矿井通风计算机管理系统的改进

李中帅

(长春工程学院，长春 130012)

计算机在工程中越来越多的应用，矿井通风计算机管理系统具有一定的实用价值和意义，利用软件与用户交互的方式独自成图，减少了烦琐重复的手工程序，提高了矿井通风管理的质量和速度，实现了图形与属性数据库的关联，结合现场的实际需要提高了通风系统的自动化程度。

1 矿井通风计算机管理系统总体设计

1.1 系统总体结构设计

本系统具体可分为3个子系统，如图1所示。其中，图形生成子系统利用图形学和计算机知识生成需要风网解算的网络图；进而，风网解算子系统采用一系列方法进行解算、结果分析和评价，并将输出结果保存在数据库中；然后，数据库子系统对风网解算子系统的输出数据进行进一步评价分析，如图1所示，此为整个矿井通风计算机管理系统的核心部分。

图1 系统总体结构图

在制图过程中利用Auto CAD软件的接口功能，方便图形的制作与设计，并利用此图形进行网络解算，极大地提高了系统运行的稳定性和数据存储的高效性。在数据库子系统中，要合理设计风网解算结果表结构，设计的数据表结构需在整个系统中使用，总体的结构设计要为数据可视化和用户界面友好性打好基础。

1.2 系统中开发工具的选择及使用

在矿井通风计算机管理系统的设计中要充分考虑系统本身的性质和特点，其中图形系统专业开发工具在开发中的优势和劣势都十分明显。其优势主要表现为开发平台较高、可靠性好、简单易学。专业的图形系统开发工具作为成熟的产品，提供了强大的图形数据输入输出功能，在容量、可靠性等方面均经过了严格测试，具有良好的图形处理功能和巨大的存储容量。再者，图形系统专业开发工具是一个应用软件，提供了建立在各种功能基础上的二次开发功能，能直接对矿井通风计算机管理系统进行开发，无需特别高的程序设计思想和数据控制能力，所开发的系统的性能和可靠性均较好。与此同时，开发矿井通风计算机管理系统时应用的图形系统专业开发工具的劣势也较为明显，存在可扩展性差、所占空间较为庞大的缺点，而且软硬件要求高、没有系统的版权。因此，很难实现与本系统的无缝集成，往往对系统的软、硬件有较高的要求，并受到软件升级等各种因素的制约。

矿井通风计算机管理系统的主要目的是以图形绘制与数据管理来决策服务及设计，从而根据系统的具体要求实现具体的操作功能。鉴于此，能够完成自身的底层开发技术的Visual C++以无可比拟的优势在矿山应用中得到迅速的推广。Visual C++是软件开发的工具之一，开发工作量小但源代码效率高，全面贯彻了面向对象的技术，Visual C++的开发环境十分友善，能够实现与Windows操作系统的最大兼容，从而提供强大的图形支持。利用Visual C++开发矿井通风计算机管理系统，根据系统的需要完成图形绘制，易于扩展成各种系统。Visual C++开发的MFC类库和Windows API可帮助用户轻松地开发出多种类型的应用程序，能提供强大的功能支持，实现与Windows操作系统的最大兼容，能够帮助用户寻找错误和提高程序效率。

2 矿井通风计算机管理系统图形生成子系统的绘制及程序设计实现

2.1 矿井通风计算机管理系统图形生成子系统的绘制

绘制风网图的步骤和要点可概要归纳为：以开拓开采工程平面图或通风系统图为依据，按风流方向，绘出单线条的连接关系图，沿风流方向在各分支节点处顺序编号。先绘制风流系统的主干，再绘支线，并且支线要尽量减少风路的交叉，在不影响解算要求的情况下适当简化。认真了解各井巷连接关系和主要漏风通路，简化原则是合并那些对整个风网不产生影响，针对具体计算，解算时又不影响准确性的部分。简化的具体条件：某些没有必要分开的并联巷道，以及某些长度很短或风阻很小的巷道，均可视为一点，中间可不加节点而给出综合的风阻值。

完成风网图的雏形后，主要的漏风通路画在风网图中，风网图以工作面的位置作为图的中心，在风网图上标明风流方向及有关参数等等。在风网的适当位置给出自然风压值，充分运用计算机的快速计算和图形绘制能力，按具体情况适当简化、美化，以虚线标出做为风网的一部分，各采面布置在一条直线上。

模型是以某种形式近似地来描述所研究的对象。生成矿井通风系统网络图时，利用数学模型中听数式模型进行相应的模拟计算。简单地说，采用数学表达式将矿井通风系统过程的某种特征描述出来，涉及多种图形基本变换和图形求交计算，通过进行可视化程序语言设计，实现图形生成子系统的绘制，为网络图的自动绘制奠定了基础。

2.2 矿井通风计算机管理系统图形生成子系统程序设计的实现

矿井通风计算机管理系统采用面向对象的程序设计技术，在通风系统图形的输入输出接口设计方面，利用了Visual C++ 6.0的MFC应用程序框架。特别地，为了加强本软件的适应性，本接口程序提供了基本图元的生成过程，并与多数流行图形编辑软件兼容，能够读取Auto CAD绘制的系统图和网络图，即系统实现图形的输入输出接口，接口程序设计包括如图2所示的子程序。编辑修改完成后，使用Auto CAD系统提供的DXF文件格式，读取编辑后的图形文件。

图2 接口程序框图

系统软件重点探讨矿井通风系统网络图的相关内容，图形基类是各个图形类的基本类，从最底层进行图形对象的分析和设计。在进行图形程序设计时，通过多重继承分别对图形元素进行类设计，对各种图形元素进行分析并实现其绘制。在各种图形元素类中定义了绘制函数，在进行程序设计时，为实现多态性，采用了虚函数的方法。直线是绘制其他图形的基础，在直线类中重载基本图形参数类的绘制函数，并在开始设计前进行构造函数的参数初始化。对于通风系统网络图来说，可能有各种情况发生，因此直线也是绘制风路、通风构筑物等的基础。圆和圆弧也是两种不可缺少的图形元素，圆弧类是从圆类继承而来的。在通风系统网络图中，可以在一些矿井下利用封闭的填充圆来标志风路节点。在通风系统网络图中，完成重载基本图形参数类的绘制函数的同时，也需要风路名称标注、风路属性标注等。在系统中，标注文本是无级放缩的，在绘制一行文本的时候，根据标注文本的实际高度得到在当前视图中文本的字符高度，在屏幕上用Textout函数绘制字符，根据这些参数创建响应的字模，文本标注主要是利用对话框技术来实现的。

矿井通风网络解算所必须的基础资料是以实际情况为依据的矿井通风网络图。基本的图形元素程序设计实现后，可用计算机绘制矿井通风网络图。绘制风网图时需要决定节点的坐标位置，第一层节点定位在图的左边，这种定位方法不能很好地避免风路线交叉。利用节点邻接矩阵，即节点之间的相互关系，还应该对风路分支连线进行交叉检验。分支连线穿过无关的节点，最后可在屏幕上显示出网络图雏形，自动生成的网络图基本可以满足现场的使用。

2.3 网络图的编辑和修改实现

对于一个完整的图形系统来说，为了实现网络图的编辑和修改功能，需要对通风系统网络图进行不断完善和维护，以实现图形选中和图形重画等功能。图形选中操作的方法的实现有多种，直线是绘制各种图形的基础。计算C点到AB的距离，计算出3条边的长度a，b，c;计算出这条边与直线的交角，判断交角的大小，编写程序实现。选中功能后，先确定有效距离，之后可以进行网络图的编辑和修改。实现图形的移动、放大及全图显示十分必要，并要能实现图形重画和重画上屏的功能，以实现图形打印输出功能。

3 矿井通风计算机管理系统风网解算子系统

在软件系统应用和程序设计中，利用面向对象的程序设计思想方法，创建友好的用户界面，实现数据的可视化输入输出，使用户使用系统更加方便、快捷，提高了风网解算子系统的健壮性、稳定性和重用性，程序流程图如图3所示。

程序流程为：1)启动；2)点击菜单，打开系统数据库；3)判断数据是否输入，如果能输入就完成任务，否则就结束。以对象或数据结构为中心设计软件，设计风网解算的基类、通过初始节点、末节点、风路类型、风路段数、巷道断面类型、巷道长度、风阻系数、风量和巷道名称等参数。

面向对象的程序设计方法可以表述为：1)读取实地测量数据文件；2)计算风路数和风路值；3)计算各台风机担负的风量；4)数据输出后，绘制风网图；5)建立基本树网图、风机特性；6)建立计算环。

图3 数据输入流程图

4 结语

根据实际需求和矿井通风系统应用方法，综合应用了通风网络理论、Visual C++高级程序设计语言，实现了矿井通风系统数据与图形的一体化管理，为用户提供了良好的操作界面，使用户与计算机交流更加方便、快捷，故该系统具有推广价值。