Программная реализация методик расчета по Междисциплинарному курсу «Технология добычи полезных ископаемых подземным способом»

1. Применение программного обеспечения в образовательной деятельности

Применение программного обеспечения в рамках изучения профильных дисциплин позволяет акцентировать внимание на некоторых преимуществах. Например, при решении стандартных задач по общепринятой (классической) технологии обучающиеся используют один алгоритм решения. Результатом является набор чисел, правильность которых определяется преподавателем. При обнаружении ошибки необходимо повторить действия алгоритма с возможным внесением новой или повторением старой ошибки. Кроме того, переход от частных задач в обычной постановке к более общим, с возможностью их реализации с помощью ПК, вызывает определенные трудности, поскольку включает элементы анализа и синтеза: в новой постановке задача должна включать как исходную частную задачу, так и родственную по смыслу и структуре. Этот факт имеет большое значение для развития инженерного подхода к решению любых задач: обобщение или декомпозиция, конкретизация по числу исходных параметров, определение способов проверки правильности результатов.

Современный подход к ведению образовательной деятельности характеризуется сильным влиянием на него информационных технологий. Последние рассматриваются не как дополнительные средства в обучении, а неотъемлемая часть целостного образовательного процесса, значительно повышающая его эффективность. Вариативные способы и механизмы позволяют визуализировать отдельные изучаемые процессы в рамках профильных дисциплин и сократить время проведения расчетов.

Комплексный и разнопараметровый характер горной информации обусловливает необходимость использования системного анализа при обработке и интерпретации данных, а сложность и многоуровневость представления информации – необходимость применения интегрированного системного анализа (ИСА), методология которого основана на исследовании операций, теории принятия статистических решений и управления. На их основе создают объемные многофакторные модели и принимают управленческое решение.

Постоянное пополнение информации позволяет корректировать модели изучаемых объектов, дополнять и улучшать выбор альтернативных решений [2].

Все вышесказанное легло в основу выбора темы данной работы и определило ее актуальность.

2. Описание приложения

В работе представлено приложение, позволяющее автоматизировать расчеты в рамках дисциплины «Технология добычи полезных ископаемых подземным способом» по следующим направлениям:

1. планирование и расчет потерь руды;
2. планирование и расчет разубоживания руды;
3. расчет размеров целиков;
4. расчет параметров шпуровой отбойки;
5. выбор системы разработки;
6. определение показателей подготовительно-нарезных работ.

Для проектирования и разработки использовались:

1. Draw.io – онлайн - сервис для создания блок-схем, графиков, диаграмм и других визуальных объектов, моделирования диаграмм и блок-схем бизнес-процессов;
2. Visual Studio 2019 Community, язык программирования C#.

3. Структура приложения. Основные функциональные возможности

Основные действия пользователя при работе с программой представлены на диаграмме Use-case ^[1]:

• выбор практической работы (задание варианта работы с автоматической подстановкой исходных данных для расчетов, выполнение расчетов в соответствии с формулами, очистка полей);
• редактирование значений исходных данных (вариантов) для практических работ;
• вызов общей справки.

Рисунок 1. Use case. Функционал программы

Внешний вид основного окна программы в ходе работы представлен на рисунке 2.

Рисунок 2. Главное окно программы. Задача «Планирование и расчет потерь руды»

Доступ ко всем предусмотренным расчетам осуществляется через список в верхней части главного окна и панели навигации снизу, как показано на рисунке 3. Здесь же можно ознакомиться со справочной информацией по каждому виду расчетов, используемых формулах, единицах измерения.

Рисунок 3. Навигация

Все вводимые параметры снабжены подсказками. В случае ввода некорректных значений программа обратит внимание пользователя, локализуя место, как показано на рисунке 4.

Кроме того, пользователь может настроить внешний вид программы под себя, изменив основной цвет окна.

Рисунок 4. Контроль корректности входных данных

Программа на основе учета влияния многочисленных горно-геологических факторов, таких как мощности, угол падения рудной залежи, глубины разработки, крепости и плотности руды и вмещающих пород, а также ценности руды и требований к охране окружающей среды, позволяет выбрать наиболее подходящий вариант системы разработки [4].

На рисунках 5 и 6 приведен пример выбора системы разработки с открытым очистным пространством (системы с камерно-этажной выемкой).

Рисунок 5. Определение критериев для выбора системы разработки

Рисунок 6. Результат анализа заданных критериев

Заключение

Предложенный в работе вариант реализации расчетов позволит решать следующие задачи:

• сокращение времени выполнения расчетов и обобщение результатов;
• анализ производственных ситуаций и технологических задач с применением программного обеспечения;
• формирование рекомендаций по выбору системы разработки на основе анализа большого числа факторов;
• возможность применения полученных результатов при проверке расчетов лабораторных и практических работ, в курсовых работах.

Работа над данной темой позволила углубить знания в предметной области:

• объектно-ориентированное программирование, делегаты и организация доступа к данным;
• классы и методы работы с навыки работы с объектами файловой системы, коллекциями.

В качестве дальнейшего направления развития рассматривается возможность расширения функционала, визуализация с помощью графиков и возможность экспорта результатов расчетов.