ВВЕДЕНИЕ 2
ГЛАВА 1. ОБЗОР И АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 6
1.1. Задача поиска предельных границ рудных месторождений 6
1.2. Модели карьера, задача определения границ 9
1.3. Условия оптимизации границ 11
1.4. Методы оптимизации 15
1.5. Метод вариантов 18
1.6. Плавающий конус 19
1.7. Методы теории графов: алгоритм Лерча-Гроссмана 22
1.8. Методы теории графов: алгоритм максимизации псевдопотока 24
1.9. Среды разработки программного обеспечения 27
1.10. Методики разработки параллельных программ 32
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ ОПТИМИЗАЦИИ ГРАНИЦ КАРЬЕРОВ ПРИ ПОМОЩИ АЛГОРИТМА ПСЕВДОПОТОКА .. 36
2.1. Математическая постановка задачи 36
2.2. Модификация алгоритма псевдопотока для структуры данных в виде
октодерева 40
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ
РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ОПТИМИЗАЦИИ ГРАНИЦ КАРЬЕРОВ 43
3.1. Разработка интерфейсов ввода-вывода 43
3.2 Реализация алгоритма псевдопотока 47
ГЛАВА 4. ТЕСТИРОВАНИЕ ПРОГРАММЫ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ОПТИМИЗАЦИИ ГРАНИЦ КАРЬЕРОВ 50
4.1. Проведение тестирования работы программы 50
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 52
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 53
ПРИЛОЖЕНИЕ
В настоящее время высокие информационные технологии играют важную роль не только в научной сфере, но и в повседневной жизни людей, так как они значительно упрощают и ускоряют любые процессы. Оптимизация алгоритмов является весьма актуальной задачей, поскольку позволяет выполнять расчеты быстрее и точнее, тем самым экономя рабочее время и ресурсы.
Целью научно-исследовательской работы является применение алгоритмов оптимизации границ карьеров по добыче руд для блочных моделей, а также наглядного представления (визуализации) данного процесса.
Основной задачей работы является реализация алгоритма максимального псевдопотока с использованием блочных моделей со структурой октодерева, что существенно сокращает время выполнения расчетов на сложных и сверхбольших блочных моделях. Разбиение исходной полигональной модели с помощью пирамидально-рекурсивного алгоритма, имитирует процесс сокращения крупности блоков и позволяет вычислять спектры распределения блоков каждого уровня по крупности и качеству. В данном исследовании:
- предлагается подход к моделированию карьеров по добыче руд на основе блочных моделей;
- производится приведение структуры блочной модели к структуре «ориентированный граф»;
- разрабатываются методы распараллеливания алгоритмов оптимизации, основанных на нахождении максимальных потоков в ориентированном графе блочной модели месторождения;
- создаётся программный продукт для тестирования имеющихся и оптимизированных методов распараллеливания;
Объект исследования — блочные модели карьеров по добыче руд в системах недропользования.
Предмет исследования — применение алгоритмов оптимизации границ карьеров, применяемых в программном обеспечении открытой разработки рудного сырья.
Данная выпускная квалификационная работа состоит из четырех глав.
В первой главе «Обзор и анализ предметной области» выполняется сбор необходимой информации и анализ современных методов оптимизации границ карьеров по добыче руд и их сопоставление по вычислительной сложности, особенности их применения и использования, возможность распараллеливания алгоритмов оптимизации. Также рассматриваются различные среды программирования и методы паралелльной разработки.
Во второй главе «Разработка теоретических основ оптимизации границ карьеров при помощи алгоритма псевдопотока» производится математическая постановка задачи и приводится описание алгоритма максимизации псевдопотока.
В третьей главе «Разработка программного обеспечения для решения задачи оптимизации границ карьеров» приводятся основные этапы реализации разработанного алгоритма.
Четвертая глава посвящена исследованию эффективности разработанных методов, в ней приводится описание тестовых наборов данных, использовавшихся в ходе тестирования.
Данная выпускная квалификационная работа выполнена на 84 страницах, содержит 16 рисунков, 1 приложение и 40 использованных литературных источников.
При выполнении научно-исследовательской работы были выполнены следующие задачи:
1) было сформулировано определение открытого способа разработки месторождения;
2) описан процесс проектирования открытого карьера по добыче сырья;
3) рассмотрена задача определения границ предельного карьера;
4) исследованы различные алгоритмы оптимизации границ
открытого карьера;
5) выбранный алгоритм максимального псевдопотока был
модифицирован для использования с блочными моделями;
6) было разработано и реализовано ПО, вычисляющее контур предельного карьера блочной модели на основе выбранного метода.
7) Произведена оценка эффективности разработанной системы.
Алгоритм нахождения максимального псевдопотока найден наиболее быстрым из представленных, вследствие чего поставленные задачи по проекту заключаются в том, чтобы найти способ каким-либо образом уменьшить время выполнения данного алгоритма для крупных моделей. В качестве основного способа ускорения используется применение параллельного программирования (библиотек PPL в составе среды разработки Embarcadero RAD Studio) и доработка имеющихся алгоритмов с применением данных средств.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
