通风网络解算的改进研究及实现.pdf

产品的市场价格,并考虑矿产的充分合理利用,动态地对 方案圈定矿体,并进行多方案对比,选择最优开采方案。 可根据不同的边界品位圈定矿体,实现动态圈定矿体和储 量计算表 2 。 5 结语 建立了原始地质资料数据库,矿山可根据需要随 时进行数据的编辑和查询,有利于实现对矿山生产动态管 理; 结合收集到的各种地质图件及相关地质资料,建 立了矿体的三维可视化实体模型; 计算了研究区的实验变异函数,采用球状模型, 拟合了理论变异函数,结果符合实际要求; 在建立矿体品位模型的基础上,计算出建模范围 内不同品位的矿石储量及平均品位,实现动态多方案的矿 体圈定。 参考文献 [1]秦德先,燕永锋,洪托等1 矿床数学经济模型[ M]1 昆明 云南科技出版社, 20011 [2]秦德先,洪托,田毓龙等1 广西大厂锡矿92 矿体矿床地质 与技术经济[M]1 北京地质出版社, 2002 , 135～1381 [3]黎应书,秦德先,蔡燕等1 云南省大红山铜矿床三维矿床数 学模型[J ]1有色金属矿山部分 , 2005 5 20～221 Study of Micromine - based mathematic - economic model of ore deposit LI Lian2wei, QIN De2xian , WU Wei, LΒXiao2hong Kunming University of Science and Technology , Kunming 650093 , China Abstract On the basis of analyzing mathematic - economic model ; tin placer deposit 项目基金中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室开放 基金项目07KF07 收稿日期 2008 - 04 - 20 第二作者简介魏连江1976 - ,男,江苏赣榆人,博士,讲师, 主要从事煤矿安全、地理信息系统和三维可视化方面的研究与工 作。 通风网络解算的改进研究及实现 李晓峰 魏连江 刘云岗 中国矿业大学,江苏 徐州221008 摘要通风网络解算是进行通风仿真的基础,目前国内外最普遍使用的是Scott - Hinsley迭代法。通 过对该法的深入研究,对基于复合分支的通风网络简化和参数等效变换的网络解算进行改进研究。改进后 的通风网络解算极大提高了网络解算速度,且对计算精度没有任何影响。 关键词等效变换;网络解算;改进 中图分类号 TD 722 文献标识码 A 文章编号 1671 - 8550 2008 06 - 0056 - 04 0 引言 通风网络解算是通风可视化仿真系统的基础, 网络解算这一难题已解决,如Cross迭代法、牛顿 法、节点压力法、附加风压法等[1～6]。不同算法各 有特点,但大体上可分为 1 以回路为基础的归 类于回路法 ; 2 以节点压力为基础的属节点风压 法。上述两种方法均可用于风网分析,但国内外应 用最普遍的是回路法中的Cross迭代法。该法是 Handy Cross于1936年提出,用于解算水道管网 的逐次计算法;后经D1Scott和F1Hinsley改进用 于风网解算,故又称Scott - Hinsley法[2]。 为提高通风网络解算效率,本文主要对基于复 合分支的通风网络简化和参数等效变换进行研究, 并基于Visual Basic 2008来实现。 65 矿 业 工 程 Mining Engineering 第6卷 第6期 2008年12月 1 基于复合分支的通风网络简化和参数等 效变换 111 基于复合分支的通风网络简化 通风网络简化对提高与通风网络拓扑关系相关 的计算程序的运算速度及降低计算机内存占有量具 有重要意义,有时风路增加一条可能导致通路总数 的成倍增加,所以对通风网络进行自动简化处理具 有非常重要的意义。 为叙述方便需先介绍子图和子网的概念。子图 是由图形中的任意一部分分支组成,分支数量可以 为一;子网则必须是连通的子图,除了分支数要 ≥ 2以外,还要满足去掉子网后的网络与子网只有两 个交点。 根据子网中的分支关系,将能够进行参数等效 变换的子网划分为并联和串联两种类型。网络简化 具有层次性,比如分支1与2串联后又与3并联; 一个较复杂的子网被简化成一条复合分支后又与其 它分支形成串联或并联关系。这样逐层进行简化, 并一直进行下去,直到不能再简化为止。该过程具 有递归的思路,故完全可用递归函数来实现。 752008年第6期 李晓峰等 通风网络解算的改进研究及实现 简化的原则是简化后的网络结构必须体现出原 通风系统的结构特点,不失真。简单的串联或并联 分支可用一条等效分支代替,等效分支的风阻值按 串、并联风阻计算公式求算。一进一出的局部角联 风网也可用一条等效分支代替,其等效风阻值按R h/ Q2计算,但由于角联子网很难进行参数等效 变换,目前简化只考虑串、并联。网络简化时必须 考虑子网是否含有动力设施和固定风量分支,简化 的内容和方法是 1 若串联子网含一条或一条以 上固定风量分支,则简化成固定风量复合分支 ; 2 若并联子网全为固定风量分支,则简化成一条固定 风量复合分支;若不全为固定风量分支,则简化成 一条非固定风量复合分支 ; 3 若串联子网含有风 机,则将串联的若干分支简化成一条分支;将串联 分支的若干动力设备作用效果合成一个动力设备后 附在简化后的复合分支上 ; 4 若并联子网含有风 机分支时,需去掉风机分支,再考虑是否继续简 化 ; 5 若并联和串联子网不含有风机分支和任何 动力设施,则可以直接参与网络简化。 112 通风网络简化、递归简化和参数等效变换 基于通风网络简化和参数等效变换的网络解算 需要先找出子网,然后将符合条件的子网根据串、 并联定律简化成复合分支,递归简化后进行风网解 算。将符合条件的子网简化成一复合分支,具体实 现如上页代码。 2 基于通风网络简化参数等效变换的网络 解算改进 基于复合分支将通风网络进行递归简化后用 Scott - Hinsley法进行风网解算,接着再递归对复 合分支根据串、并联的计算公式对复合分支内部的 分支进行风量递归计算,可极大提高通风网络解算 的效率。递归对复合分支根据串、并联的计算公式 对内部的分支进行风量递归计算的具体实现代码如 下 85 矿 业 工 程 第6卷 第6期 3 通风网络解算结果可视化 为使通风网络解算结果更直观,其结果用对话 框形式显示,每一分支风速校核是否通过、风速偏 高还是偏低、分支处于进风还是回风路线及每一分 支上的重要动力设备和通风构筑物均可用图标的形 式表示如图 1 。 基于复合分支参数等效变换的通风网络简化进 行风网解算,可选择复合分支内部的分支是否需要 递归解算每一分支,占用内存小、解算速度快。 图1 风流分配仿真结果可视化 4 结语 基于复合分支的网络简化对于通风网络解算没 有产生任何误差,反之亦然。基于复合分支和参数 等效变换改进后的通风网络解算,提高了通风网络 解算效率,且不降低精度,只是拓扑关系发生了变 化。 参考文献 [1]苏清政,刘剑1 矿井通风仿真系统理论与实践1 北京煤矿 工业出版社, 2006 - 051 [2]魏连江,王德明等1 构建矿井通风可视化仿真系统的关键问 题研究[J ]1煤矿安全, 2007 71 [3]魏连江,王德明1 基于构件的矿井通风安全管理系统的开发 研究[J ]1中国矿业, 2006 121 [4]段东1 矿井通风系统拓扑关系自动生成的研究及风网解算 [D]1 辽宁工程技术大学, 20051 [5]魏连江,王德明等1 矿井通风安全管理系统的开发模式[J ]1 安全生产与监督, 2006 31 [6]高旭1 矿井通风网路解算及其可视化研究[D]1 广西大学, 20051 Improved research and implement of ventilation network calculation LI Xiao2feng, WEI Lian2jiang, LIU Yun2gang China University of Mining network calculation; improvement 952008年第6期 李晓峰等 通风网络解算的改进研究及实现