矿区通风仿真系统及其应用研究

摘要：近些年来随着煤矿开采的深入，煤矿开采教术的不断提高，煤矿开采带来的安全隐患也越来越多，尤其是在网路风路的处理上存在不少缺陷，矿井事故也时有发生。为了解决这样的问题，矿井通风系统可视化仿真成为一个意义重要的研究。

关键词：通风：仿真系统；可视化；通风网络图形变换

1、引言

通过矿井通风系统中的风机进行可视化仿真研究，根据通风机在矿井通风中的运行状况和通风仿真系统的要求，采用VC++高级编程语言进行可视化仿真程序设计，实现了矿井通风仿真系统中虚拟风机的建立、可视化仿真控制、性能曲线的自动绘制、性能分析、工况分析及性能测试数据的存储管理和回归分析等功能。

2、可视化仿真系统设计应用架构

2.1 可视化工具选择

系统基于主要的数学模型，详细说明了二维、三维变换的数学模型，并就三维到二维变换的数学模型进行了深入的分析，通过视向变换，通过进行可视化程序语言设计，为下文实现矿井通风仿真系统的可视化打下了基础。

2.2 系统总体框架与基本组成

我们对煤矿井下各种机电设备、巷道、采煤工作面以及虚拟矿工进行三维建模，利用键盘控制虚拟矿工进行行走，从地面入井开始，坐罐笼下井，进入井底车场，对井底车场中中央泵房和中央变电所进行逼真模拟，虚拟人物可以在井底车场漫游，看到各种设备和设施。同样的反方法对大巷、上下山、机巷、风巷和综采工作面进行漫游，特别是在综采工作面，对采煤过程进行仿真，按照采煤工艺要求，虚拟矿工可以操纵采煤机进行滚筒转动、采煤机移动和采煤机摇臂反转，看到采煤机割煤、落煤和刮板输送机运煤的逼真场面。

3、电子商务教学模拟系统分析

3.1 系统的需求分析

（1）没有新鲜风流，中心溜井附近材料道风量太小，铲运车尾气污染严重，严重损害作业人员的身体健康。（2）通风机站效率低。（3）构筑物失修严重。（4）井下机站位置不合理。（5）巷道变形、堵塞严重。（6）通风系统现状与设计要求相差较远。

3.2 系统的实现目标

矿井通风就是把地面空气连续不断的送往井下，同时连续不断地把井下污浊空气排出井外。通风的作用如下：（1）供给井下人员足够的新鲜空气。（2）冲淡、排除井下有毒气体和粉尘，保证工作人员不中毒、保持空气的清洁度以防止瓦斯和煤尘爆炸事故。（3）稀释、排除井下的热量和水蒸气，创造合适的气候条件，改善职工的劳动环境。

4、通风仿真系统设计

4.1 系统开发的内容

通风系统稳定性和可靠性涉及因素较多，如多风机联合工作通风系统中各个风机之间相互影响、角联网络中边缘分支风阻变化对角联分支的影响、主要通风机特性变化对用风地点影响等、风机和管网之间匹配性、通风设施可靠性等。

4.2 坐标系统的设计

根据VC++坐标系统的逻辑坐标和设备坐标的原理，我们在同一绘图窗口内建立三套逻辑坐标系，其各自相互独立的，互不影响。然后通过不同的逻辑坐标和设备坐标之间的转换关系将它们显示在同—视图窗口内。

4.3 系统主要模块设计

（1）属性页对话框的实现。当一个基于对话框的程序中有相当多的控件或有多项内容不能在一个对框中显示时，最好使用属性页对话框模式来设计。在矿井通风仿真系统中，为了方便的控制风机，采用属性对话框的方式，但因为内容多，所以只能使用属性页对话框模式。

（2）对话框一视图框架结构的实现。当进行图形绘画程序开发时，大多数人都会想到用vc++提供Frame框架—文档一视图结构，因为在这种视图结构中，MFC提供了许多绘图和打印功能，利用起来非常方便。

（3）通风机动态旋转的实现。在矿井通风仿真系统软件中，为了适应现场工人的操作，该软件不仅要简单方便的操作，而且需要美观化、拟人化和傻瓜化的操作界面。

5、可视化矿井通风仿真系统实现与测试

5.1 矿井通风仿真系统实现的主要功能

（1）模拟通风网络拓扑关系变化隋况。

（2）自动识别并彩色图示通风网络的全部角联结构，自动确定并图示那条风路是角联风路，影响角联风路的关联风路和构筑物有哪些。

（3）模拟矿井的最大通风能力；仿真通风系统可靠性、灵敏性，并据此对通风系统组成元件进行分类管理。

5.2 建立矿井通风网络数据库和可靠性评价数据库

为了掌握矿井通风系统的基础资料，为二水平通风系统模拟和改造提供基础数据，对通风系统现状进行调查与技术测定。一是完成通风系统调查，二是进行东风井、丁一风井、西一风井和西二四个通风系统的阻力测定，三是对主要通风机性能进行测定。在此基础上，建立矿井通风网络数据库和可靠性评价数据库，为通风系统模拟和可靠性评价奠定基础。

当用户建立此表之后就可以对模拟数据表进行操作。用户可以将数据输入表内，实现仿真数据的备份与结论分析。