计算机辅助绘制矿井通风图的新方法.pdf

计算机辅助绘制矿井通风图的新方法 马鞍 L U 矿 山研究 院李雨林 提要 运用B a s i c i 的绘图软件，使用新的数据结构形式和灵蒋的绘图 方法 不用复杂的 清隐算洼就可绘御矿并立体图 既能根据井巷垒标自动绘图，也能运用键盘自由绘 图，还能计算有关巷 道参数 ，图形的存职及修改十分方便．在一套主机系统下 ． 绘出的图形既可眦在屏幕上显示 ， 又可以通过 打印机} 自 出 ，不仅解决了通风图的绘制问题，还可以为生产和地涮使用 ． 是一种值得中小型矿 【 【 f 推广使 用 的窭甩蹬萄轼件 ． 一 、计算机绘 图方 法 及在通风 中的应用 应用计算机绘图太致有下列三种方法 1 ． 高级语 童的圈彤 功能 如I B M P C 的B a s i c 、T r u e B a s i c 和F o r t r a n 等高级语 言都 具有 图形 功能 ，使用它们 的绘图语 句编制相应的程序就可 以在显示屏 幕上绘出各种 图形。但 它绘 出的 图形 受屏幕 分辩率的影响，图形输 出不 方便 。 2 ． 鳢圈仪的鳢圈命令 如 MP1 0 0 0 0 1 Rx 一 2 3 2 一 c 型 X Y平 面绘 图仪等本身 具有一套绘 图命 令， 通过 计 算机高级语 言调 用，可 以在绘图 仪上 绘 出各 种图形，但不能在屏幕上显示，因打印机不 能输出图形，且圆形修改不方便。 8 ． Aut o - C AD ． 鳢羼软件 应用Au t o - C AD的各种绘图命令可 以 在 显示屏幕上绘 制各 种图形，并可用命 令将 它 们在 绘图 仪或打 印机上 绘 出。这是一 种非常 好的绘图软件，但它与计算机高 等 语 言 如 B a s i c 及F o r t r a n 等的 联用 比较困难，且软 件 本 身较复杂。 以上三种绘 图方法在矿井通风领域 中均 有应 用，但 仍不完善。 已经完成 的一些软件 由于使用的绘图方法 等因素 的 限制，其绘图 功能 比较局 限。 本 文针对现场所拥 有设 备的 特 点，在 I B M P C／ XT及其兼容机上 用B a s i c 语言开发 了一 套绘 图软件，不仅能根据井巷坐标 自动 绘图，而且还能用键盘 直接 绘图，具 有很 强 的交互功 能，使用较少的设 备 一套主机 系 统，绘 出的 图形既可 以在屏幕上显 示， 也 可以通过打印机输出，数据结构简单，图形 可以任意存取及修改，并能根据节点坐标计 算巷 道长度 等参数，不仅解决 了矿 井通 风图 的绘制阔题 ， 而且还 可 以为 采矿，地测所用 ， 是 一种 值得 推广使用 的实用绘 图软件。 二、矿井通风 图的计算机 辅助绘制 矿井通风 图，包括通风 工程的平面布 置 图、 系统 立体 图及通风 网络示意 图 ， 均是 从各 生产 中段平面图上读取数据进行绘制的。采 用计算机辅助绘制时，首先必须确定所需的 数 据及所用的数据结构形式 ，然后按一定的 方式进行绘 图。 1 ． 数据结构 1 绘制 中段平面 图的数据结构绘 有 色矿 山一一 ] 9 9 1 ． 4 维普资讯 制 中段平面图所用的数据有二类。一类是点 的总数及各点的二轴坐标值J二娄是描述各 点相 关的关联节点 号。与 以往 描述平面 罔上 转点 的方 法不 同，笔者采用 了描述平耐 上巷 道 中心线 转点 节 点的方法 ，从而使第一 类输入数据 减至通 用绘图方法的一 半以上． 此 文献 “ 中的描述方法也 减少 了一半左 右 。 如围 l 所示，通用描述数据的方法共有转点 2 4 个 a ，而 中心线上节 点描述方法 仅 有 1 2 个 b ，是 前者 的一半，且 二轴坐 标 总 b 圈l 覆巷逋转点描进的两种方法 2 0 数也桐应 减少 了一半 。 对于第 二类数据 ，由于采用 叶 1 心线 描述 方法 ， 困而取消了原 米各 面上 线段 的描 述数 据，采用节点 关联 导代替 ，大大减 少了输 入 的数 据量。 对于斌风工程在平面止的布置，只要求 反 映准 确的巷道位置 ，而对巷 道形状及宽度 没有特别 的要求。 因此 ， 采用上述数 据结构 ， 要绘 出象图 l a 的 图形必须作如下处理 设 图上 绘 出的巷道均为矩 形，且宽度大 致相 同 设为 2 C 。 ，这样，按下 列步 骤进 行绘 制就 可得 到与 阿 1 a _村1 同的平面 图。 1 以节点坐标 X ，Y 为 中 心， 2 C 。 为 边长画一个正方形，可 得到 4个顶点 的坐标，如 图 2 a 所示 。 2按两节点是 否关 联，根据 两节 点糟 连构成巷 道的 4 种 形式 ，如 图 2． b ～e ， 用下 列条件判断后就可绘 出类 似 图 1 a 的平面 图。 蛊 ① 当 xI X KYl x2 且Yl Y 2 或者x【 x 2 且Y】 x 2 或者YI Y2 且X1 x2 对． 绘出 直线 Xl C ．YI C 0 一 X 2 C o， Y2 一 CⅡ X- 一Co．Y【 C 0 一 X Co．Y 2 C0 3上 述绘 图均 由计算机 自动完成 ，但 是 绘 出的 图形其 转折处 留下 了不 必 要 的 交 线 ，因此软件 中特开发了全屏幕键盘 画 撩 图功能， 用于对绘 出的 图形 进行局部 修改 、 润饰 。使 用该予程序，能将甥 好 的图形任 意 存 盘、诵 出并 且修改，从而使得局部 修改 时 一 35 维普资讯 不 必修改数 据文件就 可获 得新的 图形 ，用户 使 用十分方便 ，其做 法后文详述 。 2绘耕 系统立体 图的数据结构对 于通风立体 图及网络 示意图 用 单线立体轴 测 图代替 ，其输入数据 作了如下改进 1相 同中段平 面 图上 转点的数据描述 方法与 1 中相同，也用中心线节点描述。 2将所有井筒单独 分离开 来，只 在相 应的 中段 平面图上标 出相应 的交点 ，采用键 盘绘图程序人工绘制，从而解决了需用复杂 的 消隐算法 才能给 ．捌空间立体 图的问题 。 3 由于每 一 中段的巷道 基本上都处 于 同一 水平， 因此， 同一 平面上每点的z坐 标 均 由计算 机 自动赋 给， 从而把输 入的三轴坐 标变为二轴坐标。 4 由于立体 图中巷道 高度 方向上的描 绘1只有一条线，且与 二维平 面 图中一条线平 行 ，如图 3中虚线 ，因此 ，可以根据图 2中 节点相交 的 4种形式 用计算 机判 断后 自动绘 出，从 而略去 另一面 的输 入数摒， 人尢减少 输 入的数据 量。 图8平面 图用增线 法变 成立 体图 3绘 剐网络 示意 图的数据结构由 于采用单线立体轴测图作为网络示意图，因 此 ，其所 用数据与上述完全相 同，只 是在 自 动绘 图时不作双线处理 ，直接用 数据绘成单 线立体 图，_ 然后用 键盘幽 图程序补 上井筒， 并傲后 跨线处 理和润 色即可。 2 ． 绘 图方式 采用计算机 自动绘图，由于受到屏幕尺 ’寸的影响，因此，必须设计好馈图的范围。 设屏幕图幅的高度为A a ， 宽度为B 。 ， 中段平面 图上x轴向最大差距为△xX⋯一x⋯． Y轴 向_的 最大 差 距 为△ YY ⋯～Y 则上述三种通 风图分别 以下列 方式绘 出。 1 中段平面图的绘制以屏幕的高 度方向为矿体的水平厚度方 向 Y 轴，宽 度方向为矿体的走向方向 x轴，按下式 得 出的各点 坐标 值进行绘 制，完成后调用键 B 一 ． x l ，Y 1 A X 【 ， A Y A X ⋯ 1 。丽 f x X ～ 1 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ． ㈣Y Y 1 △ ‘ ‘ 。一 Y∞‘ 。 “ 盘绘 图功能将通风 工程绘 上 即可。上式中， xt 。 ，Y 。 为第 i 个转点的 实际坐标 值、 x ，Y 为第i 个转点的 图上坐标值 。 2 系统 立体 图及网络示意罔的 绘 制 以屏幕的 宽度 方向为矿 体 的 高 度 方 向 z 轴 ，屏幕 的高度 方向为矿 体的 走 向 方 向 x轴，垂直屏 幕方 向为 矿体的水平厚 度 方 向 Y轴，斜轴 ， 并沿x轴 向按0 角错切 布置，对 于有几个 中段 的矿 井，每 中段所 占 的 屏幕 宽度 为HB o ／ n 1，则 按 下 式进行坐标 变换后就 可绘 出错 切后 的各 中段 平 面图，调用键 盘绘 图程 序绘上各井筒 即成 系统 立体 图。 X， ． Y， AX1 ． AY1 Ao T n 呲 O ， 。 ⋯ ㈩ △Y fn 1 式中，C 是为 使中段之间有一定间隔而 设定 的系 数 C i 0 ． 8 5 ～0 ． 9 5 ，其它符号 意 义 同上 。 3 ． 键盘 绘图软件 由于使用了新的数据结构， 且抛弃 了绘 制 空间立体图必须用的 消隐算法， 在 绘制矿 井通风 图的过程 中，就必须对计算机 自动 绘 出的图形进 行一些简单的局帮修改，为此， 开发了键盘绘图软件，它既可以作为自动绘 图主程 序需 要修改时调用，也可 以 单 独 使 用，绘 制任 意罔形，其结构如下 有 色矿 山一 1 9 9 1 ． 4 维普资讯 键盘绘图时利用了F l ～F 5 及键 盘 右 边 的数字键 或光标键， 屏幕设 置可 自选， 可 以画 擦 圆 、直线 、矩形及点，并 可实 现光标快速移动 、图形的存贮爰 装 载 等 功 能 。 Fl 键 为 功能 键，按Fl 在j 薄幕 上 方 显 示粹个键的功能，每按一次 ，显 示一 行。 键 t画 擦 图键，按 F 2 ， 屏 幕 上 方丝示 D r a w，此时为 绘 图方式， 可绘 料 任 何 形J 再按F 2 则显示E r a s e ， 为擦 圉 方 式，可擦 去任何 已绘 褂好 的图象。 F 3 键。图形装载，按此键可将磁盘上的 图形文件装 入 内存 ，并可显 示在屏幕上 。 F 4 键；图形存贮，按此键可将屏幕上的 任何一 幅图象存 至磁 盘上 。 F 5 键 。步 长变换，每按一次，步长改 变 一 次，可选 取s t e p 1， 5， l O 三种涉 长， 即光标以 1 点， 5点或l 0 点为一 步 进 行 移 动 E S C 键 退 出键盘绘 图状态， 结 工作 ， 返 回B a s i c 状态 。 一 C 一c 画 圆，按C 】 键 确 定 伺 心位置，然后 移动光标 再 j 安cf 。 键 ，以 两 次相距的距 离为半径 画圆。 B 一B ⋯画矩形，按B ． 键 确 定 矩形的一个端点，然后移动 光 标 按B⋯ 键 确定矩形 的另一个端点， 画矩形 。 F r 一F c ， 面 实心矩形，方法 同上。 Lf 一L l画直 线，方法 同上。 I n s t连续画点，按 此键则在光标 经 过 处 画实 点， 再按 I n s 键返 回到正常方式。 4 ． 图形 的打印机输 出方法 垌上述方法绘 成的 图形，在 没有绘 图仪 等 附加设 备时，只有通过打 印机将 屏幕罔 形 输 出 通 常使用 的屏幕硬 拷贝 方 i 击 C t r l P或者是 中断 5，l o t 5有时 会失效， 即使 通过Ne w 9 P、E XE等软件 的驱动也不 起 作 lf f j ，为此，笔者参考文 献 J _f j 汇编语 占 编 龇 了针列 9针扣 印机屏幕拷 贝失艘 的处理程 有 色矿 山一 l 9 9 1 ． 4 序，使皓 出的图形能安全地用打印机输出。 对于其它类型的打印机，文献”‘ 有详 细 的 处 理 方 法 。 三、软 件构成及应用实例 1 ． 软件结构 软件采用了模块化编程技术、 菜单形式， j { j 户使用一 日丁然，方便篼活， 其主菜单功 能 如 F 主菜单 1 按坐标自动蝗图 2 键盘 自由绉 图 ； 3 诗算巷道参数 ； 4 图形 辅出 结 束 ． 各 于菜 单 的功能 分剐 如‘ 搔坐标 自动绘图菜单 1 绘制网络示意图 单线立体图 2 珐铷 中段平面 图 3 绘制 双线立 体盈 ； 4 蛙 制三矗 立体图 5 图形修改 ， 6 返 回主 菜单 ． 键盘自由绘图菜单 1 中分辨率彩色有由接臣 2 高分辫率自由图绘 c 3 返回主菜 单 ． 计算巷遭参数菜单 1 计算巷 道长度 } 2 计算巷遭摩阻； 3 遍 回主菜 草 。 图形翁出菜单 1 打印机硬拷贝屏幕图形 2 返回主篥 单 一 2 ． 应用实例 以笔 者最近完成的某矿通 雎系 统改造设 计的矿山为原型， 按下列输入条件进行绘图 设l中 段数为 3，每个中段取2 5 个转 点 为简 化计算 ，设 三个中段的平面图形相 同，一 条主井，一条风井及一条人行井，纷 出的立 体圈如图 4所示 。 一 37 维普资讯 围4 软件 绘出的实倒图 四、 结语 随着计算机技术的广泛瘟用，许多矿 山 都 已经配备了不同类型的计算机，本文开发 的绘图软件，需要的设备少， 数据结构简单， 用 户使用 方便 灵活，不 仅可解决 通风图形的 计算机绘制 ，还可 为采矿 、地测所 用。运用 键盘绘 图软件， 还可 自由绘 制任意图形，且 对 已绘l好 的 图形进行局部 修改时可 以不 必修 改数据库，用键盘绘图软件即可得到新的图 形。该软件作为通风设计及通风管理中的常 规工具将得到 越来越广 泛的应用 。 另外，该软件在 图形标 注方面及打 印机 更好地输 出图形 方面还需做 进一步 的 工作， 作为通风系 统设 计专家系统的一部分时 ，其 数据结构尚需进一步调整 。 参考 文献 1 ]舒祥译 煤矿安全 ，1 9 8 6 2 ．1 ～5 2 ]张惠忱 煤矿安全 ． e 8 1 ，8 ．2 2 ～2 4 【 3 李湖 生 煤 矿安 生 ．1 9 8 5．3 ．2 7 ～ 3 0 4]谢贤平 等 生匡 矿井通 风学术议 论文集 ． 1 9 85 ， 1 D [ 5 棼竹 云等 盍属 矿 山 ，1 鲫0 ，4．3 7 4 0 6 ]王为生 计算机应甩与研究 ，1 9 8 9 ， ’ 1 ． 4 3 “ 周世靖 计算机世界 ． ． 1 9 9 0 ． 2 ，4 4 责任编辑周致勤 上接4 2 页 控制 时间t 式中H 兰网提升高度 mm ； i 起落机构减速藉传动比 n 一 电动机转鼓 r ／ mi Ⅱ } D一卷 倚直径 mm． 3 ． 加装卷扬机与捞车器的起 动 连 锁 装 置，只有当捞车器正常运转无误时，开能起 动卷扬 桃，避免不 开动 捞车 器提升矿革 。 六、 结语 电动捞车器 已确定为我 矿斜井提 升设 备 的 安全 配套设施。它具有如 下特 点 1 ． 安全可靠 。凡是最下一道 拦网 以上的 一 38 一 任何 位置发生跑车事故，都能有效 地捞住， 避免 了重大的 人身伤亡和设备 事故 。 2 ． 自动 控制。随着卷扬 机运行能够 自动 控制，而且动作灵 活、可靠 。 3 ． 适用性强，能用于单双轨斜井和斜坡 道 以及单车 或多部矿车。 4 ． 造价 较低 。 ‘ 5 ． 维护简 单。 但是， 这套 装置 是从 实践 中逐步摸索 出 米的，在 理论上， 尚未作深入地分析探讨， 如何达 到规 范化与标 准化， 尚需 进 一 步 努 力 。 责任编辑王家臻 有 色矿 山一 1 1 ． 4 维普资讯