洪寧波

（山西陽煤集團(tuán)礦山救護(hù)大隊(duì)， 山西　陽泉　045000）

引言

目前我國煤礦的安全生產(chǎn)存在一定的問題，對(duì)礦井通風(fēng)的計(jì)算存在一定的誤差。為對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)籌管理，使用網(wǎng)格來對(duì)其進(jìn)行整體的把握。因此，將軟件和硬件有機(jī)地結(jié)合起來，從這兩方面來促進(jìn)煤礦的安全生產(chǎn)，目前使用網(wǎng)格技術(shù)來對(duì)礦井通風(fēng)計(jì)算進(jìn)行處理還處于研究階段，對(duì)其進(jìn)行研究對(duì)煤礦的各項(xiàng)計(jì)算都有很大的促進(jìn)作用，由此可見網(wǎng)格技術(shù)對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)具有重要意義。

1　并行處理

結(jié)合當(dāng)前并行處理發(fā)展的情況來看，相關(guān)科研人員對(duì)并行系統(tǒng)和并行計(jì)算的研究數(shù)不勝數(shù)，其發(fā)展速度迅猛。結(jié)合全球在此方面的研究來看，其還是一個(gè)新興的領(lǐng)域，各國科研人員對(duì)其進(jìn)行了大量的研究。

互聯(lián)網(wǎng)信息時(shí)代的崛起使并行計(jì)算的級(jí)別有進(jìn)一步的提升，在不同行業(yè)和不同領(lǐng)域并行計(jì)算都發(fā)揮著重要的作用，并行計(jì)算以計(jì)算高性能為目標(biāo)不斷發(fā)展，其計(jì)算速度也是十分可觀，在礦井通風(fēng)計(jì)算中進(jìn)行廣泛使用，能夠使礦井通風(fēng)機(jī)制更加科學(xué)合理[1]。

2　網(wǎng)格計(jì)算

目前，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算中，網(wǎng)格計(jì)算以其超前的技術(shù)思維和強(qiáng)大的發(fā)展前景占據(jù)著網(wǎng)絡(luò)計(jì)算中的重要地位，其中心內(nèi)容是實(shí)現(xiàn)資源的共享，使多個(gè)計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行聯(lián)合，進(jìn)而組成一個(gè)可控的計(jì)算系統(tǒng)，使用這個(gè)系統(tǒng)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，使其為各項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)提供數(shù)據(jù)的計(jì)算支持。

通常來說，網(wǎng)格不僅僅是一種結(jié)構(gòu)，其更是一種思維。就目前來看，科研人員對(duì)網(wǎng)格的研究還處于不斷探索的階段，雖說有相關(guān)領(lǐng)域已有成功實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)格應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，但其在應(yīng)用的過程中還存在一些問題亟待解決，例如網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)格關(guān)鍵技術(shù)的問題。除此之外，網(wǎng)格技術(shù)的發(fā)展還需要相關(guān)的市場模式來刺激其發(fā)展，使其受到科研人員的重點(diǎn)研究[2]。

3　礦井通風(fēng)并行計(jì)算體系

在礦井生產(chǎn)中，人們最關(guān)注的問題就是安全，安全是一切生產(chǎn)的前提。信息技術(shù)的不斷發(fā)展，為礦井生產(chǎn)安全提供了技術(shù)的支持，使礦井的生產(chǎn)更加安全。使用信息技術(shù)來為礦井通風(fēng)的安全提供良好的平臺(tái)，使煤礦的通風(fēng)能夠達(dá)到相關(guān)的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，改善煤塊通風(fēng)安全。通過科研人員的努力，盡快實(shí)現(xiàn)礦井通風(fēng)計(jì)算網(wǎng)格體系，使礦井通風(fēng)系統(tǒng)更加完善，促進(jìn)煤塊的生產(chǎn)安全。

通過實(shí)踐探索得知，對(duì)煤礦的安全網(wǎng)格介紹應(yīng)分為四個(gè)方面，具體如下頁圖1所示，經(jīng)過對(duì)煤礦安全網(wǎng)格進(jìn)行分析得出與其結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的技術(shù)層次，分別對(duì)應(yīng)為網(wǎng)格的應(yīng)用技術(shù)、編程技術(shù)、核心管理技術(shù)和底層支撐技術(shù)。相關(guān)研發(fā)部門可以根據(jù)煤礦的具體情況來進(jìn)行研究，研究的側(cè)重點(diǎn)各不相同，主要研究應(yīng)為其底層支撐和上層應(yīng)用，對(duì)這些問題進(jìn)行研發(fā)能夠充分地對(duì)礦井通風(fēng)的各項(xiàng)資源進(jìn)行整合，結(jié)合新技術(shù)的應(yīng)用，使礦井通風(fēng)計(jì)算更加精準(zhǔn)。

4　礦井通風(fēng)計(jì)算并行處理模式

4.1　礦井通風(fēng)計(jì)算

礦井通風(fēng)計(jì)算所包含的內(nèi)容主要為掘進(jìn)通風(fēng)、硐室通風(fēng)、礦井風(fēng)量和風(fēng)壓及等積孔的計(jì)算。在進(jìn)行計(jì)算時(shí)要針對(duì)井下最大工作人數(shù)進(jìn)行考量，除此之外還要對(duì)礦井之中各項(xiàng)溫度進(jìn)行計(jì)算。在掘進(jìn)工作面所具有的風(fēng)量進(jìn)行計(jì)算時(shí)，要對(duì)瓦斯涌出量、通風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量和風(fēng)速進(jìn)行計(jì)算并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的驗(yàn)算。在對(duì)風(fēng)速進(jìn)行計(jì)算時(shí)其中包括獨(dú)立硐室、巷道風(fēng)量和備用工作面。對(duì)風(fēng)壓的分配和通風(fēng)負(fù)壓進(jìn)行計(jì)算，讓通風(fēng)效率得到最佳，進(jìn)而使礦井的通風(fēng)性達(dá)到最高。

圖1　煤礦安全應(yīng)用網(wǎng)格層次結(jié)構(gòu)

在對(duì)這些方面進(jìn)行計(jì)算時(shí)，采用并行處理模式能夠使其精準(zhǔn)度得到提升，對(duì)各項(xiàng)通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，使其具備完善的性能。

4.2　基于網(wǎng)格的并行處理

根據(jù)網(wǎng)格的相關(guān)思想，使用網(wǎng)格來實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)的計(jì)算，其主要解決的內(nèi)容包括遠(yuǎn)程沉浸、分布式超級(jí)計(jì)算和儀器系統(tǒng)的計(jì)算。通過對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究，對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理進(jìn)行科學(xué)的研究，對(duì)這兩個(gè)方面進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新使其能夠有機(jī)地結(jié)合在一起，使數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸更具效率，促進(jìn)數(shù)據(jù)處理更加得精確。處理的模式為由HPSS做支撐對(duì)礦井通風(fēng)計(jì)算的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，進(jìn)而使用分布計(jì)算模式對(duì)其進(jìn)行計(jì)算[3]，其具體架構(gòu)如圖2所示。

圖2　HPSS架構(gòu)

4.3　并行存儲(chǔ)處理模式

在對(duì)礦井通風(fēng)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，由HPSS做支撐對(duì)礦井通風(fēng)計(jì)算的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，進(jìn)而使用分布計(jì)算模式對(duì)其進(jìn)行計(jì)算。其中HPSS能夠?yàn)橛?jì)算提供龐大的數(shù)據(jù)，換句話說其在并行存儲(chǔ)處理中的工作就是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存，除此之外與其他計(jì)算設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞。

HPSS的相關(guān)特點(diǎn)和煤炭生產(chǎn)工序環(huán)環(huán)相扣形成了一個(gè)相互融合的狀態(tài)，HPSS在運(yùn)作中依靠網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)的并行處理，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的模塊化整理，再將數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁鱾€(gè)計(jì)算系統(tǒng)當(dāng)中，其具有一定的擴(kuò)展性，針對(duì)煤炭在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)形成的大規(guī)模數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行三維的空間分析，使其操作更加規(guī)范，將二者動(dòng)態(tài)地結(jié)合在一起，為礦井通風(fēng)的計(jì)算提供技術(shù)支持[4]。

4.4　煤礦安全應(yīng)用服務(wù)器

通過對(duì)并行處理系統(tǒng)和HPSS模型及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行組合建立起煤礦安全應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)，建立統(tǒng)一的系統(tǒng)對(duì)其各個(gè)組件進(jìn)行管理，使各個(gè)組成部分能夠協(xié)調(diào)運(yùn)作，通過對(duì)系統(tǒng)的整體管理使各個(gè)部門能夠形成進(jìn)行自主管理，在進(jìn)行整體運(yùn)作的時(shí)候，使用安全分析平臺(tái)來對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理的分析，通過可視化平臺(tái)來對(duì)其計(jì)算結(jié)果進(jìn)行展示。在系統(tǒng)中入礦井通風(fēng)所需要用到的專業(yè)理論，在進(jìn)行計(jì)算時(shí)導(dǎo)入相關(guān)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算自動(dòng)一體化，對(duì)礦井的通風(fēng)和礦井瓦斯的含量進(jìn)行直觀展現(xiàn)，通過高效率的工作，使煤礦礦井通風(fēng)更加安全，促進(jìn)煤礦的發(fā)展。

4.5　煤礦安全應(yīng)用網(wǎng)格

建立煤礦安全應(yīng)用網(wǎng)格，使用其對(duì)礦井的通風(fēng)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)礦井的安全性進(jìn)行評(píng)估。此網(wǎng)格對(duì)礦井通風(fēng)的計(jì)算從理論的建立推向了軟件和硬件的有機(jī)結(jié)合，此網(wǎng)格真正實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井通風(fēng)安全的計(jì)算的一大突破，此項(xiàng)目的研究對(duì)礦井通風(fēng)計(jì)算有著重大的意義[5]。在未來科研人員還將對(duì)此項(xiàng)目進(jìn)行更加深入的研究，使此項(xiàng)目成為煤礦安全應(yīng)用網(wǎng)格中的新生能量。立足長遠(yuǎn)發(fā)展來看，在對(duì)此項(xiàng)目進(jìn)行研究時(shí)可以對(duì)網(wǎng)格中間件和網(wǎng)格底層技術(shù)來進(jìn)行針對(duì)性的研究，對(duì)這方面進(jìn)行研究對(duì)網(wǎng)格計(jì)算也有著很大的促進(jìn)作用，不僅能夠推動(dòng)煤礦安全應(yīng)用網(wǎng)格的發(fā)展，還能夠在一定程度上推動(dòng)網(wǎng)格計(jì)算的發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)二者的共同發(fā)展。

5　具體應(yīng)用

5.1　組件設(shè)計(jì)

在對(duì)整體系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要針對(duì)礦井的具體狀況來進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)而使其行之有效。對(duì)礦井的規(guī)模、大氣狀況和風(fēng)壓差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在系統(tǒng)中設(shè)立監(jiān)測系統(tǒng)，使其更加智能化。此系統(tǒng)中，安全應(yīng)用服務(wù)器是中心架構(gòu)，將信息中心、基層區(qū)隊(duì)、井口、調(diào)度室和監(jiān)察進(jìn)行組合，形成一個(gè)完善的結(jié)構(gòu)。

5.2　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通過對(duì)風(fēng)壓和阻力進(jìn)行計(jì)算，建立可視化模型，具體設(shè)計(jì)下頁圖3。

6　結(jié)語

通過對(duì)網(wǎng)格技術(shù)和并行處理模式的探究得知，使用此系統(tǒng)來對(duì)礦井通風(fēng)進(jìn)行計(jì)算具有十分重要的意義。對(duì)煤礦安全應(yīng)用網(wǎng)格的構(gòu)建需要更多科研人員的共同努力，這項(xiàng)技術(shù)必定會(huì)對(duì)煤礦的發(fā)展起到積極的促進(jìn)作用。由于其各項(xiàng)技術(shù)還未完全成熟，需要科研人員對(duì)相關(guān)項(xiàng)目進(jìn)行研發(fā)，使硬件和軟件核能有機(jī)地結(jié)合起來，對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)有力的支持，針對(duì)不同的網(wǎng)格技術(shù)模式來進(jìn)行探究，研發(fā)出穩(wěn)定可靠的計(jì)算系統(tǒng)，為礦井通風(fēng)計(jì)算提供強(qiáng)大的支持。

圖3　礦井通風(fēng)系統(tǒng)

[1]張坤.礦井通風(fēng)設(shè)備選型及其計(jì)算[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2016（1）：131.

[2]劉鋒.基于兩種算法下的礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].江西建材，2017（5）：65.

[3]李曉朝.礦井通風(fēng)計(jì)算與通風(fēng)措施的探討[J].山東煤炭科技，2015（7）：70-72.

[4]劉永紅，張娜，劉劍，等.礦井通風(fēng)構(gòu)筑物失效與通風(fēng)系統(tǒng)功能失效的關(guān)系[J].世界科技研究與發(fā)展，2016（3）：536-543.

[5]吳霞，蘇世標(biāo)，王爍，等.某鐵礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].采礦技術(shù)，2017，17（1）：10-12.