Технология смешанной реальности в горнодобывающей отрасли

П.Е. Белоусов —  канд. геол.-минерал. наук, научный консультант компании HoloGroup
Е.С. Шульга —  руководитель подразделения развития ГГИС Micromine, ООО «Майкромайн Рус» 

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, видеороликами 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.

Рис. 1. Очки смешанной реальности Microsoft HoloLens 

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 горно-промышленников, проходившем в Москве, в Торгово-промышленной палате РФ.

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. 

Рис. 2. Визуализация результатов моделирования в ГГИС

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.

Рис. 3. Модель карьера и каркасная геологическая модель, смоделированные в ГГИС Micromine, импортированные в Hololens

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 горно-добывающей отрасли и позволит сделать шаг в будущее. 

Опубликовано в журнале “Золото и технологии”, № 1 (35)/март 2017 г.