基于Dijkstra算法的矿井最佳避灾路线分类求取

为使矿井避灾路线有更好的适用性,探讨了矿井面临不同类型灾害危险时最佳避灾路线分类求取方法。根据不同灾变的特点,将矿井灾害分为突水灾害,煤与瓦斯突出、瓦斯或煤尘爆炸、矿井火灾,冒顶事故三大类;绘制三类灾害的可行避灾路线拓扑图,并计算各条巷道的当量长度;将巷道当量长度作为可行路线各边的权值代入拓扑图中,用最短路径算法Dijkstra算法求解各拓扑图对应的最佳避灾路线。分析结果表明,基于Dijkstra算法的矿井最佳避灾路线分类求取方法扩大了避灾路线的选取范围,在避灾人员较多时,可使巷道系统的通行能力得以充分发挥。     

矿井火灾风烟流区域联动与智能调控系统研究

针对矿井通风异常情况下应急决策与智能调控水平不高、无法实现风烟流远程控制的现状,设计了矿井火灾风烟流区域联动与智能调控系统;结合通风网络结构,分析了火灾时期风烟流区域联动控制机理,即通过设置烟雾传感器、可调风门等通风设施及远程调控,实现火灾时期烟流区和非烟流区2个并联分支的风量按需分配;研究了矿井火灾风烟流智能调控的影响因素,通过分析矿井火灾前后通风网络结构,构建了火灾风烟流智能调控模型,并介绍了可视化功能实现算法。该系统根据火灾时期火区风阻、通风网络结构、主要通风机运行参数等得出各分支实时风量,通过模拟火灾过程计算关键巷道理想风量并设置阈值,当实际风量与阈值误差超过10%时远程调控风门开度,以实现最佳风量分配。应用结果表明,系统对巷道风量的模拟计算结果、可视化界面显示结果与现场测定结果具有很好的耦合性。     

矿井应急救援中最佳避灾路线的Dijkstra算法的改进实现

文章介绍了矿井灾害应急救援的情况和最佳避灾路线的确定方法。在分析Dijkstra算法的基础上,根据矿井巷道平面网络的特点,从限制搜索范围和搜索方向着手在扇形区域内寻找最短路径,完成了对矿井应急救援中最佳避灾路线的Dijkstra算法的优化。该优化算法可根据用户给出的源点与目的点以及搜索的扇形角度查找最短路径,频繁遍历的顶点数量为经典算法的2a/360,大大提高了搜索速度和运行效率。     

虚拟现实技术在矿业领域应用现状综述

论述了虚拟现实在国内外矿业领域的应用现状和最新动态。从矿井生产过程的动态模拟、煤矿生产设备的虚拟设计和制造、矿井事故模拟与调查分析、矿井火灾和瓦斯爆炸模拟等几个方面分析了目前虚拟现实在矿业中的应用。     

矿井安全生产仿真系统的研究

文章在建立典型事故模型的基础上,运用计算机虚拟仿真技术、矿井生产模拟仿真技术、安全避灾模拟技术等建立了一套完整的矿井安全生产仿真模拟系统,介绍了该系统的功能结构及实现的关键技术。该系统可模拟矿井生产的实际过程,可用于矿井安全生产的教育和培训,还可为煤矿安全生产提供重要的现场保障手段。     

矿井巷道火灾烟流运动理论研究

煤矿井下发生火灾时会产生大量有毒有害的高温烟流,这些烟流沿着井下巷道流动,对井下工作人员及设备构成严重威胁。针对该问题,研究了倾斜巷道和水平巷道的火灾烟流的运动规律:当火灾发生在上行通风巷道中时,由于火风压和浮力效应的作用,火灾烟流将向火区的下游流动;当火灾发生在下行通风巷道中时,在火灾初期,火风压较小,火灾烟流沿着巷道风流的方向向下运动,随着火势的发展,火风压不断增大,当上游的风速低于临界风速时,火灾烟流向新鲜风流方向流动;在水平巷道火灾前期,节流效应作用不明显,火灾烟流向新鲜风流方向流动,随着火势的发展,节流效应作用增大,当节流效应值和巷道的通风阻力值一样大时,火灾烟流将逆流。该文对巷道火灾的救灾工作具有一定的指导作用。     

公路隧道火灾通风数值模拟分析及逃生研究

利用数值模拟技术和pyrosim软件,对火灾功率为20 MW的中型规模隧道火灾进行了仿真,通过对火灾烟流蔓延模拟结果的分析,得出了该火灾规模的临界风速,并在临界风速下,通过对隧道内的温度、CO浓度的分布进行了数值模拟分析,得出了其分布规律。然后以修正后的克拉尼公式及FED窒息模型作为火灾时人员逃生的判定条件,综合考虑了火灾时隧道各断面温度和CO浓度分别与人员极限忍受时间的关系,最后得出隧道火灾时人员的安全逃生方向及火源下游人员的最大安全逃生时间和最远逃生区域。     

矿井通风系统三维模型的构建与应用

现有的巷道三维模型建模算法复杂,且以巷道两端端点坐标直接确定巷道的走势,不能较好地体现巷道的起伏。针对上述问题,以煤矿工程平面图为基础数据,利用巷道间的拓扑关系进行定位点采集,采用中心线加载断面的算法构建了矿井三维巷道模型。基于矿井三维巷道模型,将通风设施模型同步到三维系统中,生成了矿井通风系统三维模型及相应数据库,生成的立体图能清晰地展示矿井巷道的整体走势,结合数据库信息管理可对矿井模型进行添加、修改等智能操作。实际应用结果表明:该模型实现了矿井通风系统二维图到三维图的快速转换,可真实地展示煤矿巷道信息及工作面状况,生成的矿图数据库可实时更新,为研究矿井通风网络解算和灾变模拟提供了优良平台。     

矿井通风系统抗灾能力评价研究

从通风系统环境、通风防火设备设施、通风防火安全管理、防火抗灾系统情况和避灾救灾能力5个方面构建出火灾时期矿井通风系统抗灾能力评价指标体系,应用层次分析法确定各个评价指标的权重,制定评分标准,并采用评分法对火灾时期矿井通风系统抗灾能力进行评价,为提高矿井通风系统的可靠性、稳定性及其应变能力提供了理论依据和保障。     

基于遥感影像的三维地形景观模拟技术初探

回顾了三维地形景观模拟技术发展过程,探讨了以遥感影像为纹理的区域三维景观模拟技术方法和技术路线,并以杭州西湖地区三维景观模拟为例,展示了模拟后的实际效果和在景观规划中的应用。     

地下矿CA粒子系统火灾蔓延仿真

为了对火灾在地下矿巷道中的蔓延情况进行仿真,提出了一个元胞自动机理论和粒子系统理论相结合的地下矿巷道系统中火灾蔓延仿真方法。针对地下矿巷道这个特殊环境,采取可变邻域半径的元胞自动机模型来仿真火焰在巷道中蔓延的情景;同时,引入基于粒子系统的烟雾模型,把燃烧着的元胞作为烟雾模型的粒子发射器。整个仿真系统基于同一时钟运行,把时间、空间、火烟的物理行为有效地结合起来,不仅能非常直观地仿真出火势蔓延态势和烟雾扩散运动过程,并且通过在仿真过程中计算记录不同时刻火灾蔓延距离和入侵巷道烟雾粒子数量等数据,可以获取大量巷道环境相关信息,为逃生决策和火灾预防与控制提供依据。     

跨平台矿井应急救援路径寻优方案研究

目前煤矿应急救援路径优化研究多处于计算机模拟计算阶段,为了进一步推进其在实际巷道复杂环境条件下的应用,提出了一种跨平台矿井应急救援路径寻优方案。将巷道通行影响因素抽象为方便计算的影响因子,结合巷道实际长度与通行难度计算巷道当量值;将当量值作为路径长度,采用Dijkstra算法求解矿井应急救援路径;利用Unity引擎的跨平台特性,在计算机、移动端等平台运行应急救援路径寻优算法。实际应用结果表明,该方案能够绕过因事故而无法通行的路段,给出准确有效的井下避灾路径,从而为井下应急救援路径寻优的现场应用提供技术支持。     

基于网络的矿山三维巷道建模方法研究

针对现有巷道三维模型的构建多是基于单机的建模方法,存在网络环境下模型共享困难的问题,研究了一种基于网络三维图形技术的巷道建模实现方法。该方法通过巷道底板中线等特征线和断面参数,经过三维坐标转换得到断面三维线,采用分段建模算法快速建立三角形条带巷道三维模型;采用在网页中嵌入HOOPS 3D流控件和三维模型的HSF流文件实现巷道三维模型的网络发布,并借助网络三维图形技术实现了通过浏览器对大规模巷道三维模型的访问和交互。     

煤矿井下避灾模型研究

为了研究井下矿工面对灾害时的避灾情况,利用基于Agent的建模仿真方法在RePast仿真平台上建立了煤矿井下避灾模型,并根据井下矿工的实际情况抽象出了Agent的种类.通过对井下矿工面对灾害时的行为模式进行分析,提取出了Agent在面对灾害时的行为决策.通过将Agent的行为决策进行量化,在仿真平台上对矿工的避灾路线实现了仿真.仿真结果表明：该模型能够实时动态地显示矿工的避灾情况,灾害发生时,利用该模型生成的避灾路线能够提高Agent避灾成功的比例.     

基于3DGIS的矿井可视化研究

随着计算机在地质矿山的不断深入应用,当今地质、矿业界人士希望能够更直观、更精确地了解不同矿体和地质体分布的三维形态,这就使得3DGIS在矿山中有巨大的应用前景。文中提出基于3DGIS的矿井可视化系统构建方法,并详细说明了所采用的地层和巷道的三维建模方法。基于文中的建模方法开发了一个3DGIS系统的初步原型,并用实际钻孔数据和巷道数据验证了可行性,能够为采矿及各种地质现象描述提供有力的依据。     

基于视频的烟焰检测方法研究

烟焰作为火灾最为明显的标志,对于其进行实时检测,在火灾监控方面有着重要的意义.传统的离子式、光电式、吸烟式等烟雾探测器受到空间和时间的限制,不能进行实时全面的探测[1].本文提出了一种基于视频的烟焰检测算法,采用帧差法提取出差值图像,经过图像处理,获得了理想的烟焰轮廓,根据轮廓大小来确定被监测区域是否有火灾的发生.实验证明,该方法实时准确、灵敏度高、抗干扰能力强、适用范围广,具有广阔的应用前景.     

基于图像处理技术的烟雾检测在家庭火灾防范中应用

针对家庭火灾防范中缺少更有效、快速的实时烟雾检测问题,本文设计了一种基于图像处理技术的烟雾检测算法,能够对家庭住宅内部进行实时烟雾检测,从而实现火灾防范。本算法主要使用单阶段的端到端YOLO v3算法,对输入的烟雾数据进行学习,提取网络中不同卷积层的特征图进行联合训练。实验结果表明,和双阶段网络的烟雾图像检测方法相比,该方法检测速度快,实时效果好,同时也取得了较高的检测准确率,具有较高的实际应用价值。     

一种新型煤矿灾害信息探测机器人系统设计

针对现有救灾机器人难以适应煤矿井下灾害现场环境的问题,提出了一种新型煤矿灾害信息探测机器人系统,介绍了该系统在煤矿井下的布置、总体结构及控制系统设计,分析了机器人爬坡性能。该系统中机器人运行在煤矿井下已有的单轨吊工字钢轨道上,可在发生煤矿灾害时及时行进到灾害现场,采集现场图像信息和环境参数并发送至地面指挥中心。在煤矿巷道仿真实验室对系统进行测试,结果表明该系统运行稳定,图像传输清晰连续,机器人爬坡角度为18.5°。