量结果显示示意图。
2)道路中心线生成
导入经线形处理后的单线条初步开采境界，将其放在“sidesteps”图层中。
输入程序命令“CAL_SLOPE_SHORTEST，按提示输入台阶水平投影宽5.46m、台阶垂直高度15m、道路纵坡度8％、缓坡段长度60。程序自动计算得出道路中心线和相关统计数据。图12为单线条境界线下的道路中心线生成图，图中标识出了以露天坑出入沟为起点，分别按顺时针(方案一)和逆时针(方案二)计算得出的道路中心线方案。
计算结果为逆时针方向(方案二)运输功为29105321.7t·km，顺时针方向(方案一)运输功为30196280.4t·km。由此可得出结论：在该参数下，按逆时针方向(方案二)设计的道路运输系统方案优于按顺时针方向的方案一。
3)道路多方案优选
图13道路多方案自动生成示意图，如图13，给定道路起点和目标点范围，台阶水平投影宽度5.46m、台阶高度15m，道路纵坡度设置为7％、8％、9％和10％，缓坡段长度设置为60m、65m、70m和75m。假设生成的道路方案终点与设置的目标点范围相差20以内满足要求。程序将筛选遍历所有能够从起点到目标点的道路中心线。图14为输出各方案运输功结果，参阅图14，得出有9个有效结果，据此判断，末点坐标为(x，y)＝(272.74，1179.99)的道路方案最优。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种露天矿道路系统人机交互式选线方法，其特征在于，包括：
根据矿床块体模型和开采境界三维DTM模型切割生成台阶分层矿岩边界线的图形数据库，获取每个台阶的矿岩等效质心和矿岩量；
根据道路参数和预设判断规则，计算并获取不同道路方案下的所述道路的中心线，所述道路参数包括道路纵坡、缓坡段长度和转弯半径；其中，所述计算并获取不同道路方案下的所述道路的中心线，包括：确定当前台阶；判断所述当前台阶是否为最后一级台阶；若不是所述最后一级台阶，则遍历所述当前台阶的参数组合，并判断所述遍历是否结束；若所述遍历结束，则设置下一级所述台阶为当前台阶；若所述遍历未结束，则将所述中心线延伸到下一级，并判断是否延伸至最后一级台阶，若否，则保存所述中心线；
根据所述中心线和所述矿岩量计算每种所述道路方案下的矿岩运输功；
判断所述运输功的大小，确定选线方案。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
判断所述中心线是否满足预设要求；
若是，则保持所述中心线。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不同路径下的所述道路的中心线，包括：
确定所述中心线的起点和目标点；
根据所述起点和所述目标点，分别按照顺时针和逆时针方向获取所述中心线。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据矿床块体模型和开采境界三维DTM模型切割生成台阶分层矿岩边界线的图形数据库，获取每个台阶的矿岩等效质心和矿岩量，包括：
获取所述图形数据库；
依次遍历所述图形数据库，判断是否到达矿岩边界；
若是，则计算所述矿岩等效质心和所述矿岩量；
若否，则重复遍历所述图形数据库。
5.一种露天矿道路系统人机交互式选线装置，其特征在于，包括：获取模块和处理模块；
所述获取模块，用于根据矿床块体模型和开采境界三维DTM模型切割生成台阶分层矿岩边界线的图形数据库，获取每个台阶的矿岩等效质心和矿岩量；
所述处理模块，用于根据道路参数和预设判断规则，计算并获取不同道路方案下的所述道路的中心线，所述道路参数包括道路纵坡、缓坡段长度和转弯半径；还用于根据所述中心线和所述矿岩量计算每种所述道路方案下的矿岩运输功；还用于判断所述运输功的大小，确定选线方案；其中，所述计算并获取不同道路方案下的所述道路的中心线，包括：确定当前台阶；判断所述当前台阶是否为最后一级台阶；若不是所述最后一级台阶，则遍历所述当前台阶的参数组合，并判断所述遍历是否结束；若所述遍历结束，则设置下一级所述台阶为当前台阶；若所述遍历未结束，则将所述中心线延伸到下一级，并判断是否延伸至最后一级台阶，若否，则保存所述中心线。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述获取模块，还用于获取单线条境界的弧线段，并将所述弧线段发送至所述处理模块；
所述处理模块，还用于接收所述弧线段。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理模块，还用于确定所述中心线的起点和目标点；根据所述起点和所述目标点，分别按照顺时针和逆时针方向获取所述中心线。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述获取模块，还用于获取所述图形数据库；
所述处理模块，还用于依次遍历所述图形数据库，判断是否到达矿岩边界；若是，则计算所述矿岩等效质心和所述矿岩量；若否，则重复遍历所述图形数据库。
9.一种控制器，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序，以实现权利要求1-4任一项所述的露天矿道路系统人机交互式选线方法。
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Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112581478A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-03-30 | 上海电机学院 | 基于质心的道路中心线提取方法 |
| CN112945196B (zh) * | 2021-01-27 | 2022-11-04 | 东北大学 | 一种基于点云数据的露天矿台阶线提取和边坡监测的方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2204720C2 (ru) * | 2001-07-23 | 2003-05-20 | Институт горного дела - Научно-исследовательское учреждение РАН | Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых и экскаваторно-бункерный перегрузочный пункт для его осуществления |
| CN105275471A (zh) * | 2015-11-09 | 2016-01-27 | 安徽马钢工程技术集团有限公司 | 一种确定露天矿山开采境界的方法 |
| CN105389447A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-03-09 | 西安建筑科技大学 | 基于空间块体模型的露天矿破碎站最优位置确定方法 |
| CN106202648A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-12-07 | 铁道第三勘察设计院集团有限公司 | 隧道洞口位置自动化比选的bim设计方法 |
| CN109284848A (zh) * | 2017-07-21 | 2019-01-29 | 黄甫 | 内排露天矿长远排土规划方法及计算系统 |
| CN110107299A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-08-09 | 王建鑫 | 露天煤矿采剥台阶与运输道路布置系统及方法及开采方法 |
| CN110119994A (zh) * | 2019-04-18 | 2019-08-13 | 江西理工大学 | 一种gis支持下的金属矿爆堆位移提取及预测方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130262045A1 (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-03 | Trimble Navigation Limited | Open pit mine designer |
| US9183742B2 (en) * | 2012-10-26 | 2015-11-10 | Xerox Corporation | Methods, systems and processor-readable media for optimizing intelligent transportation system strategies utilizing systematic genetic algorithms |
-
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2204720C2 (ru) * | 2001-07-23 | 2003-05-20 | Институт горного дела - Научно-исследовательское учреждение РАН | Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых и экскаваторно-бункерный перегрузочный пункт для его осуществления |
| CN105275471A (zh) * | 2015-11-09 | 2016-01-27 | 安徽马钢工程技术集团有限公司 | 一种确定露天矿山开采境界的方法 |
| CN105389447A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-03-09 | 西安建筑科技大学 | 基于空间块体模型的露天矿破碎站最优位置确定方法 |
| CN106202648A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-12-07 | 铁道第三勘察设计院集团有限公司 | 隧道洞口位置自动化比选的bim设计方法 |
| CN109284848A (zh) * | 2017-07-21 | 2019-01-29 | 黄甫 | 内排露天矿长远排土规划方法及计算系统 |
| CN110119994A (zh) * | 2019-04-18 | 2019-08-13 | 江西理工大学 | 一种gis支持下的金属矿爆堆位移提取及预测方法 |
| CN110107299A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-08-09 | 王建鑫 | 露天煤矿采剥台阶与运输道路布置系统及方法及开采方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 杨彪 ; 罗周全 ; 陆广 ; 张旭芳 ; 鹿浩 ; .基于三维仿真和动态评估的露天矿采剥顺序优化.科技导报.2011,(第08期),第54-57页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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