Смешанная реальность в горнодобывающей отрасли
Полное название статьи: «Технология смешанной реальности в горнодобывающей отрасли»
Горная промышленность является важнейшим базовым сектором любой страны. Она включает в себя многие отрасли: начиная от поиска и разведки полезных ископаемых, их добычи и переработки и заканчивая выпуском готовой продукции. Как и другие экономически и стратегически важные отрасли, горнодобывающая сфера нуждается в использовании современных, инновационных технологий и их постоянном совершенствовании.
Благодаря совместному сотрудничеству компаний HoloGroup и MICROMINE Russia, был сделан первый шаг по внедрению технологии смешанной реальности в горнодобывающую отрасль.
Смешанная реальность (англ. Mixed reality), иногда встречается термин гибридная реальность — является результатом объединения реального пространства и виртуальных голограмм.
Устройство, которое позволяет транслировать голограммы проекта, выполненного в горно-геологической среде Micromine, — очки HoloLens. Необходимо отметить, что HoloLens не относятся к устройствам виртуальной реальности и концептуально отличаются от них. Основное отличие состоит в том, что пользователь не перестает присутствовать в реальном мире, а лишь дополняет его трехмерными голограммами и закрепляет их соответственно предметам реального пространства.
Инновационное устройство — очки смешанной реальности HoloLens, впервые было представлено компанией Microsoft в январе 2016 г. Надев очки, пользователь получает возможность дополнять реальное пространство трехмерными голограммами, представленными, к примеру, окнами браузера, моделями зданий, справочной информацией, видео-роликами и многим другим. Причем выглядеть объекты будут словно они настоящие и находятся здесь и сейчас в помещении. В России развитием данной технологии и приложений занимается компания HoloGroup — IT-стартап, разрабатывающий приложения для очков.
Исходя из имеющегося опыта работы в горной отрасли было выделено три наиболее перспективные направления использования технологии:
- визуализация результатов моделирования в горно-геологических информационных системах (ГГИС);
- применение в системах диспетчеризации;
- проектирование промышленных объектов.
Рисунок 1. Очки смешанной реальности Microsoft HoloLens
Рисунок 2. Визуализация результатов моделирования в ГГИС
Визуализация результатов моделирования
Осенью 2016 г компанией MICROMINE Russia была представлена демонстрационная модель Стойленского карьера КМА (Белгородская область, г Старый Оскол).
Стойленский ГОК входит в тройку ведущих российских предприятий по производству железорудного сырья. Здесь успешно внедрена ГГИС Micromine с целью создания каркасной и блочной геологической модели месторождения, уточнения последовательности отработки месторождения на мелкоблочной эксплуатационной модели и планирования горных работ по рудно-скальному массиву.
Сотрудниками компании HoloGroup были импортированы каркасные трехмерные модели рудного тела, карьера и результаты краткосрочного планирования горных работ — каркасы добычных блоков, таблицы отчетов по последовательности отработки и размещению техники из программы Micromine (через векторный формат). Дополнительно было разработано информационное окно со справочной информацией по каждому блоку: объем блока, тоннаж руды, среднее содержание железа и номер экскаватора, прикрепленного к данному блоку.
Проект модели был представлен на VI Всероссийском съезде горнопромышленников, проходившем в Москве, в Торгово-промышленной палате РФ.
Рисунок 3. Модель карьера и каркасная геологическая модель, смоделированные в ГГИС Micromine, импортированные в Hololens
Как и в любом инновационном проекте, при реализации импорта проекта Micromine появился ряд технических вопросов, о которых стоит рассказать более подробно.
Первое, с чем пришлось столкнутся при импорте каркасных моделей из ГГИС Micromine, — ограничение количества треугольных полигонов, связанное с производительностью очков. Несмотря на их внушительные технические характеристики, на данном этапе их производительность ограничивается примерно 200-250 тыс. треугольных полигонов каркаса. В будущем эту проблему можно будет устранить за счет разработки интерфейса по передаче на очки сложных моделей по сети Wi-Fi после их первичной обработки на компьютере.
Помимо технических ограничений триангуляции, которую можно импортировать в очки, существует необходимость в создании CAD инструментов для работы со стрингами и точками, а также инструментов редактирования каркаса для полноценного переноса работы с 3D объектами в смешанную реальность. Другими словами, при запуске модели непосредственно в очках отсутствует привычный интерфейс, к которому привыкли пользователи Micromine. В настоящий момент, все основные изменения и построения производятся на персональном компьютере непосредственно в приложении Micromine, а затем результаты моделирования импортируются в очки.
Создание интерфейса управления и полноценной работы с трехмерными моделями непосредственно из самих очков — сложная задача. На данный момент необходима базовая концепция минимального набора CAD инструментов, который можно реализовать в очках смешанной реальности. В первую очередь, можно увеличить количество жестов и голосовых команд для работы в очках, как в горно-геологической системе. Но уже сейчас становиться ясно, что для осуществления полноценной работы в смешанной реальности, как в интерфейсе Micromine, ограничиться этими инструментами нельзя. Одна из таких задач — добавление Визекса Micromine с координатной сеткой, масштабированием и геопривязкой в очки смешанной реальности Hololens. Реализация данной инновации будет зависеть от её популярности и востребованности среди пользователей.
Применение в системах диспетчеризации
На наш взгляд, данное направление, наряду с визуализацией результатов моделирования в ГГИС системах, является наиболее перспективным в части применения очков смешанной реальности в горнодобывающей промышленности.
Применение технологий смешанной реальности в системах диспетчеризации позволит оператору видеть и контролировать положение техники в режиме реального времени. Размещение неограниченного количества виртуальных мониторов на рабочем пространстве с целью визуализации различной отчетности, графиков и показаний различных датчиков, значительно облегчит работу оператора. Очки смешанной реальности могут заменить несколько компьютерных мониторов диспетчера. На трехмерной модели месторождения, будь то карьер или шахта, диспетчер будет видеть актуальное положение и передвижение техники и людей в режиме голограммы.
Планируется начать первые тестовые разработки в этой области уже в текущем году. За основу визуализации будет взято программное обеспечение Pitram компании MICROMINE. Это система комплексного управления и контроля горнодобывающим производством.
Рисунок 4. Применение очков HoloLens компанией Trimble
Проектирование промышленных объектов
Идея проектирования различных промышленных и административных сооружений путем создания и размещения голографических трехмерных объектов успела себя зарекомендовать в строительстве и дизайне. Применение данного опыта видится возможным и в горнодобывающей отрасли, а именно при проектировании горно-обогатительных комбинатов и комплектации лабораторий. Визуализация оборудования позволит уже на начальном этапе проектирования видеть результирующую картину размещения промышленных объектов и более удачно использовать имеющееся пространство, оптимизировать процессы.
Постоянное развитие информационных технологий в XXI веке неизбежно приводит к модернизации подходов и методов работы во всех отраслях промышленности. На наш взгляд, именно технология смешанной реальности, на данный момент представленная очками Microsoft HoloLens, является прорывом в развитии IT-технологий.
Совместное сотрудничество компаний HoloGroup и MICROMINE по совмещению данной технологии с продуктами трехмерного моделирования в горно-геологической системе и диспетчеризации открывает новые возможности для решения комплексных задач в горнодобывающей отрасли и позволит сделать шаг в будущее.
П.Е. Белоусов — канд. геол.-минерал. наук, научный консультант компании HoloGroup
Е.С. Шульга — руководитель подразделения развития ГГИС Micromine, ООО «Майкромайн Рус»
Опубликовано в журнале «Золото и технологии» № 1(35)/март 2017 г.
