CN103758555A - 由煤矿通风网络基础数据自动生成通风网络图的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种由煤矿通风网络基础数据自动生成通风网络图的方法，包括以下步骤：通风网络基础数据的准备；矿井通风网络基础数据的完整性检测；通风网络结构框架的生成；通风网络图的绘制；绘制用风地点；绘制节点；绘制分支。本发明利用计算机将煤矿通风网络基础数据自动生成通风网络图速度块、效率高、工作量小、不易出错，而且方便调整。
Description
技术领域
本发明主要涉及煤矿领域，尤其涉及一种由煤矿通风网络基础数据自动生成通风网络图的方法。
背景技术
煤矿通风***为井下工作人员提供生存所必需的氧气，同时带走瓦斯、粉尘等有毒有害物质，是保障煤矿安全生产的基本保障，是煤矿各生产环节中最基本一环。但是，煤矿通风***是由数以百计纵横交错的井巷构成的复杂***。为方便对通风***的分析，利用图论的方法对煤矿通风***进行抽象描述，把煤矿通风***绘制成一个由节点、分支及其属性组成的***，称为通风网络图，如图1所示。
煤矿通风网络图利用节点、分支这些直观的几何图形来表示通风***，可以直观、清楚地反映通风网络的结构和风流的流动特性，是进行各种通风分析和计算的基础。
但是由于煤矿通风网络一般都非常复杂，巷道数目多，因而煤矿通风网络图的绘制是一项十分繁琐的工作。靠手工绘制不仅速度慢、效率低、工作量大、易于出错，而且不方便调整，同时，在美观和协调方面也往往不尽人意，修改起来也非常不方便。因而利用计算机将煤矿通风网络基础数据自动生成通风网络图是大势所趋。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种由煤矿通风网络基础数据自动生成通风网络图的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
由煤矿通风网络基础数据自动生成通风网络图的方法，其特征在于，包括有以下步骤：
（1）通风网络基础数据的准备
1）、首先在通风网络基础数据中进行加入表征某一分支的类型的项，其中类型为1表示的是一般分支，类型为2表示的是用风地点分支，用风地点分支包括固定风量分支、局扇通风分支、备用工作面分支和固定风量的采煤工作面分支，类型为3表示的是通风机分支；
为了叙述方便，使用始节点-末节点的方式来代表某一个分支；
2）、定义3个二维整数型动态数组：fenzhi(,2)，yfdd(,3)和fengji(,2)，分别用于存储所有分支，所有用风地点分支和所有风机分支；并将通风网络基础数据中的所有分支、所有用风地点分支和所有风机分支分别读入fenzhi，yfdd和fengji数组；
为描述方便，设fenzhi、yfdd和fengji数组中元素的数量分别为Nfz，Nyf和Nfj；
（2）矿井通风网络基础数据的完整性检测
检测通风网络基础数据的完整性，即数据中是否有无流入和无流出节点的检测；具体算法如下：
定义1个一维整数型动态数组mNode()，遍历fenzhi数组中所有元素，确定最大的节点号N，重新定义mNode数组为mNode(N)，再一次遍历fenzhi数组，计算出fenzhi数组中每个始节点和末节点的出现次数，如果出现次数为1，说明此节点要么为无流入节点，要么为无流出节点；
如果存在无流入节点或无流出节点，则说明矿井通风网络基础数据中存在错误，应先根据检测结果修改基础数据后再重新检测和进行下一步操作；
（3）通风网络结构框架的生成
具体原则和流程如下：
1）、确定整个通风网络图中有几个子***，方法是通风网络基础数据中有几个风机就有几个通风***；
2）、确定各用风地点属于哪个子***；
3）、每个***均把回风侧节点最多的路径在最左边放在子***的最左边，并把与此路径相对应的用风地点放在所在子***所有用风地点的最左边；
4）、以用风地点所在的水平位置为第0层，将节点以层为单位在垂直方向上排列，用风地点上部节点的层值为正值，下部节点的层值为负值；
5）、各子***中除最左边的用风地点以外的各用风地点，以最终连接到回风侧节点最多的路径上的节点的层数为依据依次向右排列；
6）、在水平方向上，用风地点上部各层中的节点，在子***内部按层均匀布置；用风地点下部各层中的节点，在整个网络图内按层均匀布置；
7）、根据用风地点和节点的位置连接分支；
确定各用风地点属于哪个子***、各用风点到达顶部1号节点时的节点数、各节点所在的层数的算法如下：
a、定义1个一维整数型动态数组mNodeLayer()用于存放各节点的层数；定义一个一维整数型动态数组mYfNumsUp()用于存放各用风点到达顶部1号节点时的节点数；定义一个一维整数型动态数组mYfNumsDown()用于存放各用风点到达底部1号节点时的节点数；定义一个一维字符串型动态数组mYfTongLuUp()用于存储从各个用风地点到顶部1号节点时所经历的各个节点；定义一个一维字符串型动态数组mYfTongLuDown()用于存储从各个用风地点到底部1号节点时所经历的各个节点；
b、遍历fenzhi数组中所有元素，确定最大的节点号N，重新定义mNodeLayer数组为mNodeLayer(N)，由于子***的数量和风机分支的数量是一样的，因而mXiTong数组有Nfj个元素；
c、利用子函数计算出各用风地点属于哪个子***、各用风点到达顶部1号节点时的节点数、及用风地点上部的节点即回风侧节点所在的层数；
（4）通风网络图的绘制
利用步骤（3）中的方法生成的mNodeLayer数组、mYfNumsUp数组、mYfTongLuUp数组以及yfdd数组后，即可利用计算机绘制通风网络图，绘制步骤为：绘制用风地点、绘制节点、绘制分支；
（4.1）绘制用风地点
1）、利用yfdd(n,3)中的数据确定每一个用风地点属于哪一个子***；
2）、利用mYfNumsUp数组，确定各个子***中的最长路径，此路径绘制在子***的最左边；
3）、利用mYfTongLuUp数组，确定各个用风地点从左到右的排列顺序：各子***中除最左边的用风地点以外的各用风地点，以最终连接到回风侧节点最多的路径上的节点的层数为依据依次向右排列；
4）、从左至右依次绘制各节点；
（4.2）绘制节点
1）、确定用风地点上部的节点的位置
a、水平方向上，利用各用风地点至顶部1号节点时所经历的节点序列即mYfTongLuUp数组布置节点；
b、垂直方向上，根据各节点的所在的层数即mNodeLayer数组布置节点；
2）、确定用风地点下部的节点的位置
a、水平方向上，依次根据各用风地点至下部1号节点时所经历的节点序列即mYfTongLuDown数组布置节点，相邻两节点间距离相等；
b、垂直方向上，根据各节点的所在的层数即mNodeLayer数组布置节点，相邻两层间距相等，为了使图形美观，层间距不得小于节点外圆直径的两倍；
3）、绘制各节点；
（4.3）绘制分支
根据fengzhi数组，连接用风地点和节点、节点和节点，绘制出分支。
本发明的优点是：
本发明利用计算机将煤矿通风网络基础数据自动生成通风网络图速度块、效率高、工作量小、不易出错，而且方便调整。
附图说明
图1是一个典型的通风网络图。、
图2为本发明的通风网络图中节点和用风地点的布置示意图。
具体实施方式
由煤矿通风网络基础数据自动生成通风网络图的方法，其特征在于，包括有以下步骤：
（1）通风网络基础数据的准备
a、首先在通风网络基础数据中进行加入表征某一分支的类型的项，如下表1所示，其中类型为1表示的是一般分支，类型为2表示的是用风地点分支，用风地点分支包括固定风量分支、局扇通风分支、备用工作面分支和固定风量的采煤工作面分支，类型为3表示的是通风机分支；
为了叙述方便，使用始节点-末节点的方式来代表某一个分支，如分支1可表示为“1-2”，分支10可表示为“13-15”；
表1通风网络基础数据示例（部分）
| 分支 | 始节点 | 末节点 | 巷道名称 | 类型 | 形状 | 支护 | 面积 | 长度 | 角度 | 阻力系数 | 需风量 |
| 1 | 1 | 2 | 新副井 | 1 | 圆形 | 砼 | 28.26 | 282.6 | 0 | 100 | 0 |
| 2 | 1 | 3 | 主井 | 1 | 圆形 | 砼 | 20 | 302 | 0 | 100 | 0 |
| 3 | 1 | 3 | 老副井 | 1 | 圆形 | 砼 | 12.56 | 260 | 0 | 100 | 0 |
| 4 | 2 | 4 | 新副井下口绕道 | 1 | 半圆拱 | 砌碹 | 10.2 | 60 | 0 | 100 | 0 |
| 5 | 4 | 5 | ***库 | 2 | 半圆拱 | 砌碹 | 0 | 0 | 0 | 100 | 2 |
| 6 | 4 | 7 | 二水平副石门 | 1 | 半圆拱 | 锚喷 | 12.4 | 360 | 0 | 100 | 0 |
| 7 | 4 | 7 | 二水平正石门 | 1 | 半圆拱 | 锚喷 | 10.2 | 380 | 0 | 100 | 0 |
| 8 | 4 | 67 | 风墙 | 2 | 半圆拱 | 锚喷 | 0 | 0 | 0 | 100 | 0.5 |
| 9 | 6 | 34 | 斜井联巷 | 1 | 半圆拱 | 锚喷 | 9.8 | 150 | 0 | 100 | 0 |
| 10 | 13 | 15 | 264进风下山 | 1 | 半圆拱 | 锚喷 | 6.5 | 510 | 0 | 100 | 0 |
| 11 | 14 | 37 | 1311运顺掘进头 | 2 | 半圆拱 | 锚喷 | 0 | 0 | 0 | 100 | 0.5 |
| 12 | 14 | 38 | 二水平南大巷 | 1 | 半圆拱 | 锚喷 | 10.2 | 200 | 0 | 100 | 0 |
| 13 | 15 | 17 | 风门 | 2 | 半圆拱 | 锚喷 | 0 | 0 | 0 | 100 | 0.5 |
| 14 | 15 | 18 | 264进风下山 | 1 | 半圆拱 | 锚喷 | 7.8 | 160 | 0 | 100 | 0 |
| 15 | 16 | 21 | 风门 | 2 | 半圆拱 | 锚喷 | 0 | 0 | 0 | 100 | 3.5 |
| 16 | 16 | 27 | 2646联巷 | 1 | 半圆拱 | 锚喷 | 6.2 | 100 | 0 | 100 | 0 |
| 17 | 17 | 22 | 264回风下山 | 1 | 半圆拱 | 锚喷 | 11.1 | 270 | 0 | 100 | 0 |
| 18 | 18 | 16 | 264轨道下山 | 1 | 半圆拱 | 锚喷 | 9.2 | 296 | 0 | 100 | 0 |
| 19 | 18 | 17 | 变电所 | 2 | 半圆拱 | 锚喷 | 0 | 0 | 0 | 100 | 1.5 |
| 20 | 19 | 23 | 巷道用风 | 2 | 半圆拱 | 锚喷 | 0 | 0 | 0 | 100 | 0.5 |
| 21 | 19 | 24 | 2646机巷 | 1 | 半圆拱 | 锚喷 | 6.2 | 650 | 0 | 100 | 0 |
| 22 | 20 | 22 | 巷道用风 | 2 | 半圆拱 | 锚喷 | 0 | 0 | 0 | 100 | 1 |
| 23 | 105 | 106 | 西风井井筒 | 1 | 圆形 | 砼 | 12.56 | 212 | 0 | 100 | 0 |
| 24 | 106 | 1 | 西风井硐室 | 3 | 矩形 | 砌碹 | 15 | 15 | 0 | 100 | 0 |
| ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... |
b、定义3个二维整数型动态数组：fenzhi(,2)，yfdd(,3)和fengji(,2)，分别用于存储所有分支，所有用风地点分支和所有风机分支，例如，若将表1中的数据读入这3个数组，则fengzhi(0,0)的值为“1”（分支），fengzhi(0,1)的值为“1”（始节点），fengzhi(0,2)的值为“2”（末节点）；yfdd(0,0)的值为“5”，yfdd(0,1)的值为“4”，yfdd(0,2)的值为“5”；fengji(0,0)的值为“24”，fengji(0,1)的值为“106”，fengji(0,2)的值为“1”；若yfdd(0,3)=24，则yfdd(0,x)所代表的分支属于第24号分支（106-1，西风井硐室）所代表的分机分支；并将通风网络基础数据中的所有分支、所有用风地点分支和所有风机分支分别读入fenzhi，yfdd和fengji数组；为描述方便，设fenzhi、yfdd和fengji数组中元素的数量分别为Nfz，Nyf和Nfj。
（2）矿井通风网络基础数据的完整性检测
检测通风网络基础数据的完整性，即数据中是否有无流入和无流出节点的检测；例如从表1中可以检索出“1-2”、“2-4”、“4-5”分支，但是找不到以5为始节点的分支，则节点5为“无流出节点”；从表1中找不到以13为末节点的分支，则节点13为“无流入节点”；
具体算法如下：
定义1个一维整数型动态数组mNode()，遍历fenzhi数组中所有元素，确定最大的节点号N，重新定义mNode数组为mNode(N)，再一次遍历fenzhi数组，计算出fenzhi数组中每个始节点和末节点的出现次数，如果出现次数为1，说明此节点要么为无流入节点，要么为无流出节点；
如果存在无流入节点或无流出节点，则说明矿井通风网络基础数据中存在错误，应先根据检测结果修改基础数据后再重新检测和进行下一步操作；
（3）通风网络结构框架的生成
具体原则和流程如下：
1）、确定整个通风网络图中有几个子***，方法是通风网络基础数据中有几个风机就有几个通风***，如图2中的“子***1”和“子***2”；
2）、确定各用风地点属于哪个子***，如图2中的“用风地点2”属于“子***1”、“用风地点n+1”属于“子***2”；
3）、每个***均把回风侧节点最多的路径在最左边放在子***的最左边，并把与此路径相对应的用风地点放在所在子***所有用风地点的最左边，如图2中的“用风地点1”及相关的路径、“用风地点n+1”及其相关的路径均放在所在子***的最左边；
4）、以用风地点所在的水平位置为第0层，将节点以层为单位在垂直方向上排列，用风地点上部节点的层值为正值，下部节点的层值为负值，如图2所示；
5）、各子***中除最左边的用风地点以外的各用风地点，以最终连接到回风侧节点最多的路径上的节点的层数为依据依次向右排列，如图2中所示的“用风地点2”和“用风地点3”最终连接到“路径1”中的第2层，因而排在第2和第3位（“用风地点2”和“用风地点3”的位置可以互换）；“用风地点4”最终连接到“路径1”中的第3层，因而排在“用风地点2”和“用风地点3”的右侧，依次类推；
6）、在水平方向上，用风地点上部各层中的节点，在子***内部按层均匀布置；用风地点下部各层中的节点，在整个网络图内按层均匀布置，如图2所示；
7）、根据用风地点和节点的位置连接分支；
确定各用风地点属于哪个子***、各用风点到达顶部1号节点时的节点数、各节点所在的层数的算法如下：
a、定义1个一维整数型动态数组mNodeLayer()用于存放各节点的层数；定义一个一维整数型动态数组mYfNumsUp()用于存放各用风点到达顶部1号节点时的节点数；定义一个一维整数型动态数组mYfNumsDown()用于存放各用风点到达底部1号节点时的节点数；定义一个一维字符串型动态数组mYfTongLuUp()用于存储从各个用风地点到顶部1号节点时所经历的各个节点（即路径），例如：图2中的“用风地点4”到顶部1号节点的路径为“11、14、16、17”；定义一个一维字符串型动态数组mYfTongLuDown()用于存储从各个用风地点到底部1号节点时所经历的各个节点（即路径）；
b、遍历fenzhi数组中所有元素，确定最大的节点号N，重新定义mNodeLayer数组为mNodeLayer(N)，由于子***的数量和风机分支的数量是一样的，因而mXiTong数组有Nfj个元素；
c、利用如下子函数计算出各用风地点属于哪个子***、各用风点到达顶部1号节点时的节点数、及用风地点上部的节点即回风侧节点所在的层数：
（4）通风网络图的绘制
利用步骤（3）中的方法生成的mNodeLayer数组、mYfNumsUp数组、mYfTongLuUp数组以及yfdd数组后，即可利用计算机绘制通风网络图，绘制步骤为：绘制用风地点、绘制节点、绘制分支；
（4.1）绘制用风地点
1）、利用yfdd(n,3)中的数据确定每一个用风地点属于哪一个子***；
2）、利用mYfNumsUp数组，确定各个子***中的最长路径，此路径绘制在子***的最左边；
3）、利用mYfTongLuUp数组，确定各个用风地点从左到右的排列顺序：各子***中除最左边的用风地点以外的各用风地点，以最终连接到回风侧节点最多的路径上的节点的层数为依据依次向右排列；
4）、从左至右依次绘制各节点；
（4.2）绘制节点
1）、确定用风地点上部的节点的位置
a、水平方向上，利用各用风地点至顶部1号节点时所经历的节点序列（mYfTongLuUp数组）布置节点；
b、垂直方向上，根据各节点的所在的层数（mNodeLayer数组）布置节点。
2）、确定用风地点下部的节点的位置
a、水平方向上，依次根据各用风地点至下部1号节点时所经历的节点序列（mYfTongLuDown数组）布置节点，相邻两节点间距离相等；
b、垂直方向上，根据各节点的所在的层数（mNodeLayer数组）布置节点，相邻两层间距相等，为了使图形美观，层间距不得小于节点外圆直径的两倍；
3）、绘制各节点；
（4.3）绘制分支
根据fengzhi数组，连接用风地点和节点、节点和节点，绘制出分支。
Claims (1)
1.由煤矿通风网络基础数据自动生成通风网络图的方法，其特征在于，包括有以下步骤：
（1）通风网络基础数据的准备
1）、首先在通风网络基础数据中进行加入表征某一分支的类型的项，其中类型为1表示的是一般分支，类型为2表示的是用风地点分支，用风地点分支包括固定风量分支、局扇通风分支、备用工作面分支和固定风量的采煤工作面分支，类型为3表示的是通风机分支；
为了叙述方便，使用始节点-末节点的方式来代表某一个分支；
2）、定义3个二维整数型动态数组：fenzhi( ,2)，yfdd(,3)和fengji(,2)，分别用于存储所有分支，所有用风地点分支和所有风机分支；并将通风网络基础数据中的所有分支、所有用风地点分支和所有风机分支分别读入fenzhi，yfdd和fengji数组；
为描述方便，设fenzhi、yfdd和fengji数组中元素的数量分别为Nfz，Nyf和Nfj；
（2）矿井通风网络基础数据的完整性检测
检测通风网络基础数据的完整性，即数据中是否有无流入和无流出节点的检测；具体算法如下：
定义1个一维整数型动态数组mNode()，遍历fenzhi数组中所有元素，确定最大的节点号N，重新定义mNode数组为mNode(N)，再一次遍历fenzhi数组，计算出fenzhi数组中每个始节点和末节点的出现次数，如果出现次数为1，说明此节点要么为无流入节点，要么为无流出节点；
如果存在无流入节点或无流出节点，则说明矿井通风网络基础数据中存在错误，应先根据检测结果修改基础数据后再重新检测和进行下一步操作；
（3）通风网络结构框架的生成
具体原则和流程如下：
1）、确定整个通风网络图中有几个子***，方法是通风网络基础数据中有几个风机就有几个通风***；
2）、确定各用风地点属于哪个子***；
3）、每个***均把回风侧节点最多的路径在最左边放在子***的最左边，并把与此路径相对应的用风地点放在所在子***所有用风地点的最左边；
4）、以用风地点所在的水平位置为第0层，将节点以层为单位在垂直方向上排列，用风地点上部节点的层值为正值，下部节点的层值为负值；
5）、各子***中除最左边的用风地点以外的各用风地点，以最终连接到回风侧节点最多的路径上的节点的层数为依据依次向右排列；
6）、在水平方向上，用风地点上部各层中的节点，在子***内部按层均匀布置；用风地点下部各层中的节点，在整个网络图内按层均匀布置；
7）、根据用风地点和节点的位置连接分支；
确定各用风地点属于哪个子***、各用风点到达顶部1号节点时的节点数、各节点所在的层数的算法如下：
a、定义1个一维整数型动态数组mNodeLayer()用于存放各节点的层数；定义一个一维整数型动态数组mYfNumsUp()用于存放各用风点到达顶部1号节点时的节点数；定义一个一维整数型动态数组mYfNumsDown()用于存放各用风点到达底部1号节点时的节点数；定义一个一维字符串型动态数组mYfTongLuUp()用于存储从各个用风地点到顶部1号节点时所经历的各个节点；定义一个一维字符串型动态数组mYfTongLuDown()用于存储从各个用风地点到底部1号节点时所经历的各个节点；
b、遍历fenzhi数组中所有元素，确定最大的节点号N，重新定义mNodeLayer数组为mNodeLayer(N)，由于子***的数量和风机分支的数量是一样的，因而mXiTong数组有Nfj个元素；
c、利用子函数计算出各用风地点属于哪个子***、各用风点到达顶部1号节点时的节点数、及用风地点上部的节点即回风侧节点所在的层数；
（4）通风网络图的绘制
利用步骤（3）中的方法生成的mNodeLayer数组、mYfNumsUp数组、mYfTongLuUp数组以及yfdd数组后，即可利用计算机绘制通风网络图，绘制步骤为：绘制用风地点、绘制节点、绘制分支；
（4.1）绘制用风地点
1）、利用yfdd(n,3)中的数据确定每一个用风地点属于哪一个子***；
2）、利用mYfNumsUp数组，确定各个子***中的最长路径，此路径绘制在子***的最左边；
3）、利用mYfTongLuUp数组，确定各个用风地点从左到右的排列顺序：各子***中除最左边的用风地点以外的各用风地点，以最终连接到回风侧节点最多的路径上的节点的层数为依据依次向右排列；
4）、从左至右依次绘制各节点；
（4.2）绘制节点
1）、确定用风地点上部的节点的位置
a、水平方向上，利用各用风地点至顶部1号节点时所经历的节点序列即mYfTongLuUp数组布置节点；
b、垂直方向上，根据各节点的所在的层数即mNodeLayer数组布置节点；
2）、确定用风地点下部的节点的位置
a、水平方向上，依次根据各用风地点至下部1号节点时所经历的节点序列即mYfTongLuDown数组布置节点，相邻两节点间距离相等；
b、垂直方向上，根据各节点的所在的层数即mNodeLayer数组布置节点，相邻两层间距相等，为了使图形美观，层间距不得小于节点外圆直径的两倍；
3）、绘制各节点；
（4.3）绘制分支
根据fengzhi数组，连接用风地点和节点、节点和节点，绘制出分支。
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