張水平， 趙 勇， 陳 剛， 秦 娟

（1.江西理工大學，a.現(xiàn)代教育技術(shù)及信息中心；b.資源與環(huán)境工程學院，江西 贛州 341000；2.貴州開磷礦業(yè)總公司，貴陽 550302）

基于B/S共享模式礦井通風網(wǎng)絡解算結(jié)果可視化研究

張水平1a， 趙 勇2， 陳 剛1b， 秦 娟1b

（1.江西理工大學，a.現(xiàn)代教育技術(shù)及信息中心；b.資源與環(huán)境工程學院，江西 贛州 341000；2.貴州開磷礦業(yè)總公司，貴陽 550302）

針對目前我國礦井通風系統(tǒng)可視化研究中，礦井通風網(wǎng)絡分析方面仍存在部分不足的現(xiàn)狀，設計開發(fā)了容易操作和共享性高的礦井通風可視化系統(tǒng).本可視化系統(tǒng)以Windows操作系統(tǒng)為平臺，Access數(shù)據(jù)庫為后臺，采用基于B/S（瀏覽器/服務器）模式將通風網(wǎng)絡解算結(jié)果與礦井通風圖形結(jié)合在一起.通過本系統(tǒng)能準確、直觀、全面地反映礦井通風狀況，不僅優(yōu)化了礦井通風管理，還提高了礦井通風效率.

礦井通風系統(tǒng)；通風網(wǎng)絡解算；可視化

0 概 述

礦井通風可視化系統(tǒng)，一方面具備圖形展示各狀態(tài)下礦井巷道、構(gòu)筑物變化的功能；另一方面具備圖形界面以及圖形參數(shù)可視化功能，在進行簡單的實際操作后可讀取相應目標(包括巷道、通風構(gòu)筑物以及風機動力裝置等)的通風參數(shù).在此基礎(chǔ)上還可以通過系統(tǒng)的輔助功能進行數(shù)據(jù)處理，使整個礦井通風系統(tǒng)得到分風優(yōu)化[1-2].

近半個世紀以來，礦井通風與計算機的結(jié)合得到了迅速的發(fā)展，通風網(wǎng)絡分析方面無論從理論上，還是計算機軟件的研發(fā)都取得了豐碩的成果，相關(guān)的計算機軟件也日益完善，功能越來越強，操作也愈發(fā)簡單[3-4].本文在對礦井通風系統(tǒng)可視化理論深入研究的基礎(chǔ)上，針對我國在礦井通風網(wǎng)絡分析方面技術(shù)中存在的不足，開發(fā)了基于B/S共享模式礦井通風可視化系統(tǒng).

1 系統(tǒng)介紹

系統(tǒng)采用了B/S（瀏覽器/服務器）結(jié)構(gòu)，客戶端的用戶通過Web瀏覽器使用本系統(tǒng)，服務器主要監(jiān)聽接收來自客戶端的信息，并對其進行分析處理，與數(shù)據(jù)庫建立聯(lián)系，完成系統(tǒng)的各項功能.

系統(tǒng)主要特點：①操作簡單：由于本系統(tǒng)是通過互聯(lián)網(wǎng)傳遞數(shù)值信息的，信息接收的主體只要具備基礎(chǔ)的計算機操作水平和使用瀏覽器的能力，就可以通過該系統(tǒng)中的導航策略和友好界面的指引及時了解相關(guān)內(nèi)容.②共享性強：只要具備上網(wǎng)條件的多媒體計算機，不需其它載體，不受時間、空間等因素的限制，都可以通過網(wǎng)絡終端獲取信息.③同步性強：本系統(tǒng)一改以往傳遞信息單向的傳遞方式，由于網(wǎng)絡信息載體具備雙向傳遞功能，這種雙向交流可以是同步的.通過同步準確發(fā)布最新數(shù)據(jù)，從而保證數(shù)據(jù)的及時性和準確性.④可視化程度高：克服網(wǎng)絡解算人機交互性能差，屬性數(shù)據(jù)與圖形結(jié)合性比較弱的缺點.有利于工程技術(shù)人員維護數(shù)據(jù)和決策人員查看管理數(shù)據(jù).⑤擴展性強：通風網(wǎng)絡解算是礦山通風仿真的基礎(chǔ)，在此通風網(wǎng)絡解算可視化基礎(chǔ)上，為通風仿真系統(tǒng)提供了新的科學依據(jù).

2 可視化系統(tǒng)的設計

2.1 系統(tǒng)需求分析

開發(fā)基于B/S共享模式礦井通風可視化系統(tǒng)，其主要的目的是把礦井通風網(wǎng)絡解算結(jié)果與礦井通風示意圖結(jié)合起來，通過圖形便可查詢礦井通風參數(shù)，同時礦山技術(shù)管理人員通過網(wǎng)絡可以共享資源，提高了管理效率，降低了工作難度.

2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流設計

系統(tǒng)數(shù)據(jù)流指的是整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)的輸入、輸出和走向，只有確定了系統(tǒng)數(shù)據(jù)流，才能確定系統(tǒng)的功能架構(gòu)，如圖1.

圖1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流

2.3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設計

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計的任務是定義系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)元素之間的組成關(guān)系.本系統(tǒng)通過對數(shù)據(jù)流圖進行分析，進而得出系統(tǒng)的層次化的模塊結(jié)構(gòu)圖.系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設計采用面向數(shù)據(jù)流圖的設計方法，如圖2.

2.4 系統(tǒng)功能設計

該系統(tǒng)功能針對服務器端與客戶端用戶進行設置.

（1）通風系統(tǒng)、風流的可視化.客戶端用戶在登錄系統(tǒng)后，可通過礦井通風系統(tǒng)示意圖查詢礦山通風系統(tǒng)的狀態(tài)，包括：通風構(gòu)筑物的安裝位置與狀態(tài)、通風風流的方向與狀態(tài)等.

（2）圖屬(圖形與通風屬性)相應查詢.可視化系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫管理礦井通風系統(tǒng)的實體屬性，計算機自動將數(shù)據(jù)和圖形實體之間進行無縫連接，服務器端管理員可通過圖形進行查詢和修改屬性數(shù)據(jù).客戶端用戶在查詢時只需將鼠標移動在某巷道風路上即可進行數(shù)據(jù)查詢，系統(tǒng)會從后臺數(shù)據(jù)庫中查詢用戶鼠標所在巷道風路的通風屬性，并顯示在屬性框中.

（3）數(shù)據(jù)文件和圖形文件的共享.客戶端用戶在登錄系統(tǒng)后的頁面即可進行解算參數(shù)數(shù)據(jù)文件與圖形文件的下載.

3 系統(tǒng)的開發(fā)與實現(xiàn)

可視化系統(tǒng)采用Windows Server 2003作為整個服務器的操作系統(tǒng)，配合IIS架設系統(tǒng)的Web服務器.服務器端采用ASP，數(shù)據(jù)庫使用Access，站點編程環(huán)境為Dreamweaver CS4，腳本語言采用VBScript，結(jié)合HTML代碼組建動態(tài)、交互式的Web服務器端應用程序.

3.1 礦井通風系統(tǒng)示意圖的建立與錄入

礦井通風系統(tǒng)的可視化是整個系統(tǒng)的核心，主要包括通風系統(tǒng)圖中巷道、通風構(gòu)筑物、通風動力裝置、風向方向值等圖形的可視化，以及標注參數(shù)的輸入、修改、刪除等功能.礦井通風系統(tǒng)示意圖的創(chuàng)建[5]，采用了SWF格式文件向GIF格式文件的轉(zhuǎn)換生成的方式：在FLASH軟件繪圖環(huán)境下，對礦井的通風系統(tǒng)圖進行描繪.具體的要求：

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

（1）巷道的錄入.礦井通風可視化巷道錄入的方式為在FLASH軟件繪圖環(huán)境下利用工具直接繪制，按節(jié)點參數(shù)雙線型直線描繪巷道，在巷道的交叉處或者端點處采用FLASH 3S的捕捉功能[3]，確保線段的鏈接.

（2）構(gòu)筑物的繪制.構(gòu)筑物在FLASH中將作為庫里面的圖形元件可任意調(diào)用，通風構(gòu)筑物如風門、風墻、風窗等都為靜態(tài)，元件類型選擇【圖形】，繪制方式是在圖形編輯欄利用繪制工具編輯構(gòu)筑物形狀和特征.在添加構(gòu)筑物的時候，鼠標左鍵單擊庫中需要增加的構(gòu)筑物元件，然后根據(jù)鼠標移動來定位該構(gòu)筑物的位置和角度[6].

（3）通風動力裝置的繪制.通風動力裝置與構(gòu)筑物的添加方式一致，但是在繪制過程中，通風動力裝置的原件類型為【影片剪輯】，因為通風動力裝置(如風機)是動態(tài)的.一般通風動力裝置的動態(tài)變換只是形狀的變換，并無方位的移動.

（4）繪制風流方向.在此系統(tǒng)中礦井風流方向的變動情況是通過通風網(wǎng)路解算的數(shù)據(jù)來得知的，初始時某條巷道的風量是一個正值，當?shù)V井通風系統(tǒng)發(fā)生變化后，利用通風網(wǎng)路解算程序再次進行網(wǎng)路解算，解算之后該條巷道的風流還是正值，則該條巷道的風流方向沒有發(fā)生改變，如果風流是負值，則表示該巷道風流方向發(fā)生了改變[7-8].

添加風流方向的方式與構(gòu)筑物的添加方式是一致的.在繪制過程中，風流方向的原件類型為【影片剪輯】，風流方向的動態(tài)變換只是方位的移動，無形狀的變換.

（5）通風元件的刪除.通風構(gòu)筑物與風流方向都是庫中的元件在圖形中的調(diào)用，元件的刪除不能從庫中進行，因為庫中的元件被刪除后，在圖形其他位置被調(diào)用的同一元件也會被一并刪除.

3.2 礦井通風網(wǎng)絡解算

礦井通風網(wǎng)絡解算是整個可視化系統(tǒng)的基礎(chǔ)，所有的可視化工作都是建立在網(wǎng)絡解算結(jié)果正確的基礎(chǔ)上，所以在風路，風機參數(shù)的輸入至關(guān)重要，這將直接關(guān)系到網(wǎng)絡解算的正確性.

系統(tǒng)采用的通風網(wǎng)絡解算方法采用Hardy-Cross方法對礦井復雜通風網(wǎng)絡進行解算，該方法具有算法簡單、容易學習掌握和易在微機上實現(xiàn)等優(yōu)點.流程如下：原始數(shù)據(jù)輸入、確定網(wǎng)孔個數(shù)、風機曲線輸入、網(wǎng)路節(jié)點信息及支路風阻的讀入、風機特性曲線的描述、風阻大小排列、選擇網(wǎng)絡最小樹、形成獨立網(wǎng)孔、初擬風量值、自然風壓處理、風量迭代計算、固定風量風道的阻力與風阻處理、數(shù)據(jù)輸出.輸出的數(shù)據(jù)主要包括：風機編號及所對應的風量、風壓值，巷道編號及其對應的風量、風阻與風壓值等，節(jié)點和自然風壓信息等.

3.3 數(shù)據(jù)庫的設計

在通風網(wǎng)絡解算程序中，重要的巷道反映的參數(shù)很多，如：風量、巷道斷面積、風壓、風速和風阻等，如果這些參數(shù)全部標注在系統(tǒng)圖上，整體上會使通風系統(tǒng)圖顯得很雜亂.因此，在通風可視化系統(tǒng)中只選擇風量、風速、風壓這3項重要參數(shù)，來反映一個巷道的通風狀態(tài).

（1）數(shù)據(jù)庫的設定.創(chuàng)建任何一個數(shù)據(jù)庫的第一步是規(guī)劃數(shù)據(jù)庫，在本系統(tǒng)中，一個數(shù)據(jù)表存儲有關(guān)某一主題(如節(jié)點)的數(shù)據(jù)[9].表中按列存放該主題不同類型的數(shù)據(jù)(如節(jié)點的序號)，按行描述該主題的全部數(shù)據(jù)(如節(jié)點的具體通風參數(shù)).表中的每一行稱為一條記錄，而每一列稱為一個字段，如圖3所示.

（2）數(shù)據(jù)庫的訪問.Web數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)采用ASP技術(shù)，ASP是一個服務器端(Server—side)腳本執(zhí)行語言，用戶可用它產(chǎn)生和執(zhí)行高性能的、動態(tài)的、交互的Web服務器應用程序[10].

其詳細的方法為ASP+ADO技術(shù)訪問Web數(shù)據(jù)庫方法[11-12]：

圖3 礦井通風可視化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

首先創(chuàng)建數(shù)據(jù)源名DSN.DSN分為用戶DSN、系統(tǒng)DSN和文件DSN，一般定義系統(tǒng)DSN；接著通過服務器對象的CreateObject方法創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫鏈接 ：Set Conn=Server.Create Object(“ADODB.Connection”)；再用 Open方法打開待訪的數(shù)據(jù)庫 Conn.open“DSN名”；最后用SQL執(zhí)行查詢等數(shù)據(jù)庫操作 Set RS=Conn.Execute(“SQL 語句”)并顯示或返回操作結(jié)果.

3.4 系統(tǒng)可視化站點的設計

站點根目錄文件夾由6部分組成：圖形文件夾、數(shù)據(jù)報表文件夾、數(shù)據(jù)庫(mdb)、ASP文件(ASP)、系統(tǒng)窗口框架網(wǎng)頁文件(html)和礦井通風網(wǎng)頁文件(后綴名為.asp，為動態(tài)服務器頁面).

（1）站點功能的規(guī)劃.站點功能結(jié)構(gòu)由3大模塊組成，即通風系統(tǒng)、動態(tài)風流可視化；數(shù)據(jù)文件和圖形文件的下載；頁面之間的鏈接，如圖4所示.

圖4 可視化系統(tǒng)功能規(guī)劃

（2）可視化功能的實現(xiàn).①巷道、構(gòu)筑物、通風動力裝置的可視化；前面已經(jīng)提到礦井通風系統(tǒng)示意圖的繪制及其格式的轉(zhuǎn)換，在這里只需在Dreamweaver CS4環(huán)境下對GIF格式礦井通風系統(tǒng)圖形進行引用；②巷道風流參數(shù)可視化.用Dreamweaver網(wǎng)頁制作工具完成課件開發(fā)系統(tǒng)的界面設計，用HTML語言設計網(wǎng)頁的外觀構(gòu)架，靜態(tài)頁面制作中主要采用了Dreamweaver中的層和行為的概念.事先將通風網(wǎng)路圖作為背景層，然后每個點需要讀取的數(shù)據(jù)，通過添加ASP語句和SQL查詢語句提取與之對應的數(shù)據(jù)，將其編輯在相應的表格內(nèi)，并置入頁面中；③風機參數(shù)的可視化.風機參數(shù)的標識與風路參數(shù)的標識方法相同.在實際操作過程中，由于礦井通風解算結(jié)果的差異，風機參數(shù)的可視化與巷道風路的可視化相比，少了1個“風速”參數(shù).頁面效果如圖5所示.

（3）文件的鏈接和下載.系統(tǒng)頁面的轉(zhuǎn)換和資料的下載都是由超級鏈接來完成.超級鏈接是指站點內(nèi)不同網(wǎng)頁之間，站點與Web之間的鏈接關(guān)系.它可以使站點內(nèi)的網(wǎng)頁成為有機的整體，還能夠使不同站點之間建立聯(lián)系，如圖6所示.

（4）基于B/S的共享模式通風可視化系統(tǒng)的組建.基于B/S的共享模式通風可視化系統(tǒng)是利用Windows 2003 server的IIS平臺，使用 ASP結(jié)合HTML網(wǎng)頁、ASP指令和后臺數(shù)據(jù)庫等組建成的動態(tài)、交互且高效的Web服務器應用程序.

基于B/S的共享模式通風可視化系統(tǒng)程序的組建的步驟：①設置站點文件夾的路徑；②設置IIS的屬性；③系統(tǒng)的調(diào)試.

圖5 某礦礦井通風風機參數(shù)的可視化

圖6 數(shù)據(jù)報表的下載

4 結(jié)束語

通過對礦井通風系統(tǒng)及其可視化理論的研究，對現(xiàn)有礦井通風系統(tǒng)可視化技術(shù)進行科學分析.利用現(xiàn)代計算機技術(shù)，成功實現(xiàn)了基于B/S共享模式礦井通風可視化系統(tǒng)的研究及開發(fā).通過本可視化系統(tǒng)，利用計算機技術(shù)將數(shù)據(jù)庫與圖形結(jié)合，不但便于礦井通風系統(tǒng)管理者直接通過圖形進行查詢和數(shù)據(jù)管理，同時客戶端用戶也可通過本系統(tǒng)獲得網(wǎng)絡數(shù)據(jù)共享功能，使得通風管理方式更直觀、快速和高效.

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Visualization on the mine ventilation network solver results based on B/S sharing model

ZHANG Shui-ping1a,ZHAO Yong2,CHEN Gang1b,QIN Juan1b

(1.Jiangxi University of Science and Technology,a.Modern Pedagogial Eechnigues and Information Center;b.School of Resource and Enviromental Engineering,Ganzhou 34100,China;2.Guizhou Kailin Mining Corporation,Guiyang 550302,China)

Considering the current status of the visualization of mine ventilation system in China,we design a mine ventilation visualization system with easy operation and high sharing.The development of the system is based on Windows system as platform,Access as back-end database,database system as B/S (Brower/Server)model,which combines the results of ventilating network and mine ventilation graphic.The visual system can reflect the status of mine ventilation accurately,intuitively and comprehensively which optimizes the mine ventilation management and improves the ventilation efficiency.

mine ventilation system;ventilation network calculation;visualization

TD722

A

1674-9669（2011）06-0052-05

2011-09-11

張水平（1965－ ），男，副教授，主要從事礦井通風與安全生產(chǎn)方面的研究，E－mail:zhsp@mail.jxust.cn.