煤礦礦井可視化通風(fēng)系統(tǒng)的探索

孫浩

摘 要：煤礦開采近些年發(fā)展十分迅速，各種新設(shè)備新工藝不斷被用于煤礦開采生產(chǎn)作業(yè)當(dāng)中。通風(fēng)系統(tǒng)是煤礦礦井的重要環(huán)節(jié)，對(duì)保證煤礦開采生產(chǎn)作業(yè)安全具有十分重要的作用。對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行可視化建設(shè)，可以有效提升煤礦井下作業(yè)的通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，切實(shí)減少相關(guān)事故發(fā)生的概率。文章對(duì)煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)的重要性做了簡(jiǎn)單探析，深入分析了通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程以及可視化方案。

關(guān)鍵詞：煤礦礦井；可視化；通風(fēng)系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)的可視化，首先需要理解通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)煤礦礦井井下作業(yè)的重要性，其次需要理解通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，最后結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)的可視化建設(shè)。從目前實(shí)際情況來(lái)看，煤礦安全生產(chǎn)已經(jīng)成為重中之重，所以進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)的可視化建設(shè)也具備了發(fā)展的優(yōu)良環(huán)境。

1 通風(fēng)系統(tǒng)的重要性分析

從目前的實(shí)際情況來(lái)看，我國(guó)煤礦企業(yè)數(shù)量很多。從企業(yè)性質(zhì)來(lái)看不僅有國(guó)營(yíng)企業(yè)，也有民營(yíng)企業(yè)；從企業(yè)規(guī)模來(lái)看，大型企業(yè)數(shù)量較少，中小型企業(yè)數(shù)量較多。不論是國(guó)營(yíng)企業(yè)還是民營(yíng)企業(yè)，不論是大型企業(yè)還是中小型企業(yè)，煤礦井下作業(yè)安全管理工作疏于管理，導(dǎo)致各類安全事故層出不窮，給煤礦企業(yè)帶來(lái)了巨大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)相關(guān)資料顯示，僅在2011年，我國(guó)煤礦安全事故就超過(guò)了1000起。在這些事故中，大部分事故都是由于通風(fēng)問(wèn)題引起的，通風(fēng)系統(tǒng)不規(guī)范、不完善，都會(huì)危急井下作業(yè)安全。

通風(fēng)系統(tǒng)的主要作用就是將煤礦開采過(guò)程中產(chǎn)生的各類有毒有害氣體全部排出礦井，將新鮮空氣引入礦井中。所以，通風(fēng)系統(tǒng)可以稀釋排除井下的有毒有害氣體，是煤礦井下開采作業(yè)安全進(jìn)行的基礎(chǔ)，是為井下作業(yè)人員提供安全良好工作環(huán)境的有效方式。不僅如此，在井下突發(fā)礦難時(shí)，通風(fēng)系統(tǒng)還可以維持井下空氣流通，給被困人員提供可以維持生命的氧氣?？偟膩?lái)說(shuō)，通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)煤礦礦井井下作業(yè)安全十分中重要，不僅可以有效降低礦井安全事故的發(fā)生概率，更可以最大程度保證井下作業(yè)安全保障工作人員生命安全。因此必須加強(qiáng)通風(fēng)系統(tǒng)建設(shè)管理，提升相關(guān)工作。

2 簡(jiǎn)要介紹通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程

要對(duì)煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行可視化建設(shè)，首先需要了解通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，只要在了解通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程的基礎(chǔ)上，才能結(jié)合實(shí)際環(huán)節(jié)進(jìn)行可視化建設(shè)?？偟膩?lái)說(shuō)，通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程可以分為六個(gè)環(huán)節(jié)。

第一，詳細(xì)探測(cè)煤礦礦井實(shí)際環(huán)境以及地質(zhì)條件，初步擬定通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并根據(jù)初步方案繪制出詳細(xì)的通風(fēng)系統(tǒng)圖以及說(shuō)明書。第二，根據(jù)實(shí)際情況，計(jì)算煤礦礦井通風(fēng)工作所需要的風(fēng)量，結(jié)合煤礦礦井開采環(huán)節(jié)的實(shí)際特點(diǎn)，對(duì)風(fēng)量進(jìn)行合理分配，確保每個(gè)環(huán)節(jié)都能得到足夠的風(fēng)量，保證開采作業(yè)安全。第三，結(jié)合煤礦礦井實(shí)際情況，對(duì)礦井的通風(fēng)阻力進(jìn)行計(jì)算，從而計(jì)算出通風(fēng)系統(tǒng)所需具備的風(fēng)壓。第四，根據(jù)之前環(huán)節(jié)計(jì)算的礦井總風(fēng)量、各環(huán)節(jié)適配風(fēng)量、礦井通風(fēng)阻力和通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)壓，按照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選擇合理的通風(fēng)設(shè)備用于礦井通風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)建。第五，根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)的全部設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)所需經(jīng)費(fèi)進(jìn)行初步預(yù)算，進(jìn)而對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)整體建設(shè)的經(jīng)費(fèi)進(jìn)行估算。第六，制定詳細(xì)的煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)管理措施，對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的每一個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)備人員設(shè)定科學(xué)合理的管理措施，并且加以落實(shí)。

3 煤礦礦井可視化通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探索

3.1 繪制煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖

通常情況下，煤礦礦井的通風(fēng)系統(tǒng)圖是使用單線或雙線繪制的，使用跨接或連接關(guān)系來(lái)表示巷道的空間關(guān)系。在巷道繪制中，需要在巷道的連接處定義節(jié)點(diǎn)，方便通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖的繪制。在通風(fēng)系統(tǒng)圖中，需要對(duì)每一條巷道標(biāo)明風(fēng)流方向，并且要對(duì)風(fēng)流情況進(jìn)行詳細(xì)標(biāo)注，將風(fēng)速、風(fēng)量等基本情況全部標(biāo)明。同時(shí)，還需在標(biāo)注的圖元上將巷道的基本參數(shù)進(jìn)行附加，應(yīng)該講巷道編號(hào)、名稱、前后節(jié)點(diǎn)、面積、長(zhǎng)度和摩擦系數(shù)等基本參數(shù)全部標(biāo)注，在通風(fēng)系統(tǒng)圖中實(shí)現(xiàn)巷道內(nèi)涵。

3.2 繪制煤礦礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖

煤礦礦井井下條件復(fù)雜，通風(fēng)系統(tǒng)的布置也十分多樣，礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的各環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)程度很高，很難對(duì)其形成直觀的認(rèn)識(shí)。不論是對(duì)煤礦礦井井下進(jìn)行通風(fēng)或是自然分風(fēng)，都需要根據(jù)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。根據(jù)在通風(fēng)系統(tǒng)圖中定義的節(jié)點(diǎn)，按照風(fēng)流方向，從煤礦礦井的進(jìn)風(fēng)口到回風(fēng)口根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)圖進(jìn)行簡(jiǎn)化，并且可以使用弧線對(duì)不同巷道之間的交錯(cuò)相通關(guān)系進(jìn)行表示。同理，在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖上，也需要對(duì)風(fēng)流方向進(jìn)行初設(shè)，并且使用箭頭對(duì)風(fēng)流方向進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并且在圖元上對(duì)巷道參數(shù)進(jìn)行加載，是通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖和通風(fēng)系統(tǒng)圖兩者之間形成對(duì)應(yīng)。

3.3 創(chuàng)建可視化數(shù)據(jù)庫(kù)

為了實(shí)現(xiàn)煤礦礦井可視化通風(fēng)系統(tǒng)，需要保證數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的新穎性和完整性。根據(jù)相關(guān)程序語(yǔ)言對(duì)巷道分支參數(shù)的數(shù)據(jù)性質(zhì)和類型進(jìn)行定義，并且創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)字段?？梢允褂煤?jiǎn)潔明了的界面進(jìn)行巷道參數(shù)的輸入，并且根據(jù)輸入的具體參數(shù)和原本數(shù)據(jù)庫(kù)中的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而作出全面合理的判斷，進(jìn)一步提醒用戶對(duì)關(guān)聯(lián)巷道參數(shù)進(jìn)行修改，并且對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。對(duì)圖形控件中存在的所有圖元展開識(shí)別，將每個(gè)圖元上的參數(shù)信息全部?jī)?chǔ)存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，就可以對(duì)風(fēng)網(wǎng)相關(guān)計(jì)算提供數(shù)據(jù)，提供緩存空間為圖形更新使用。

3.4 更新圖形數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)

在可視化模型中，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)和通風(fēng)系統(tǒng)使用的是一個(gè)共同的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，而且數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息數(shù)據(jù)都是通過(guò)程序代碼創(chuàng)建的，能夠?qū)崿F(xiàn)圖形和數(shù)據(jù)的同步更新。在數(shù)據(jù)庫(kù)中，不僅需要儲(chǔ)存分支巷道的全部基本信息數(shù)據(jù)，還需要儲(chǔ)存各個(gè)圖元的句柄，以便用其對(duì)圖形空間中圖元的地址進(jìn)行標(biāo)識(shí)，進(jìn)而回去圖元的實(shí)體，通過(guò)程序語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)對(duì)圖形的處理操作以及控制。通過(guò)節(jié)點(diǎn)風(fēng)壓法對(duì)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行解算，應(yīng)該優(yōu)先將解算結(jié)果同步更新到數(shù)據(jù)庫(kù)之中，再?gòu)臄?shù)據(jù)庫(kù)中將解算結(jié)果的巷道參數(shù)讀取出來(lái)，對(duì)圖形進(jìn)行更新。在實(shí)現(xiàn)可視化的風(fēng)網(wǎng)解算之后，就可以從通風(fēng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)圖和系統(tǒng)圖上對(duì)各條巷道解算后的風(fēng)流情況形成直觀的認(rèn)識(shí)。

對(duì)圖元上的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行修改時(shí)，通?？梢圆捎脙煞N方法。第一種是直接通過(guò)修改命令，對(duì)圖元上的參數(shù)進(jìn)行逐一修改，使其達(dá)到所需目標(biāo)值。這種方法是在圖形界面上對(duì)圖元參數(shù)進(jìn)行直接修改，讓后把修改后的數(shù)據(jù)更新到數(shù)據(jù)庫(kù)中；第二種方法是通過(guò)批量處理操作界面對(duì)各個(gè)分支巷道的基本參數(shù)進(jìn)行批量修改。這種方法是批量處理操作界面和數(shù)據(jù)庫(kù)直接連接，直接對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行修改，再將修改信息更新到圖元之中。

3.5 構(gòu)建可視化系統(tǒng)模型

一般構(gòu)建可視化系統(tǒng)模型是通過(guò)ODBC編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)該編程技術(shù)將圖形和數(shù)據(jù)庫(kù)緊密連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)接、儲(chǔ)存、讀取、修改、更新等一系列功能，并且將通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖、通風(fēng)系統(tǒng)圖以及數(shù)據(jù)庫(kù)等緊密結(jié)合起來(lái)。一般來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)圖的創(chuàng)建更新可以將相關(guān)數(shù)據(jù)信息更新到數(shù)據(jù)庫(kù)之中，數(shù)據(jù)又可以將結(jié)算結(jié)果等反饋到通風(fēng)系統(tǒng)圖之中；通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖與通風(fēng)系統(tǒng)圖相似，也是將創(chuàng)建更新等相關(guān)數(shù)據(jù)信息更新到數(shù)據(jù)庫(kù)之中，數(shù)據(jù)庫(kù)將解算結(jié)果等數(shù)據(jù)反饋到通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖中。風(fēng)網(wǎng)解算結(jié)果可以更新到數(shù)據(jù)庫(kù)之中，數(shù)據(jù)庫(kù)才讀取圖元數(shù)據(jù)。所以，數(shù)據(jù)庫(kù)是可視化系統(tǒng)的核心，更行讀取數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫(kù)的核心關(guān)鍵。因此在構(gòu)建煤礦礦井可視化通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，就需要及時(shí)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)更新并且錄入到數(shù)據(jù)庫(kù)之中。

4 結(jié)束語(yǔ)

通風(fēng)系統(tǒng)在煤礦礦井中的作用十分重要，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)具有積極的促進(jìn)作用。實(shí)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)可視化，需要了解通風(fēng)系統(tǒng)的基本原理和結(jié)構(gòu)，運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的快速計(jì)算和更新，促進(jìn)通風(fēng)系統(tǒng)的可視化建設(shè)。

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