具有网络图绘制功能通风网络解算软件的研究.pdf

Serial No. 457 May. 2007 矿 业 快 报 EXPRESS INATION OF MINING INDUSTRY 总第457期 2007年5月第5期 田文明1981 - ,男,在读硕士,100083北京市海淀区学院路。 具有网络图绘制功能通风网络解算软件的研究 田文明 杜翠凤 张 昊 北京科技大学土木与环境工程学院 摘 要采用面向对象编程语言Visual Basic6. 0为开发工具,以Access为后台数据库,基于 AutoCAD新编程接口ActiveX Automation技术开发了具有图形绘制功能的矿井通风网络解算软 件。该软件承袭了Windows系统应用程序界面直观、 交互性好的特点,集网络图绘制、 网络解算、 矿井自然风压计算、 风机自动选型以及经济断面优化等功能于一体,并辅以强大的数据管理系统, 为矿山通风设计和管理工作提供了便利工具。 关键词网络解算;ActiveX Automation ;网络图绘制;软件开发 中图分类号TD722 文献标识码A 文章编号10092568320070520035204 Study of Ventilation Network Solution Softw are with Function of Network Graph Drawing Tian Wenming Du Cuifeng Zhang Hao School of Civil and Environment Engineering , University of Science and Technology Beijing Abstract Taking object2oriented programming language2Visual Basic 6. 0 as development tool and Access as background database , and based on ActiveX Automation technology AutoCAD new connec2 tion , a mine ventilation network solution software with graph drawing function has been developed. The software inherits features of visual interface and good interactivity of Windows system. It inte2 grates the functions of network graph drawing , network solution , mine natural air pressure computa2 tion , fan selection and economic section optimization. The software with a powerful data management system provides a convenient tool for mine ventilation design and management. Keywords Network solution ;ActiveX Automation ;Network graph drawing;Software developing 矿井通风系统管理是矿井安全生产工作中的重 要组成部分。多年来,经过众多学者的探讨和研究, 开发出了诸多的通风软件应用于通风系统管理,对 提高矿井通风效果,加强通风科学管理,指导通风系 统改造均起着极大的促进作用。但是随着计算机技 术的高速发展,已有软件在不同程度上出现一定的 局限性,例如软件功能比较单一,界面交互性不好, 通用性和可移植性差,不能把图形绘制、 网络解算、 风机的选型以及数据管理等功能很好的结合起来。 这些缺陷和不足极大地制约了矿井通风网络解算软 件的推广和使用。 针对以上问题,在深入研究矿井通风理论机制 与电算方法的基础上,研究开发了集众多功能于一 体的矿井通风解算软件,既顺应了通风网络设计与 管理科学化、 计算机化的新趋势,又为实际生产中通 风系统设计、 改造提供了更为快捷方便的手段。 1 矿井通风网络图的绘制 1. 1 ActiveX Automation技术 ActiveX Automation也称为ActiveX自动化服 务功能,是Microsoft基于部件对象模型COM体 系结构开发的一项技术标准,是AutoCAD的新编程 接口。它允许Windows中应用程序之间进行相互 的对话、 沟通和控制,用户可以用它来定义Auto2 CAD ,与其他应用程序共享图形数据。此技术将 AutoCAD的各种功能封装在AutoCAD ActiveX对 象中,使得应用程序可以通过ActiveX与AutoCAD 进行通信,并操纵AutoCAD的许多功能[1]。Ac2 tiveX Automation技术完全面向对象化编程特性,使 其具备了强大的开发能力和简单易用的优良特点, 开发工具的选择也具有很大的灵活性,如开发者可 以选择当前流行的开发工具VB、DELPHI、VC、JA2 VA等进行AutoCAD二次开发。 53 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 文中即利用VB6. 0基于ActiveX Automation 技术对AutoCAD进行二次开发,即用VB通过编程 从AutoCAD内部或外部控制和操作,把AutoCAD 看成VB程序中的一个图形窗口,对其进行启动、 绘 图、 编辑和退出等操作,从而实现通风图形系统的自 动绘制功能。 建立VB与AutoCAD之间的通信需要以下两 个步骤① 在编写VB代码前,在VB编程环境中引 用AutoCAD对象库连接AutoCAD ;② 编写VB程 序代码,创建AutoCAD对象,启动运行AutoCAD。 在VB与AutoCAD连接后,就可以利用该Au2 toCAD对象及其下级对象的属性和方法等实现用 VB语言在AutoCAD环境中的图形绘制和编辑等 操作。 1. 2 通风网络图的生成算法 目前已有通风网络图的自动生成算法,将一个 通风系统生成为一个曲线形网络图。成熟的算法有 最长路径法[2],主要思路是找到各风机系统中的最 长通路,以通路长的布置在两侧、 通路短的布置在中 间为原则,形成曲线网络图。 最长路径法具体算法一个网络中任意节点的 最长路径为流入节点的所有分支、 始节点中最长路 径长度者加一,其计算公式为 对于一个有n个节点的网络 JnLen[ j ] 0, j 1, JnLen[ j ] max{ JnLen [ i1] , JnLen [ i2] ,⋯JnLen [ in ]} 1, j 2,⋯, n 式中,JnLen [ j ]为节点j的最长路径长度; JnLen [ i ]为流入节点j的所有分支始节点i的最长路径 长度。 1. 3 通风网络图的绘制原则和步骤 采用计算机自动生成通风网络图总的要求 是[3]需要人工输入的数据尽可能少,生成以后的 人工编辑也要尽可能少,生成的网络图美观,符合一 般的使用习惯。通风网络图的绘制原则一般为① 用一个进风节点代替所有进风节点,布置在网络图 的最下边;② 用一个出风节点代替所有出风节点,布 置在网络图的最上边;③ 进风节点与出风节点采用 同一个编号,可以避免采用伪分支;④ 分支方向基本 都应由下向上;⑤ 分支间的交叉尽可能少;⑥ 节点与 节点之间应有一定的间距;⑦ 网络图总的形状基本 为 “鸭蛋” 形。 遵循上述算法和绘图原则,网络图自动绘制流 程见图1。 图1 网络图绘制流程图 2 通风网络解算系统 2. 1 网络解算数学模型构建 解算方法在网络解算系统中起着重要的作用, 对于用计算机解算复杂的风网是十分关键的步骤。 目前网络解算方法较多,文中选取Scott2Hinsley 法[4]进行风网电算的数学模型构建。 对于某网络 G E , V E e 1, e2,∧, en V v 1, v2,∧, vm , 利用Scott2Hinsley法构建数学模型的简要过程如 下 首先对余枝数即独立回路数bn-m 1, 建立分支风量数组,并由独立回路风压平衡方程得 到非线性方程组 Σ n j 1 CijRjQj|Qj| Σ n j 1 CijPj, j 1,2,∧, n , i 1,2,∧, b1 式中, Cij为基本回路矩阵第i行第j列元素; Rj为 第j分支的风阻,Ns2/ m8;Qj为第j分支的风量, m3/ s;Pj为第j分支通风能量的代数和, PPf Pn,其中Pf为风机工作风压, Pn为自然风压。 将上式转换为函数形式并利用非线性方程组线 性化的方法进行转化,经一系列简化最后得到斯考 德2恒斯雷法的回路风量计算公式 △Qkri - Σ n j 1 Cij R jQ k j Qkj-Pj 2Σ n j 1 CijRjQkj- dPj dQj QjQk j , i 1,2,∧, b , j 1,2,∧, n 式中, dPj dQj QjQk j 为第j条分支上扇风机曲线的斜 率,假设曲线拟和的次数为d次,则 PjPnjPf j 63 总第457期 矿业快报 2007年5月第5期 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. Pna0a1Qja2Q2j∧adQ d j1 3 dPi dQj a1 2a2Qj∧dadQ d- 1 j , j 1,2,∧, n4 按式2、 式3和式4反复计算,第k 1次 迭代分支风量值为 Qk 1 j Qkj△Qkj QkjΣ b i 1 Cij△Qkri, i 1,2,∧, b , j 1,2,∧, n5 当迭代求出的独立回路风量校正值满足给定条 件 max{△Qk 1 ri} ≤ ε , 式中,ε为预先给定的精度,一般取 ε 0.01～ 0.00001m3/ s。 此时可停止计算,第k 1次近似风量值就是 自然分配的风量。 2. 2 网络解算程序编制流程图 在用计算机编制风网解算程序时,除应按照上 述算法逻辑进行外,还要结合矿井通风的实际情况。 因为在生产实践中有的回路不能简单的按照上述公 式进行风量迭代,需编写独立的子程序单独进行处 理,综合考虑各方面因素后的风网解算程序编制流 程见图2。 图2 Scott - Hinsley法网络解算流程图 3 通风网络解算软件系统设计 3. 1 网络解算软件系统设计方案 3. 1. 2 系统结构组成 本研究所开发的网络解算软件的系统设计包括 20个窗体和8个模块。该软件以数据处理和计算 为主并辅助以绘图功能,计算模块是系统研究的核 心内容。按照操作对象与处理方式的不同,系统主 要包括风网数据库子系统、 信息管理子系统、 图形绘 制系统和三大功能计算模块,其主体结构见图3。 图3 软件系统主体结构示意图 3. 1. 2 系统界面设计 软件界面设计是应用程序开发的重要内容,界 面好坏直接影响到软件的实用性和可接受程度。为 使程序易于掌握和使用,本系统采用了菜单驱动式 界面,并设计了类似WORD字处理系统的多文档界 面MDIMultiple Document Interface ,系统主界面 作为父窗体,风网初始信息与解算结果信息两个窗 体类分别作为子窗体,见图4。 图4 VNSS运行界面 3. 2 信息管理子系统 矿井风网解算和图形绘制基于复杂的风网原始 信息,网络数据信息的存储与控制对于网络解算软 件的开发研究也是至关重要的一环。 信息管理子系统的主要功能包括风网信息显 示、 数据的输入与修改、 将风网信息写入磁盘文件或 从文件中读取信息并显示出来以及网络信息的打印 输出,其处理模式与技术手段直接关系到软件的实 用性和安全性。 73 田文明 杜翠凤等具有网络图绘制功能通风网络解算软件的研究 2007年5月第5期 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 3. 2. 1 风网数据的显示与编辑 本系统采用可伸缩的网格控件MSFlexGrid 技术进行数据呈现,能够清楚直观地将大量风网数 据显示出来。同时对标准MSFlexGrid控件做出一 些改进,将其设计成类似Excel电子表格的数据控 制网格。主要手段是借助于一个TextBox ,分别为 MSFlexGrid的EnterCell和Click事件以及文本框 Change、PressDown、LostFocus等事件编写源程序代 码,使得控件动作与文本框控件产生联动效果[5]。 这样既保障了风网数据的安全性又可对风网数据进 行输入、 编辑和修改。 3. 2. 2 风网信息的存取 通风网络信息的存储是信息管理系统的主要任 务之一。风网信息包括了图形数据、 网络名称、 网络 分支数和节点数、 风网原始数据与网络解算结果、 选 用风机参数等,均反映在相应的显示界面中。 系统为风网信息提供了两种存取形式,一是通 过一个变体型变量数组,依次对顺序文件写操作,将 风网相关信息数据顺序存入,读取文件时,只需顺序 的将信息取出,显示在窗体或表格的相应位置;二将 风网信息导入Microsoft Excel ,并以电子表格的格 式存储文件利用代码控制,该种文件形式的风网数 据也同样可以导入到程序中。 3. 2. 3 风网信息的打印 风网信息尤其网络解算结果是矿井通风设计的 重要依据,将其以书面形式输出是实际工作的需要。 系统采用OLE对象的链接与嵌入技术进行VB与 Excel二者间的数据信息访问,实现了理想的报表打 印效果,表格结构清晰直观、 风网信息显示全面、 对 网络数据数量无限制,并可随时对其进行调整与修 改,较好的解决了通风网络解算软件报表输出与打 印的难题。 3. 3 图形绘制系统 根据矿井通风网络图的作用,网络图绘制系统 一方面要具有完备的图形功能,同时要与分支和节 点属性数据实现连接,几何图形能够保存属性数据, 便于通风网络管理。结合系统分析,矿井通风网络 图形绘制系统功能设计如图5。 图5 图形绘制系统功能设计 3. 4 系统的计算功能模块 系统的计算功能模块包括网络解算、 风机优选 和经济断面优化三大功能模块,用来实现系统的回 路圈划、 网络解算、 固定风量分支阻力调节计算、 曲 线拟合、 风机选型、 矿井自然风压计算以及经济断面 优化等主要计算功能。 计算功能模块有以下几点需要说明。 1系统的解算过程,回路圈划、 矿井自然风压 计算、 网络迭代计算是一次性衔接完成的。 2在网络初次解算后,菜单栏的风机优选命令 和子窗体中的风机选择功能按钮才被激活为可使用 状态,计算机自动辨识网络中风机安装分支个数并 进行自动风机选型。 3经济断面优化则是相对独立的模块,只需要 给定相关参数,即可计算出最优断面以及使用该断 面的各项费用情况各项费用均折合为投产年初投 入值。 4本系统中的矿井自然风压计算、 曲线拟合、 风机优选等子程序除被调用进行解算外均可作为独 立的计算模块使用,以适应不同的工作需要。 3. 5 风网信息数据库 由于开发的网络解算软件为单机应用软件,建 立的风网信息数据库只供程序本身访问与调用,因 而小型的桌面数据库完全可以达到使用的要求。本 系统采用Access创建了风网信息数据库,分为图形 信息数据库和风机信息数据库,其中风机信息数据 库又包含3个关系表,结构见图6。系统采用ADO 技术通过连接字符串连接Access数据库来实现对 数据库的访问。 图6 风机信息数据库结构与功能模块图 4 结论 文中对具有网络图绘制功能的通风网络解算软 件的绘图原理、 算法模型构建、 系统方案设计、 研究 思路、 技术手段等内容进行了归纳和概述。所开发 的网络解算软件克服了已有通风解算软件的缺陷和 不足并进行扩展,实现了矿井通风图形绘制、 风网计 算和设备选型或修改工作由计算机一次性全部完成 的功能,同时辅以强大的数据管理系统,解决了繁琐 的数据存取和报表调整与打印的问题。此外该软件 83 总第457期 矿业快报 2007年5月第5期 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. Serial No. 457 May. 2007 矿 业 快 报 EXPRESS INATION OF MINING INDUSTRY 总第457期 2007年5月第5期 难选氧化锌矿石综合回收铁的试验研究 龚恩民 艾光华 江西理工大学 魏宗武 广西大学 摘 要针对某低品位氧化锌矿石矿物组成复杂、 嵌布粒度细和风化泥化严重的特点,分别进 行了浮选、 磁选和焙烧2磁选3种流程的选矿工艺试验研究和比较,试验研究结果表明利用焙烧2 磁选联合流程处理该矿石,可获得铁品位60. 95 、 铁回收率80. 55 的选矿指标。 关键词难选氧化锌矿;焙烧;磁选 中图分类号TD913 文献标识码A 文章编号10092568320070520039203 Experimental Research on Iron Recovery from Refractory Zinc Oxide Ores Gong Enmin1 Ai Guanghua1 Wei Zongwu2 1Jiangxi University of Science and Technology; 2Guangxi University Abstract In the light of the characteristics of the low2grade refractory zinc oxide ores with com2 plex size composition , fine disseminated size and high weathered slime content , the beneficiation pro2 cess tests and comparisons of flotation , magnetic separation and roasting2magnetic separation were car2 ried out. The research results showed that using the roasting2magnetic separation process to treat the zinc oxide ores may obtain the beneficiation index of iron grade 60. 95 and iron recovery 80. 55 . Keywords Refractory zinc oxide ore ; Roasting; Magnetic separation 在已知的锌矿石总储量中,我国氧化锌矿资源 中低品位氧化锌矿石占有相当的比例,由于硫化锌 矿的不断开发,资源进一步枯竭,矿物加工工业面临 着新的困难,处理好低品位氧化锌矿石经济利用价 值较大。针对某低品位氧化锌矿石矿物组成复杂, 矿物嵌布粒度细、 风化、 泥化严重,选矿难度较大的 特点,分别进行了浮选、 磁选、 焙烧2磁选3种流程的 选矿工艺试验研究,试验研究结果表明,采用浮选, 磁选流程处理该矿石均未能得到理想的选别指标, 利用焙烧2磁选联合流程处理该矿石可获得较理想 的选矿指标。 1 矿石性质 1. 1 原矿性质 某氧化锌矿试样主要金属矿物以异极矿、 褐铁 矿为主,少量锌铁尖晶石、 白铅矿、 闪锌矿、 硫铁矿、 菱铁矿等;脉石矿物以方解石、 白云石、 白云母为主。 1. 2 锌矿物分布 异极矿为显微鳞片状集合体,粒度在0. 007～ 0. 017mm ,与白铅矿共生,还有部分异极矿呈板状 集合体,粒度在0. 05～0. 077mm ,分布于方解石粒 龚恩民,341000江西省赣州市。 具有较好的通用性和可移植性,为矿井通风系统管 理工作提供了便利工具,有助于实现矿山管理的科 学化和计算机化。 参 考 文 献 [1] 彭观明.基于ActiveX的AutoCAD二次开发技术的应用[J ].泰 山学院学报,2006 ,286 30～33. [2] 吴 兵,卢本陶等.由通风网络结构数据自动生成通风网络图 研究[J ].中国安全科学技术,2005 ,16 25～28. [3] 李湖生.由通风网络结构数据自动生成曲线网络图[J ].煤矿安 全,1998 ,1 9～12. [4] 傅 贵,秦跃平,赵伟民.矿井通风系统分析与优化[M].北京 机械工业出版社,1995. 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