基于构件的矿井通风安全管理系统的开发研究

朱俊涛 张辉 张帆 陈华锋 毛春丽

摘 要 此次研究中，首先阐述了构件的基本概念，随后分析了矿井通风安全管理系统的特征和传统开发模式的不足，最后研究了基于构件和快速原型法的矿井通风安全管理系统开发模式，分析其关键技术和实现方法。旨在通过此次研究，明确基于构件的开发模式的优势，为矿井通风安全管理系统的合理开发和应用奠定基础。

关键词 通风安全;管理系统;构件技术;开发模式

矿井通风安全管理始终是国内外矿井安全管理和研究的重要内容，美国研究人员研发的Ventilation Design，可以实现交互设计与三维显示，波兰研究机构研发的Mine Fire Simulator，可以通過动态图形的方式表现火灾蔓延抢矿，以及通风系统当中的各项参数变化。国内研究方面，矿井火灾救灾决策支持系统、Mine CAD子系统均在矿井通风系统安全管理中发挥重要作用。在信息技术和多样化计算系统不断研发和应用的背景下，矿井通风安全管理系统日渐完善和创新，而现代化煤矿开采工作的需求也对通风安全管理系统的开发设计提出了更高的要求。

1 构件的基本概念

构件技术在系统开发中能够发挥显著的效果，其中，构件指的是系统当中具有一定独立性的功能实体，属于可以复用的软件组成部分，能够在构造其他软件过程中发挥显著效果。具体来说，构件指的是它可以是被封装的对象类、部分功能模块、软件构架和框架，以及分析件和设计模式等[1]。构件的种类主要有分为构件类与构件实例，利用相关给出的构件类参数，能够形成构件实例，再对构件实例进行组装与控制，能够构建相应的软件，构件的灵活、合理应用能够使软件开发的效率及软件质量均得到显著提升。构件库能够为快速原型法的实施提供科学有效的支持，促进系统开发设计的优化。

2 矿井通风安全管理系统的特征

矿井通风安全管理系统开发设计中，涉及的空间数据基本上是来自于地下，同时具有显著的动态变化特征，包含了受到空间位置影响的大量复杂数据信息，这些数据信息的分析和处理，需要应用采矿、通风安全、测量统计、地理信息系统（GIS）以及计算机图形等多个学科的知识[2]。在这种背景下，矿井通风安全管理系统开发的难度较大，需要多学科的专业知识和技能，单一的单位、个人常常不能够全面解决所有问题。传统的矿井通风安全管理系统开发中，主要采取生命周期模型和面向对象的开发方法，系统开发的模式主要是购买基础GIS平台、购买GIS 组件以及从底层做起三种。

3 基于构件和快速原型法的矿井通风安全管理系统开发模式

3.1 关键技术分析

基于.NET的快速原型法能够有效解决跨语言开发的集成问题，而构件技术的应用可以使系统开发的灵活性显著增加，同时考量用户需求，能够使矿井通风安全管理系统的开发更加迅速科学。基于构件技术和快速原型法进行矿井通风安全管理系统开发，能够解决传统开发模式在空间分析功能、网络功能以及辅助设计功能等方面的不足，实现二维和真三维可视化模拟开发，显著提升通风安全管理系统开发的效率和质量。这种开发模式下的关键技术，是有效地选取开发平台、依据具体的细化要求快速地获得相关构件，以及基于.NET框架迅速地建立可行的系统原型。

3.2 实现方法

在程序设计语言选取方面，选择基于.NET框架的设计语言，.NET框架属于互联网技术和COM技术的有效结合，是基于互联网的开发应用平台，平台支持多样化语言，并且能够实现多种语言的空前集成，这就有效解决了跨语言集成的问题。这种条件下，矿井通风安全管理系统的设计较为灵活，研发人员能够通过熟悉的语言编程，不同程序的设计人员能够迅速设计，最后将其集成于大系统当中。基于.NET框架设计语言的应用，十分适合科研机构及高校，开发人员特定语言应用习惯以及人员流动性，使得跨语言设计较为常见，.NET设计语言的选择能够消除这一制约系统开发的因素。

在选择数据库平台时，基于矿井通风安全管理系统数据丰富、多样，以及需要网络功能的特征，可以选择微软的SqlServer数据库平台，此平台在性价比方面具有较为突出的优势，另外功能相对有所限制的SqlServer免费版本MSDE2000也能够满足矿井通风安全管理系统的开发需求。

矿井通风安全管理系统开发中需要的构件主要有通风安全相关方法库构件、二维图形可视构件、三维可视和分析构件，以及通用的数据库开发构件和动态模拟、专家决策、数据传输等构件。构件的获取可以通过购买、已有成果处理和完全开发的方式，当相关构件开发难度和周期不合理，可以适当地购买成熟构件，购买方法库和分析构件之外的相关构件，这样能够保证系统开发的时效性和质量。倘若前期已经存在一定的研发成果，可以降低分类整理后作为多功能构件使用，而若想要拥有完全独立知识产权的矿井通风安全管理系统，则需要保证功能构件全部从底层开发，这种开发形式的难度较大且周期较长，选择折中的快速原型法能够使开发效果得到提升。前期后面部分相关构件，保证系统功能实现，之后在对购买的构件进行自主开发，再用自主开发的构件替换前期购买的构件，这样开发设计的矿井通风安全管理系统，既能够保证安全有效，又能够具备独立的知识产权。快速原型法的思想是先构建满足用户需求的系统原型，保证系统功能，在用户的应用实践基础上，对系统进行修改和完善，从而形成符合用户需求的新型系统。

综上所述，矿井通风安全管理系统开发设计中，涉及的数据信息涵盖多个学科，同时动态变化特征显著，对于系统的开发模式具有很高的要求，合理地选取科学有效的开发模式至关重要。基于构件技术和快速原型法进行矿井通风安全管理系统开发，能够使传统开发模式在开发成本、人力资源、升级维护难度大等方面的不足，有效发挥构件技术的优势，能够使矿井通风安全管理系统开发的效率和质量均得到显著提升。

参考文献

[1] 张治国.关于矿井通风系统模型设计制作及在安全生产管理中的应用[J].内蒙古煤炭经济，2017，10（2）：4-6.

[2] 任珍.煤矿通风安全管理系统的探讨[J].能源与节能，2017，11（4）：28-29.