礦區(qū)通風(fēng)仿真系統(tǒng)及其應(yīng)用研究

摘要：近些年來隨著煤礦開采的深入，煤礦開采教術(shù)的不斷提高，煤礦開采帶來的安全隱患也越來越多，尤其是在網(wǎng)路風(fēng)路的處理上存在不少缺陷，礦井事故也時有發(fā)生。為了解決這樣的問題，礦井通風(fēng)系統(tǒng)可視化仿真成為一個意義重要的研究。

關(guān)鍵詞：通風(fēng)：仿真系統(tǒng)；可視化；通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖形變換

1、引言

通過礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)進(jìn)行可視化仿真研究，根據(jù)通風(fēng)機(jī)在礦井通風(fēng)中的運(yùn)行狀況和通風(fēng)仿真系統(tǒng)的要求，采用VC++高級編程語言進(jìn)行可視化仿真程序設(shè)計，實現(xiàn)了礦井通風(fēng)仿真系統(tǒng)中虛擬風(fēng)機(jī)的建立、可視化仿真控制、性能曲線的自動繪制、性能分析、工況分析及性能測試數(shù)據(jù)的存儲管理和回歸分析等功能。

2、可視化仿真系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用架構(gòu)

2.1 可視化工具選擇

系統(tǒng)基于主要的數(shù)學(xué)模型，詳細(xì)說明了二維、三維變換的數(shù)學(xué)模型，并就三維到二維變換的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了深入的分析，通過視向變換，通過進(jìn)行可視化程序語言設(shè)計，為下文實現(xiàn)礦井通風(fēng)仿真系統(tǒng)的可視化打下了基礎(chǔ)。

2.2 系統(tǒng)總體框架與基本組成

我們對煤礦井下各種機(jī)電設(shè)備、巷道、采煤工作面以及虛擬礦工進(jìn)行三維建模，利用鍵盤控制虛擬礦工進(jìn)行行走，從地面入井開始，坐罐籠下井，進(jìn)入井底車場，對井底車場中中央泵房和中央變電所進(jìn)行逼真模擬，虛擬人物可以在井底車場漫游，看到各種設(shè)備和設(shè)施。同樣的反方法對大巷、上下山、機(jī)巷、風(fēng)巷和綜采工作面進(jìn)行漫游，特別是在綜采工作面，對采煤過程進(jìn)行仿真，按照采煤工藝要求，虛擬礦工可以操縱采煤機(jī)進(jìn)行滾筒轉(zhuǎn)動、采煤機(jī)移動和采煤機(jī)搖臂反轉(zhuǎn)，看到采煤機(jī)割煤、落煤和刮板輸送機(jī)運(yùn)煤的逼真場面。

3、電子商務(wù)教學(xué)模擬系統(tǒng)分析

3.1 系統(tǒng)的需求分析

（1）沒有新鮮風(fēng)流，中心溜井附近材料道風(fēng)量太小，鏟運(yùn)車尾氣污染嚴(yán)重，嚴(yán)重?fù)p害作業(yè)人員的身體健康。（2）通風(fēng)機(jī)站效率低。（3）構(gòu)筑物失修嚴(yán)重。（4）井下機(jī)站位置不合理。（5）巷道變形、堵塞嚴(yán)重。（6）通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀與設(shè)計要求相差較遠(yuǎn)。

3.2 系統(tǒng)的實現(xiàn)目標(biāo)

礦井通風(fēng)就是把地面空氣連續(xù)不斷的送往井下，同時連續(xù)不斷地把井下污濁空氣排出井外。通風(fēng)的作用如下：（1）供給井下人員足夠的新鮮空氣。（2）沖淡、排除井下有毒氣體和粉塵，保證工作人員不中毒、保持空氣的清潔度以防止瓦斯和煤塵爆炸事故。（3）稀釋、排除井下的熱量和水蒸氣，創(chuàng)造合適的氣候條件，改善職工的勞動環(huán)境。

4、通風(fēng)仿真系統(tǒng)設(shè)計

4.1 系統(tǒng)開發(fā)的內(nèi)容

通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性涉及因素較多，如多風(fēng)機(jī)聯(lián)合工作通風(fēng)系統(tǒng)中各個風(fēng)機(jī)之間相互影響、角聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中邊緣分支風(fēng)阻變化對角聯(lián)分支的影響、主要通風(fēng)機(jī)特性變化對用風(fēng)地點影響等、風(fēng)機(jī)和管網(wǎng)之間匹配性、通風(fēng)設(shè)施可靠性等。

4.2 坐標(biāo)系統(tǒng)的設(shè)計

根據(jù)VC++坐標(biāo)系統(tǒng)的邏輯坐標(biāo)和設(shè)備坐標(biāo)的原理，我們在同一繪圖窗口內(nèi)建立三套邏輯坐標(biāo)系，其各自相互獨立的，互不影響。然后通過不同的邏輯坐標(biāo)和設(shè)備坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系將它們顯示在同—視圖窗口內(nèi)。

4.3 系統(tǒng)主要模塊設(shè)計

（1）屬性頁對話框的實現(xiàn)。當(dāng)一個基于對話框的程序中有相當(dāng)多的控件或有多項內(nèi)容不能在一個對框中顯示時，最好使用屬性頁對話框模式來設(shè)計。在礦井通風(fēng)仿真系統(tǒng)中，為了方便的控制風(fēng)機(jī)，采用屬性對話框的方式，但因為內(nèi)容多，所以只能使用屬性頁對話框模式。

（2）對話框一視圖框架結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)。當(dāng)進(jìn)行圖形繪畫程序開發(fā)時，大多數(shù)人都會想到用vc++提供Frame框架—文檔一視圖結(jié)構(gòu)，因為在這種視圖結(jié)構(gòu)中，MFC提供了許多繪圖和打印功能，利用起來非常方便。

（3）通風(fēng)機(jī)動態(tài)旋轉(zhuǎn)的實現(xiàn)。在礦井通風(fēng)仿真系統(tǒng)軟件中，為了適應(yīng)現(xiàn)場工人的操作，該軟件不僅要簡單方便的操作，而且需要美觀化、擬人化和傻瓜化的操作界面。

5、可視化礦井通風(fēng)仿真系統(tǒng)實現(xiàn)與測試

5.1 礦井通風(fēng)仿真系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能

（1）模擬通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系變化隋況。

（2）自動識別并彩色圖示通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的全部角聯(lián)結(jié)構(gòu)，自動確定并圖示那條風(fēng)路是角聯(lián)風(fēng)路，影響角聯(lián)風(fēng)路的關(guān)聯(lián)風(fēng)路和構(gòu)筑物有哪些。

（3）模擬礦井的最大通風(fēng)能力；仿真通風(fēng)系統(tǒng)可靠性、靈敏性，并據(jù)此對通風(fēng)系統(tǒng)組成元件進(jìn)行分類管理。

5.2 建立礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫和可靠性評價數(shù)據(jù)庫

為了掌握礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)資料，為二水平通風(fēng)系統(tǒng)模擬和改造提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查與技術(shù)測定。一是完成通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)查，二是進(jìn)行東風(fēng)井、丁一風(fēng)井、西一風(fēng)井和西二四個通風(fēng)系統(tǒng)的阻力測定，三是對主要通風(fēng)機(jī)性能進(jìn)行測定。在此基礎(chǔ)上，建立礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫和可靠性評價數(shù)據(jù)庫，為通風(fēng)系統(tǒng)模擬和可靠性評價奠定基礎(chǔ)。

當(dāng)用戶建立此表之后就可以對模擬數(shù)據(jù)表進(jìn)行操作。用戶可以將數(shù)據(jù)輸入表內(nèi)，實現(xiàn)仿真數(shù)據(jù)的備份與結(jié)論分析。