矿井通风立体图及网络图自动绘制方法的研究.doc

矿井通风立体图及网络图自动绘制方法的研究 于峰涛 【摘要】 矿井通风立体图及网络图是矿井通风安全管理及评价最重要的决策依据，而井下三维巷道建模及通风网络拓扑关系的自动建立与管理是计算机在我国矿井通风中进行推广应用的瓶颈技术。因此，矿井通风立体图及网络图自动绘制方法的研究具有重要的学术价值和实际应用价值。 煤矿井下的三维建模与应用是目前矿山GIS研究的一个热点和难点。井下巷道的布局设计与煤田范围、煤层倾角及现有的开采条件等因素关系密切，设计方案要依实际情况而定。井下巷道是矿山生产和施工的主要研究对象之一，巷道设计的优劣对矿山安全生产、运输、通风、排水、供电等方面有直接影响。 在借鉴前人研究成果的基础上，本文主要分析、比较了当前的三维巷道建模方法，根据通风立体图的特点，简化了巷道数据模型，改进了巷道建模方法，并给出了具体实现算法。该方法将巷道断面视为统一大小的圆形，用圆柱体代替巷道，利用OpenGL技术，对矿区三维巷道进行动态显示，将矿井巷道的空间位置准确的显示出来。巷道视点可变换，能以任意角度观察巷道。在三维矿井立体图的基础上，自动添加绘制通风构筑物、风机及节点风量、风向的标注等，使通风立体图实现了动态绘制。 以往矿井通风网络拓扑关系的建立是人工对网络图巷道始末节点标号，然后形成相应的数据文件或数据库。针对此种情况，本文利用计算机图形学知识和图论学知识，着重研究了自动绘制网络图的原理、算法和数据结构，并在VC.NET平台下编程实现，使网络图绘制实现初步的自动化。 矿井通风立体图及网络图自动绘制软件系统操作简便，人机交互效果较好，基本能够满足现场实际应用需要。该软件的开发成功，对矿井通风安全管理及评价大有裨益，对煤矿通风安全管理的自动化、现代化建设具有积极的作用。 【关键词】三维巷道 通风立体图 OpenGL 通风网络图 自动制图 【学位授予单位】太原理工大学 【学位级别】硕士 【学位授予年份】2007 【分类号】TD72;TD17 【DOI】CNKICDMD2.2008.017539 【目录】 摘要3-5 Abstract5-10 第一章 绪论10-17 1.1 选题的目的和意义10-11 1.2 国内外研究动态11-15 1.2.1 三维建模方面的研究11-14 1.2.2 矿井通风网络的研究14-15 1.3 论文的研究内容15-17 第二章 系统总体设计方法的选择17-22 2.1 系统开发工具的特点17-20 2.1.1 利用AutoCAD软件进行二次开发17-18 2.1.2 利用VRMap等地理信息系统软件进行二次开发18-19 2.1.3 利用高级编程语言从底层开发19-20 2.2 软件开发语言及开发平台的选择20-22 第三章 矿井通风立体图实现的功能与原理22-43 3.1 三维仿真模拟平台22-26 3.2 矿井三维巷道26-40 3.2.1 适合矿井特点的三维GIS数据模型与结构26-28 3.2.2 选择三维数据模型的原则28-29 3.2.3 巷道数据来源、特点及结构29-30 3.2.4 巷道建模的原理、算法30-40 3.3 矿井通风立体图的绘制40-43 第四章 网络图部分43-52 4.1 概述43 4.2 通风系统拓扑关系的建立43-44 4.3 点的简化处理44-45 4.4 通风网络图的特点45-46 4.5 通风网络图的数据结构及存储46-47 4.6 风网图绘制原则47-48 4.7 由通风立体图自动生成通风网络图的原理、算法48-52 4.7.1 布点算法48 4.7.2 拓扑关系自动建立算法48-50 4.7.3 连线的实现算法50-52 第五章 数据管理52-61 5.1 数据文件管理方式52-53 5.2 数据库管理方式53-54 5.3 数据库设计54-55 5.4 在MFC下操作数据库55-61 第六章 结论与展望61-63 6.1 主要结论61-62 6.2 展望62-63 参考文献63-67 致谢67-68 攻读学位期间发表的学术论文与参与项目目录68 集矿井通风网络图绘制和解算一体化的研究与应用 矿井通风是煤矿安全生产的基础,它是由矿井通风网络系统,矿井通风控制系统和矿井通风装置所组成的动态系统.而通风网络图和网络解算又是通风系统中的重中之重,有效地绘制通风网络图和进行通风网络解算是通风管理的关键.该论文基于矿井通风理论、集合论、线性代数,运用面向对象的软件开发方法,采用面向对象的VisualC6.0开发工具,研制开发基于Windows操作系统的集矿井通风网络图绘制和解算一体化软件,并在七七一矿大茶园矿井得到了实际的应用.该系统能够实现通风网络图绘制、网络解算和通风数据管理一体化功能,解决了网络图绘制、网络解算与数据存储管理的集成问题.该系统包括三个子系统网络图绘制子系统、网络解算子系统和文件管理子系统.其中网络图绘制子系统主要绘制风网解算需要的图形,并在绘制的过程中交互式地输入各分支的属性与初拟风量数据,为网络解算提供原始数据;网络解算子系统是核心的部分,在该子系统中实现了网络解算及调节等一系列功能;文件管理子系统的主要功能是写入网络图结构数据、原始网络解算数据、解算输出结果到磁盘文件或从磁盘文件中读取网络图结构数据、原始网络解算数据、解算输出结果显示出来.它为矿井通风设计与管理提供了一个十分方便的工具. 作 者 徐志平 学科专业 安全技术及工程 授予学位 硕士 学位授予单位 北京科技大学 导师姓名 蒋仲安 学位年度 2004 研究方向 语 种 chi 分类号 TD72 关键词 矿井通风 网络解算 通风网络图 软件开发 机标分类号 TD72 机标关键词 矿井通风 通风网络图 绘制 通风网络解算 一体化软件 子系统 图结构数据 文件管理 输出结果 面向对象 磁盘文件 通风网络系统 通风控制系统 数据存储管理 煤矿安全生产 功能 设计与管理 件开发方法 管理一体化 原始数据 基金项目 引证文献 1. 林建广 矿井通风系统网络解算及抗灾变能力的研究 [学位论文]硕士 2007 2. 张昊 具有新型风机优选功能的通风网络解算软件的研究 [学位论文]硕士 2006 矿井通风网络图 矿井通风网络图是矿井通风管理的重要图件之一,也是进行矿井通风系统模拟、网络解算、通风系统优化的基础资料.矿井通风网络图属于图论的范畴,是对矿井通风系统的抽象本文结合网络图论的有关知识,对矿井通风网络图进行了图形和画法分析,并进一步指出了矿井通风网络图与矿井通风系统图的区别,这对于绘制矿井通风网络图、指导矿井通风管理、确保安全生产具有实际意义. 作 者 黄力波 刘彦伟 李志强 杨运良 作者单位 焦作工学院资源与材料工程系,河南焦作,454000 刊 名 焦作工学院学报自然科学版 英文刊名 JOURNAL OF JIAOZUO INSTITUTE OF TECHNOLOGY NATURAL SCIENCE 年，卷期 2002 211 分类号 TD725 关键词 矿井 通风系统 图论 通风网络图 机标分类号 TD7 TP3 机标关键词 矿井通风系统通风网络图network graph通风管理通风系统优化通风系统图系统模拟网络图论网络解算基础资料安全生产知识图形图件绘制画法范畴