CN113673113B - 基于GIS系统和modelica数字化建模的仿真方法以及相关装置 - Google Patents
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- CN113673113B CN113673113B CN202111001204.3A CN202111001204A CN113673113B CN 113673113 B CN113673113 B CN 113673113B CN 202111001204 A CN202111001204 A CN 202111001204A CN 113673113 B CN113673113 B CN 113673113B
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Abstract
本申请公开了一种基于GIS系统和modelica数字化建模的仿真方法以及相关装置。该方法包括基于GIS系统中储存的数字化信息，通过modelica数字化建模得到矿山模型，其中所述矿山模型至少包括矿山的三维模型，所述矿山的三维模型用于作为仿真过程中的预设约束条件；根据矿山的传感器采集的数据、矿山的结构力学数据、所述矿山的三维模型进行数字化建模得到预设仿真模型；通过将所述矿山的传感器采集的数据输入所述预设仿真模型，得到数字孪生矿山系统。本申请解决了在当前系统中无法通过仿真的方式得到有效救援方案的技术问题。通过本申请基于数字孪生矿山系统在地下矿山灾难发生时提供救援分析预测。
Description
技术领域
本申请涉及软件工程、矿山救援领域，具体而言，涉及一种基于GIS系统和modelica数字化建模的仿真方法以及相关装置。
背景技术
我国矿产资源的供给压力日益增大，矿山资源开采逐渐由浅部转向深部，开采过程中面临着高温、高地应力、高井深等因素带来的诸多挑战，岩爆、冒顶片帮、有毒有害气体突出、透水、火灾等灾害隐患严重影响着矿山的生产安全，构建完善的矿山安全监控及应急救援保障体系是当务之急。
相关技术中，当发生矿山塌方或者爆炸时，很多巷道会坍塌，大量传感器被毁，数据无法采集。从而无法对矿山的灾难情况仿真出井下可能的状态，进一步影响到无法形成有效地救援解决方案。
针对相关技术中缺乏有效地通过仿真的方式得到救援方案的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种基于GIS系统和modelica数字化建模的仿真方法以及相关装置，以解决缺乏有效地通过仿真的方式得到救援方案的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种基于GIS系统和modelica数字化建模的仿真方法。用于矿山救援。
根据本申请的基于GIS系统和modelica数字化建模的仿真方法包括：基于GIS系统中储存的数字化信息，通过modelica数字化建模得到矿山模型，其中所述矿山模型至少包括矿山的三维模型，所述矿山的三维模型用于作为仿真过程中的预设约束条件；根据矿山的传感器采集的数据、矿山的结构力学数据、所述矿山的三维模型进行数字化建模得到预设仿真模型，其中所述预设仿真模型基于modelica进行的建模和仿真；通过将所述矿山的传感器采集的数据输入预设仿真模型，得到数字孪生矿山系统。
进一步地，所述通过将所述矿山的传感器采集的数据输入预设仿真模型，得到数字孪生矿山系统之后，还包括：基于矿山事故的灾害类型信息以及灾害发生区域范围信息，通过所述数字孪生矿山系统仿真出所述矿山事故发生时的主要灾害以及次生灾害。
进一步地，所述通过将所述矿山的传感器采集的数据输入预设仿真模型，得到数字孪生矿山系统包括：所述矿山的传感器采集的数据至少包括如下之一：温度、二氧化碳、温度、有害气体、压力；通过将所述矿山的传感器采集的温度、二氧化碳、温度、有害气体、压力任一一种或多种数据输入预设仿真模型；通过在所述预设仿真模型进行的建模和仿真，得到数字孪生矿山系统。
进一步地，所述基于GIS系统中储存的数字化信息，通过modelica数字化建模得到矿山模型，其中所述矿山模型至少包括矿山的三维模型，所述矿山的三维模型用于作为仿真过程中的预设约束条件包括：所述基于GIS系统中储存的数字化信息至少包括如下之一：矿山的位置信息、矿山的地理信息、矿山的传感器信息；基于GIS系统中储存的所述位置信息、所述地理信息、所述传感器信息，通过modelica对所述位置信息、所述地理信息、所述传感器信息进行数字化建模得到矿山模型。
进一步地，所述根据矿山的传感器采集的数据、矿山的结构力学数据、所述矿山的三维模型进行数字化建模得到预设仿真模型，其中所述预设仿真模型基于modelica进行的建模和仿真包括：根据矿山的传感器采集的温度监测系统数据、二氧化碳监测系统数据、温度监测系统数据、有害气体监测系统数据、压力监测系统数据中的任一一种或多种物理状态数据、矿山的结构力学数据以及所述矿山的三维模型，进行所述传感器以及所述物理状态数据的数字化建模得到预设仿真模型。
进一步地，所述根据矿山的传感器采集的数据、矿山的结构力学数据、所述矿山的三维模型进行数字化建模得到预设仿真模型，其中所述预设仿真模型基于modelica进行的建模和仿真包括：根据矿山的传感器采集的数据、矿山中各地层、岩石、巷道的结构力学数据、所述矿山的三维模型，进行所述矿山的支撑系统工作状态的数字化建模得到预设仿真模型。
进一步地，所述通过将所述矿山的传感器采集的数据输入预设仿真模型，得到数字孪生矿山系统之后，还包括：基于矿山事故的人员位置信息以及灾害发生区域范围信息，通过所述数字孪生矿山系统仿真出所述矿山事故发生时的主要灾害或者次生灾害对人员生存情况的影响程度，生成辅助救援报告。
为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种基于GIS系统和modelica数字化建模的仿真装置，用于矿山救援。
根据本申请的基于GIS系统和modelica数字化建模的仿真装置包括：数据库模块，用于基于GIS系统中储存的数字化信息，通过modelica数字化建模得到矿山模型，其中所述矿山模型至少包括矿山的三维模型，所述矿山的三维模型用于作为仿真过程中的预设约束条件；模型仿真模块，用于根据矿山的传感器采集的数据、矿山的结构力学数据、所述矿山的三维模型进行数字化建模得到预设仿真模型，其中所述预设仿真模型基于modelica进行的建模和仿真；数字孪生模块，用于通过将所述矿山的传感器采集的数据输入预设仿真模型，得到数字孪生矿山系统。
为了实现上述目的，根据本申请的又一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述方法。
为了实现上述目的，根据本申请的再一方面，提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述的方法。
在本申请实施例中基于GIS系统和modelica数字化建模的仿真方法以及相关装置，采用基于GIS系统中储存的数字化信息，通过modelica数字化建模得到矿山模型的方式，通过根据矿山的传感器采集的数据、矿山的结构力学数据、所述矿山的三维模型进行数字化建模得到预设仿真模型，达到了通过将所述矿山的传感器采集的数据输入预设仿真模型，得到数字孪生矿山系统的目的，从而实现了基于数字孪生矿山系统在地下矿山灾难发生时提供救援分析预测的技术效果，进而解决缺乏有效地通过仿真的方式得到救援方案的技术问题。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例的基于GIS系统和modelica数字化建模的仿真方法系统架构示意图；
图2是根据本申请实施例的基于GIS系统和modelica数字化建模的仿真方法流程示意图；
图3是根据本申请实施例的基于GIS系统和modelica数字化建模的仿真装置结构示意图；
图4是根据本申请优选实施例的基于GIS系统和modelica数字化建模的仿真方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
发明人研究时发现，由于矿山资源开采逐渐由浅部转向深部，所以在开采过程中面临着高温、高地应力、高井深等因素带来的诸多挑战。此外，岩爆、冒顶片帮、有毒有害气体突出、透水、火灾等灾害隐患严重影响着矿山的生产安全,构建完善的矿山安全监控及应急救援保障体系是当务之急。
但是，矿山工程是一种非常复杂的系统工程，数据具有典型的多源、异构特征，其空间数据格式不一、结构复杂，可以将多源空间数据都集成在以三维GIS为基础的孪生矿山中。
而在地下矿山发生塌方、透水、爆炸、有害气体泄漏等重大灾害时，由于传感器受损，故无法在短时间内通过其他方式，了解到地下矿山灾害发生后的情况。所以对被困井下的矿工的救援工作，也很难有针对性。
本申请实施例中的方法基于三维GIS为基础的孪生矿山系统，对矿山的灾难情况进行仿真运算，能仿真出井下可能的状态。从而在地下矿山灾难发生时提供一种或多种可能的救援解决方案。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如图1所示，矿山区域100、后台服务器200于基于地理信息系统和modelica仿真的方法，将GIS系统中的位置信息、地理信息、传感器信息等，通过modelica进行建模，利用modelica能进行非因果运算和复杂系统虚拟仿真测试的优势，实现了在矿难发生时，对井下可能的情况进行仿真技术，为地下矿山事故发生时，提供有效地救援解决方案。此外，还包括：矿山工作人员10、远程工作人员20。所述远程工作人员20通过模型仿真得到的救援方案对所述矿山工作人员10实施有效地救援。
如图2所示，该方法可用于矿山救援，其具体包括如下的步骤S201至步骤S203：
步骤S201，基于GIS系统中储存的数字化信息，通过modelica数字化建模得到矿山模型，其中所述矿山模型至少包括矿山的三维模型，所述矿山的三维模型用于作为仿真过程中的预设约束条件；
步骤S202，根据矿山的传感器采集的数据、矿山的结构力学数据、所述矿山的三维模型进行数字化建模得到预设仿真模型，其中所述预设仿真模型基于modelica进行的建模和仿真；
步骤S203，通过将所述矿山的传感器采集的数据输入所述预设仿真模型，得到数字孪生矿山系统。
从以上的描述中，可以看出，本申请实现了如下技术效果：
采用基于GIS系统中储存的数字化信息，通过modelica数字化建模得到矿山模型的方式，通过根据矿山的传感器采集的数据、矿山的结构力学数据、所述矿山的三维模型进行数字化建模得到预设仿真模型，达到了通过将所述矿山的传感器采集的数据输入预设仿真模型，得到数字孪生矿山系统的目的，从而实现了基于数字孪生矿山系统在地下矿山灾难发生时提供救援分析预测的技术效果，进而解决缺乏有效地通过仿真的方式得到救援方案的技术问题。
上述步骤S201中可以基于GIS系统中储存的数字化信息，首先通过modelica数字化建模得到矿山模型。可以理解，在所述基于GIS系统中储存的所述位置信息、所述地理信息、所述传感器信息。
作为一种可选地实施方式，所述矿山的三维模型用于作为仿真过程中的预设约束条件，通过所述预设约束条件可以在仿真过程满足相关的仿真条件以及仿真过程。可以理解，对于预设约束条件是指仿真过程中通过矿山的三维模型作为相关的条件约束。
作为一种优选地实施方式，所述矿山模型至少包括矿山的三维模型。所述矿山的三维模型，不涉及空气动力学、流体力学等有限元计算场景。
上述步骤S202中可以进一步根据矿山的传感器采集的多种传感器的数据、公知的/理论的矿山的结构力学数据、在矿山模型汇总的所述矿山的三维模型进行数字化建模得到预设仿真模型。
作为一种优选地实施方式，预设仿真模型基于modelica进行的建模，得到相关的模型。
作为一种优选地实施方式，预设仿真模型基于modelica进行的仿真，得到相应的数据仿真结果。
上述步骤S203中通过将所述矿山的传感器采集的实时更新的监测数据输入到预设仿真模型，得到数字孪生矿山系统。
作为一种可选地实施方式，所述数字孪生矿山系统利用modelica能进行非因果运算、复杂系统虚拟仿真测试的优势，实现了在矿难发生时，对井下可能的情况进行仿真。
作为一种优选地实施方式，所述预设仿真模型能够仿真出矿山主要支撑系统的工作状态。
作为本实施例中的优选，所述通过将所述矿山的传感器采集的数据输入预设仿真模型，得到数字孪生矿山系统之后，还包括：基于矿山事故的灾害类型信息以及灾害发生区域范围信息，通过所述数字孪生矿山系统仿真出所述矿山事故发生时的主要灾害以及次生灾害。
具体实施时，通常在矿山灾难发生时，可以确定灾害的类型并且可以确定发生主要灾害发生地的区域范围，通过所述数字孪生矿山系统仿真出所述矿山事故发生时的主要灾害以及次生灾害，为救援提供有效地帮助或者支持。
作为本实施例中的优选，所述通过将所述矿山的传感器采集的数据输入预设仿真模型，得到数字孪生矿山系统包括：所述矿山的传感器采集的数据至少包括如下之一：温度、二氧化碳、温度、有害气体、压力；通过将所述矿山的传感器采集的温度、二氧化碳、温度、有害气体、压力任一一种或多种数据输入预设仿真模型；通过在所述预设仿真模型进行的建模和仿真，得到数字孪生矿山系统。
具体实施时，由于在所述矿山上安装有很多传感器数据，可以针对每一种传感器数据进行建模。
比如，对于矿山压力监测系统，会有回采工作面支架作阻力检测、巷道顶板下沉量监测、锚杆载荷应力检测、岩层/煤层内部的应力/钻孔应力检测等信息。
此外，矿山也有温度、二氧化碳、温度、有害气体等监测系统，可以通过也使用modelica对该些传感器以及其监控的物理状态信息进行建模。
作为本实施例中的优选，所述基于GIS系统中储存的数字化信息，通过modelica数字化建模得到矿山模型，其中所述矿山模型至少包括矿山的三维模型，所述矿山的三维模型用于作为仿真过程中的预设约束条件包括：所述基于GIS系统中储存的数字化信息至少包括如下之一：矿山的位置信息、矿山的地理信息、矿山的传感器信息；基于GIS系统中储存的所述位置信息、所述地理信息、所述传感器信息，通过modelica对所述位置信息、所述地理信息、所述传感器信息进行数字化建模得到矿山模型。
具体实施时，对于现在矿山中有各种信息包括但不限于：矿山模型、遥感影像、图形空间数据、属性数据以及监测监控数据，这些数据都统一组织与管理在GIS系统中。所以基于基于GIS系统中储存的数字化信息中的矿山的位置信息、矿山的地理信息、矿山的传感器信息，通过modelica对所述位置信息、所述地理信息、所述传感器信息进行数字化建模得到矿山模型。
进一步，可以采用modelica技术GIS底层数据、监测信息进行建模,构建矿山模型，包括开采环境模型、传感器设备模型、生产设备模型等。
优选地，对于其中的三维模型是矿山上最重要的模型信息，针对矿山的三维模型，仅将三维信息作为系统的约束条件。原因在于：由于modelica语言的图灵完备特性，可以使用modelica来描述这些三维信息，将其作为系统仿真的约束条件。
作为本实施例中的优选，所述根据矿山的传感器采集的数据、矿山的结构力学数据、所述矿山的三维模型进行数字化建模得到预设仿真模型，其中所述预设仿真模型基于modelica进行的建模和仿真包括：根据矿山的传感器采集的温度监测系统数据、二氧化碳监测系统数据、温度监测系统数据、有害气体监测系统数据、压力监测系统数据中的任一一种或多种物理状态数据、矿山的结构力学数据以及所述矿山的三维模型，进行所述传感器以及所述物理状态数据的数字化建模得到预设仿真模型。
具体实施时，在建立完成预设仿真模型即modelica模型后，将各传感器数据作为modelica模型的输入，以此为基础来进行系统的仿真计算，此时建立了一个完整的数字孪生矿山系统。
作为本实施例中的优选，所述根据矿山的传感器采集的数据、矿山的结构力学数据、所述矿山的三维模型进行数字化建模得到预设仿真模型，其中所述预设仿真模型基于modelica进行的建模和仿真包括：根据矿山的传感器采集的数据、矿山中各地层、岩石、巷道的结构力学数据、所述矿山的三维模型，进行所述矿山的支撑系统工作状态的数字化建模得到预设仿真模型。
具体实施时，根据矿山的传感器采集的数据、矿山中各地层、岩石、巷道的结构力学数据、所述矿山的三维模型是指：对矿山中各地层、岩石、巷道等的结构力学信息，进行modelica建模，模型中写入他们的温度、强度、刚度、疲劳、屈曲分析等结构性数据。最后，能仿真出矿山主要支撑系统的工作状态。
作为本实施例中的优选，所述通过将所述矿山的传感器采集的数据输入预设仿真模型，得到数字孪生矿山系统之后，还包括：基于矿山事故的人员位置信息以及灾害发生区域范围信息，通过所述数字孪生矿山系统仿真出所述矿山事故发生时的主要灾害或者次生灾害对人员生存情况的影响程度，生成辅助救援报告。
具体实施时，针对于矿山事故的人员位置信息以及灾害发生区域范围信息的有限的灾难信息，利用modelica进行虚拟试验的能力，仿真计算出矿山的主要灾难和次生灾难的情况，从而找出最符合现有观测状态的一种或者几种，结合矿难发生时，结合人员的位置信息通过所述数字孪生矿山系统仿真出所述矿山事故发生时的主要灾害或者次生灾害对人员生存情况的影响程度，生成辅助救援报告。
通过上述步骤，基于GIS系统和modelica仿真技术，面对地下矿山灾难发生时，现有技术手段的局限性提供了有效的矿山灾难救援解决方案。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
根据本申请实施例，还提供了一种用于实施上述方法的基于GIS系统和modelica数字化建模的仿真装置，如图3所示，该装置，用于矿山救援，包括：
数据库模块301，用于基于GIS系统中储存的数字化信息，通过modelica数字化建模得到矿山模型，其中所述矿山模型至少包括矿山的三维模型，所述矿山的三维模型用于作为仿真过程中的预设约束条件；
模型仿真模块302，用于根据矿山的传感器采集的数据、矿山的结构力学数据、所述矿山的三维模型进行数字化建模得到预设仿真模型，其中所述预设仿真模型基于modelica进行的建模和仿真；
数字孪生模块303，用于通过将所述矿山的传感器采集的数据输入所述预设仿真模型，得到数字孪生矿山系统。
在所述数据库模块301中可以基于GIS系统中储存的数字化信息，首先通过modelica数字化建模得到矿山模型。可以理解，在所述基于GIS系统中储存的所述位置信息、所述地理信息、所述传感器信息。
作为一种可选地实施方式，所述矿山的三维模型用于作为仿真过程中的预设约束条件，通过所述预设约束条件可以在仿真过程满足相关的仿真条件以及仿真过程。
作为一种优选地实施方式，所述矿山模型至少包括矿山的三维模型。所述矿山的三维模型，不涉及空气动力学、流体力学等有限元计算场景。
在所述模型仿真模块302中可以进一步根据矿山的传感器采集的多种传感器的数据、公知的/理论的矿山的结构力学数据、在矿山模型汇总的所述矿山的三维模型进行数字化建模得到预设仿真模型。
作为一种优选地实施方式，预设仿真模型基于modelica进行的建模，得到相关的模型。
作为一种优选地实施方式，预设仿真模型基于modelica进行的仿真，得到相应的数据仿真结果。
在所述数字孪生模块303中通过将所述矿山的传感器采集的实时更新的监测数据输入到预设仿真模型，得到数字孪生矿山系统。
作为一种可选地实施方式，所述数字孪生矿山系统利用modelica能进行非因果运算、复杂系统虚拟仿真测试的优势，实现了在矿难发生时，对井下可能的情况进行仿真。
作为一种优选地实施方式，所述预设仿真模型能够仿真出矿山主要支撑系统的工作状态。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本申请的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本申请不限制于任何特定的硬件和软件结合。
为了更好的理解上述基于GIS系统和modelica数字化建模的仿真方法流程，以下结合优选实施例对上述技术方案进行解释说明，但不用于限定本发明实施例的技术方案。
本申请实施例中的基于GIS系统和modelica数字化建模的仿真方法，基于GIS系统中的位置信息、地理信息、传感器信息等，通过modelica技术进行建模，利用modelica能进行非因果运算和复杂系统虚拟仿真测试的优势，实现了在矿难发生时，对井下可能的情况进行仿真技术，为地下矿山灾难发生时，提供一种科学、有效、快速的救援解决方案。
如图4所示，是本申请实施例中基于GIS系统和modelica数字化建模的仿真方法的流程示意图，实现的具体过程包括如下步骤：
步骤S2001，所述基于GIS系统中储存的数字化信息至少包括如下之一：矿山的位置信息、矿山的地理信息、矿山的传感器信息；
步骤S2002，基于GIS系统中储存的所述位置信息、所述地理信息、所述传感器信息，通过modelica对所述位置信息、所述地理信息、所述传感器信息进行数字化建模得到矿山模型；
步骤S201，基于GIS系统中储存的数字化信息，通过modelica数字化建模得到矿山模型，其中所述矿山模型至少包括矿山的三维模型，所述矿山的三维模型用于作为仿真过程中的预设约束条件；
采用modelica技术GIS底层数据、监测信息进行建模,构建矿山模型。包括开采环境模型、传感器设备模型、生产设备模型等。其中，三维模型是矿山上最重要的模型信息，针对矿山的三维模型，由于此处不涉及空气动力学、流体力学等有限元计算场景，仅将三维信息作为系统的约束条件；由于modelica语言的图灵完备特性，使用modelica来描述这些三维信息，将其作为系统仿真的约束条件。
步骤S2021，所述矿山的传感器采集的数据至少包括如下之一：温度、二氧化碳、温度、有害气体、压力；
矿山上有很多传感器数据，比如矿山压力监测系统中，会有回采工作面支架作阻力检测、巷道顶板下沉量监测、锚杆载荷应力检测、岩层(煤层)内部应力(钻孔应力)检测等信息；矿山也有温度、二氧化碳、温度、有害气体等监测系统，也使用modelica对这些传感器以及其监控的物理状态信息进行建模。
此外，还需要对矿山中各地层、岩石、巷道等的结构力学信息，进行modelica建模，模型中写入他们的温度、强度、刚度、疲劳、屈曲分析等结构性数据，这样，能仿真出矿山主要支撑系统的工作状态。
步骤S2022，通过将所述矿山的传感器采集的温度、二氧化碳、温度、有害气体、压力任一一种或多种数据输入预设仿真模型；
步骤S2023，通过在所述预设仿真模型进行的建模和仿真，得到数字孪生矿山系统；
步骤S202，根据矿山的传感器采集的数据、矿山的结构力学数据、所述矿山的三维模型进行数字化建模得到预设仿真模型，其中所述预设仿真模型基于modelica进行的建模和仿真；
步骤S203，通过将所述矿山的传感器采集的数据输入所述预设仿真模型，得到数字孪生矿山系统；
步骤S204，基于矿山事故的灾害类型信息以及灾害发生区域范围信息，通过所述数字孪生矿山系统仿真出所述矿山事故发生时的主要灾害以及次生灾害；
步骤S205，基于矿山事故的人员位置信息以及灾害发生区域范围信息，通过所述数字孪生矿山系统仿真出所述矿山事故发生时的主要灾害或者次生灾害对人员生存情况的影响程度，生成辅助救援报告。
建立完成modelica模型后，将各传感器数据作为modelica模型的输入，以此为基础来进行系统的仿真计算，此时即建立了一个完整的数字孪生矿山系统。基于有限的事故信息，利用modelica进行虚拟试验的能力，仿真计算出矿山的主要事故和次生事故的情况；找出最符合现有观测状态的几种，结合矿难发生时矿山工作人员的位置信息，计算出工作人员生存情况，将此信息作为进一步救援的参考。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于GIS系统和modelica数字化建模的仿真方法，其特征在于，用于矿山救援，所述方法包括：
基于GIS系统中储存的数字化信息，通过modelica数字化建模得到矿山模型，其中所述矿山模型至少包括矿山的三维模型，所述矿山的三维模型用于作为仿真过程中的预设约束条件；
根据矿山的传感器采集的数据、矿山的结构力学数据、所述矿山的三维模型进行数字化建模得到预设仿真模型，其中所述预设仿真模型基于modelica进行的建模和仿真；
通过将所述矿山的传感器采集的数据输入所述预设仿真模型，得到数字孪生矿山系统。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过将所述矿山的传感器采集的数据输入预设仿真模型，得到数字孪生矿山系统之后，还包括：
基于矿山事故的灾害类型信息以及灾害发生区域范围信息，通过所述数字孪生矿山系统仿真出所述矿山事故发生时的主要灾害以及次生灾害。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过将所述矿山的传感器采集的数据输入预设仿真模型，得到数字孪生矿山系统包括：
所述矿山的传感器采集的数据至少包括如下之一：温度、二氧化碳、有害气体、压力；
通过将所述矿山的传感器采集的温度、二氧化碳、有害气体、压力任一一种或多种数据输入预设仿真模型；
通过在所述预设仿真模型进行的建模和仿真，得到数字孪生矿山系统。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于GIS系统中储存的数字化信息，通过modelica数字化建模得到矿山模型，其中所述矿山模型至少包括矿山的三维模型，所述矿山的三维模型用于作为仿真过程中的预设约束条件包括：
所述基于GIS系统中储存的数字化信息至少包括如下之一：矿山的位置信息、矿山的地理信息、矿山的传感器信息；
基于GIS系统中储存的所述位置信息、所述地理信息、所述传感器信息，通过modelica对所述位置信息、所述地理信息、所述传感器信息进行数字化建模得到矿山模型。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据矿山的传感器采集的数据、矿山的结构力学数据、所述矿山的三维模型进行数字化建模得到预设仿真模型，其中所述预设仿真模型基于modelica进行的建模和仿真包括：
根据矿山的传感器采集的温度监测系统数据、二氧化碳监测系统数据、有害气体监测系统数据、压力监测系统数据中的任一一种或多种物理状态数据、矿山的结构力学数据以及所述矿山的三维模型，进行所述传感器以及所述物理状态数据的数字化建模得到预设仿真模型。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据矿山的传感器采集的数据、矿山的结构力学数据、所述矿山的三维模型进行数字化建模得到预设仿真模型，其中所述预设仿真模型基于modelica进行的建模和仿真包括：
根据矿山的传感器采集的数据、矿山中各地层、岩石、巷道的结构力学数据、所述矿山的三维模型，进行所述矿山的支撑系统工作状态的数字化建模得到预设仿真模型。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过将所述矿山的传感器采集的数据输入预设仿真模型，得到数字孪生矿山系统之后，还包括：
基于矿山事故的人员位置信息以及灾害发生区域范围信息，通过所述数字孪生矿山系统仿真出所述矿山事故发生时的主要灾害或者次生灾害对人员生存情况的影响程度，生成辅助救援报告。
8.一种基于GIS系统和modelica数字化建模的仿真装置，其特征在于，用于矿山救援，所述装置包括：
数据库模块，用于基于GIS系统中储存的数字化信息，通过modelica数字化建模得到矿山模型，其中所述矿山模型至少包括矿山的三维模型，所述矿山的三维模型用于作为仿真过程中的预设约束条件；
模型仿真模块，用于根据矿山的传感器采集的数据、矿山的结构力学数据、所述矿山的三维模型进行数字化建模得到预设仿真模型，其中所述预设仿真模型基于modelica进行的建模和仿真；
数字孪生模块，用于通过将所述矿山的传感器采集的数据输入所述预设仿真模型，得到数字孪生矿山系统。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求1至7任一项所述的方法。
10.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述权利要求1至7任一项所述的方法。
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| WO2016019748A1 (zh) * | 2014-08-07 | 2016-02-11 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种基于地理信息系统的矿山安全管理方法及装置 |
| CN111210359A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-29 | 中国矿业大学(北京) | 面向智能矿山场景的数字孪生演化机理及方法 |
| CN111862323A (zh) * | 2020-07-08 | 2020-10-30 | 北京科技大学 | 多元孕灾数字孪生智能感知辨识预警系统及方法 |
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2021
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 矿山安全三维仿真平台的设计与实现;张元生;张宣;刘冠洲;;金属矿山(第09期);165-169页 * |
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