通风系统软件国内研究现状

§1．3　通风系统软件国内研究现状

国内通风系统软件研发起步较晚。1984年，沈斐敏等编写了《微型电子计算机在矿井通风中的应用》的讲义，并于1992年改编为采矿专业本科生的教材《矿井通风微机程序设计与应用》，为更多人接触矿井通风网络解算的知识提供了方便。1987年，原中南矿冶学院吴超在瑞典律勒欧工业大学做访问学者期间，完成专著《Mine Ventilation Network Analysis and Polution simulation》。该专著回顾了国内外矿井通风网络分析的发展历史，阐述了矿井通风网络基本理论并给出了相关的源代码，使用的计算机语言主要是Fortran77。1991年，中国矿业大学的张惠忱编写了《计算机在矿井通风中的应用》，为计算机在矿井通风领域进一步应用提供了技术支持。

“通风专家3．0”开发始于20世纪80年代中期，经历近10年的不断完善，是当时国内较为先进的采矿应用软件，适用于各类井下开采矿山的通风系统优化设计和相关设计。通过该系统设计的国内外大中型矿山已超过50座，取得了较好的通风效果和经济效益。“通风专家3．0”采用汇编语言、编译BASIC、数据库（FoxPro）等计算机语言综合编程，兼容DOS 6．22／Windows9x操作系统，软件系统全部为菜单结构，界面友好，使用简单，支持键盘以及鼠标操作，程序代码简洁，运算速度快。通风专家系统主要由原始数据处理、矿井通风网络解算、通风图绘制、结果报表、风机数据库、知识库等六大模块组成，可对复杂通风系统进行网络生成、网孔圈定、风机优选、网络解算、结果报表生成等；系统可自动记录原始节点坐标，自动组建通风系统网络。此外，还可以采用任意角度和比例生成通风系统立体图以及通风平面图等。

20世纪80年代末到现在，国内各大专院校、科研单位在通风可视化、通风网络解算、通风网络模拟等方面做了大量的研究，开发出一大批矿井通风软件，并成功应用到矿井生产中。除“通风专家3．0”外，其他主要有：

（1）西安科技学院于1992年开发的“CFIRE软件系统”。具有建立在严密数学推导基础上的计算机模拟功能，使得该系统建立了很强的准实战环境能力。

（2）中国矿业大学于1993年开发的“矿井火灾救灾决策支持系统”。该系统具备自动绘制通风系统图、矿井灾害模拟、k条最佳救灾与避灾路线选择等功能。

（3）山东科技大学于1999年开发的“矿井灾变处理系统”。该系统通过矿井火灾模拟，可以显示出矿井火灾发生时的最佳避灾路线。

（4）太原理工大学开发的“虚拟矿井通风系统”。该系统具备巷道立体图形模拟显示；自动或半自动生成矿井通风系统图与通风网络图；对温度、风速、瓦斯浓度等井下通风参数进行实时监测与分析，能够模拟灾变并进行反风调节。

（5）辽宁工程技术大学于2000年开发的“矿井通风仿真系统（MVSS）”，现已升级到MVSS3D．NET版本。MVSS3D．NET的功能主要分为四部分：通风系统的网络化管理、通风网络解算与调节、通风系统改造仿真、通风系统的分析与评价，其中，通风系统的网络化管理功能可实现通风系统数据的实时传输。

（6）北京龙德时代科技发展有限公司开发的“一通三防信息管理系统”。该系统为用户提供主要通防设施或构筑物在井巷模拟图形上的添加、删除与编辑功能，同时完成各类通风报表的管理查询和输出。

（7）北京龙软科技有限公司开发的“通风安全管理信息系统”。该系统能自动生成通风网络图和通风系统立体图，以及通风报表的自动输出；同时该系统还提供了实时查看基于网络的矿井安全监测数据的功能。

（8）煤炭科学研究总院抚顺分院开发的“数字化矿山安全监控系统”。该系统为用户提供了动态浏览煤矿安全监测监控数据的功能，通过数据与图形的有机融合，实现了监测、监控数据的图形化。

（9）中国矿业大学韩文骥等开发的“矿井通风安全预警仿真系统”。该系统为用户提供了煤矿通风管理的多个辅助功能：通风系统的计算机管理、三维巷道模拟的显示、二维图形下的瓦斯等通风参数的实时显示、最短避灾路线模拟显示、事故的分析与预测等。

根据国内通风软件检索结果，列举出软件的主要性能指标如表1－1所示。

从表1－1中可以看出，这些网络分析程序使用的计算机语言各异，有Fortran、Visual Basic和Visual C++等。最常用的迭代方法是Hardy－Cross迭代法。这些程序可以处理多节点、多风机的复杂通风系统，有些还考虑了自然风压的影响。主要输入数据有摩擦风阻、断面尺寸、巷道长度、局部阻力。如果考虑自然风压的影响，则要给出节点的空间位置。大多数程序中，风机特征曲线是给定的，有些还考虑到巷道的漏风。可以用数字化仪来输入网络数据。一般输出数据为各分支的风量、阻力和压降，固定风量分支的调节，风机的工况点，最优叶片安装角，各分支温度，柴油机废气，放射性元素，相关费用，立体矿井通风网络图，有关火灾的数据。一般来说，矿井通风软件有如下功能：①确定矿井通风系统的最优布局；②评判矿井通风网络中风流稳定性和矿井通风网络调节；③分析和估计矿井通风网络参数，如阻力，风量，温度，湿度，主、局扇参数，粉尘，爆破炮烟，柴油机排放废气浓度等；④对通风系统进行实时控制，制定未来通风计划；⑤数值模拟矿井火灾的发生、发展过程，解算火灾时期矿井通风系统的风流状态，从而对火灾的救灾、避灾进行决策。

表1－1　国内通风软件一览表