基于構件的礦井通風安全管理系統的開發研究

朱俊濤 張輝 張帆 陳華鋒 毛春麗

摘 要 此次研究中，首先闡述了構件的基本概念，隨后分析了礦井通風安全管理系統的特征和傳統開發模式的不足，最后研究了基于構件和快速原型法的礦井通風安全管理系統開發模式，分析其關鍵技術和實現方法。旨在通過此次研究，明確基于構件的開發模式的優勢，為礦井通風安全管理系統的合理開發和應用奠定基礎。

關鍵詞 通風安全;管理系統;構件技術;開發模式

礦井通風安全管理始終是國內外礦井安全管理和研究的重要內容，美國研究人員研發的Ventilation Design，可以實現交互設計與三維顯示，波蘭研究機構研發的Mine Fire Simulator，可以通過動態圖形的方式表現火災蔓延搶礦，以及通風系統當中的各項參數變化。國內研究方面，礦井火災救災決策支持系統、Mine CAD子系統均在礦井通風系統安全管理中發揮重要作用。在信息技術和多樣化計算系統不斷研發和應用的背景下，礦井通風安全管理系統日漸完善和創新，而現代化煤礦開采工作的需求也對通風安全管理系統的開發設計提出了更高的要求。

1 構件的基本概念

構件技術在系統開發中能夠發揮顯著的效果，其中，構件指的是系統當中具有一定獨立性的功能實體，屬于可以復用的軟件組成部分，能夠在構造其他軟件過程中發揮顯著效果。具體來說，構件指的是它可以是被封裝的對象類、部分功能模塊、軟件構架和框架，以及分析件和設計模式等[1]。構件的種類主要有分為構件類與構件實例，利用相關給出的構件類參數，能夠形成構件實例，再對構件實例進行組裝與控制，能夠構建相應的軟件，構件的靈活、合理應用能夠使軟件開發的效率及軟件質量均得到顯著提升。構件庫能夠為快速原型法的實施提供科學有效的支持，促進系統開發設計的優化。

2 礦井通風安全管理系統的特征

礦井通風安全管理系統開發設計中，涉及的空間數據基本上是來自于地下，同時具有顯著的動態變化特征，包含了受到空間位置影響的大量復雜數據信息，這些數據信息的分析和處理，需要應用采礦、通風安全、測量統計、地理信息系統（GIS）以及計算機圖形等多個學科的知識[2]。在這種背景下，礦井通風安全管理系統開發的難度較大，需要多學科的專業知識和技能，單一的單位、個人常常不能夠全面解決所有問題。傳統的礦井通風安全管理系統開發中，主要采取生命周期模型和面向對象的開發方法，系統開發的模式主要是購買基礎GIS平臺、購買GIS 組件以及從底層做起三種。

3 基于構件和快速原型法的礦井通風安全管理系統開發模式

3.1 關鍵技術分析

基于.NET的快速原型法能夠有效解決跨語言開發的集成問題，而構件技術的應用可以使系統開發的靈活性顯著增加，同時考量用戶需求，能夠使礦井通風安全管理系統的開發更加迅速科學。基于構件技術和快速原型法進行礦井通風安全管理系統開發，能夠解決傳統開發模式在空間分析功能、網絡功能以及輔助設計功能等方面的不足，實現二維和真三維可視化模擬開發，顯著提升通風安全管理系統開發的效率和質量。這種開發模式下的關鍵技術，是有效地選取開發平臺、依據具體的細化要求快速地獲得相關構件，以及基于.NET框架迅速地建立可行的系統原型。

3.2 實現方法

在程序設計語言選取方面，選擇基于.NET框架的設計語言，.NET框架屬于互聯網技術和COM技術的有效結合，是基于互聯網的開發應用平臺，平臺支持多樣化語言，并且能夠實現多種語言的空前集成，這就有效解決了跨語言集成的問題。這種條件下，礦井通風安全管理系統的設計較為靈活，研發人員能夠通過熟悉的語言編程，不同程序的設計人員能夠迅速設計，最后將其集成于大系統當中。基于.NET框架設計語言的應用，十分適合科研機構及高校，開發人員特定語言應用習慣以及人員流動性，使得跨語言設計較為常見，.NET設計語言的選擇能夠消除這一制約系統開發的因素。

在選擇數據庫平臺時，基于礦井通風安全管理系統數據豐富、多樣，以及需要網絡功能的特征，可以選擇微軟的SqlServer數據庫平臺，此平臺在性價比方面具有較為突出的優勢，另外功能相對有所限制的SqlServer免費版本MSDE2000也能夠滿足礦井通風安全管理系統的開發需求。

礦井通風安全管理系統開發中需要的構件主要有通風安全相關方法庫構件、二維圖形可視構件、三維可視和分析構件，以及通用的數據庫開發構件和動態模擬、專家決策、數據傳輸等構件。構件的獲取可以通過購買、已有成果處理和完全開發的方式，當相關構件開發難度和周期不合理，可以適當地購買成熟構件，購買方法庫和分析構件之外的相關構件，這樣能夠保證系統開發的時效性和質量。倘若前期已經存在一定的研發成果，可以降低分類整理后作為多功能構件使用，而若想要擁有完全獨立知識產權的礦井通風安全管理系統，則需要保證功能構件全部從底層開發，這種開發形式的難度較大且周期較長，選擇折中的快速原型法能夠使開發效果得到提升。前期后面部分相關構件，保證系統功能實現，之后在對購買的構件進行自主開發，再用自主開發的構件替換前期購買的構件，這樣開發設計的礦井通風安全管理系統，既能夠保證安全有效，又能夠具備獨立的知識產權。快速原型法的思想是先構建滿足用戶需求的系統原型，保證系統功能，在用戶的應用實踐基礎上，對系統進行修改和完善，從而形成符合用戶需求的新型系統。

綜上所述，礦井通風安全管理系統開發設計中，涉及的數據信息涵蓋多個學科，同時動態變化特征顯著，對于系統的開發模式具有很高的要求，合理地選取科學有效的開發模式至關重要。基于構件技術和快速原型法進行礦井通風安全管理系統開發，能夠使傳統開發模式在開發成本、人力資源、升級維護難度大等方面的不足，有效發揮構件技術的優勢，能夠使礦井通風安全管理系統開發的效率和質量均得到顯著提升。

參考文獻

[1] 張治國.關于礦井通風系統模型設計制作及在安全生產管理中的應用[J].內蒙古煤炭經濟，2017，10（2）：4-6.

[2] 任珍.煤礦通風安全管理系統的探討[J].能源與節能，2017，11（4）：28-29.