井下避险最优路径机理与数学建模研究

分析了井下避险的影响机理,从巷道安全性和避险效率2方面建立通行的量化指标;在改进的Dijkstra算法基础上引入了避险效率的等价权因子,形成井下避险最优路径的算法模型,并以井下灾前及灾后的巷道通行网络图进行仿真验算。实验结果表明,与改进的Dijkstra 算法相比,最优避险路径算法求解路径更安全有效,可为井下人员逃生最优路径选取和避险路线优化设计提供数学模型与定量分析。     

井下避险路线的GIS数学模型与水灾仿真实验

综合考虑了灾害发生时的影响范围、路径安全性、人员避险效率等诸多影响因素,建立井下人员最优避灾路线算法模型.按照安全性最高、路径最优、时间最短的避险原则,在改进的Dij kstra算法的基础上增加了等价权因子,建立井下应急避险最优路径的数学模型.以河北杏山矿井下巷道信息数据为例,模拟井下透水灾害的水流漫延路径,利用井下避险GIS数学模型进行仿真解算,求解灾害发生时人员避险的最优路径.     

井下最优避险路线GIS网络分析数学建模与算法实现

井下避险GIS网络分析技术是井下应急救援系统工程信息化亟待解决的关键技术之一。根据井下实际应急避险情况的需要,按照通行路径安全,通行时间最小的原则,构建了井下最优避险路径的数学模型UPOP Model(Underground Personnel Optimal Path Model),量化分析了模型中的安全因子和通行效率两个影响参数,提出了路径通行效率的计算方法。在C#和Arc Enging开发环境下,综合分析了算法中模型所需参数和计算过程,并在三维井下紧急避险GIS系统研发中,实现了GIS平台下最优避险路径分析的模块功能。     

基于Dijkstra的煤矿井下紧急避灾路径搜索方法研究

紧急避灾通道是煤矿安全生产中最重要的安全措施之一,为了提高救援避灾能力和管理效率,对井下避灾路线进行分析研究。通过分析巷道可通行性及巷道的各影响因素,确定其当量长度;针对预设的避灾路线在灾害发生后被阻断的情况,在Dijkstra算法的基础上,结合煤矿井下实际环境,对其进行改进,改进算法可以动态实现井下最佳避灾路径选择功能,在短时间内计算出从事故发生点到安全地面的最优路径,适合突发事故现场的应用。在改进Dijkstra算法的基础上,笔者设计了一种路径搜索算法,该算法可实现计算从事故发生点到安全地点的N条避灾路线,并在Eclipse中用Java语言设计并验证了这两种算法,证明了它们的正确性和有效性。     

煤矿避灾线路智能化探索

矿井在采掘生产时常常会发生瓦斯煤尘爆炸、矿井火灾、顶板冒落、煤与瓦斯突出、突水灾害等多种灾害。考虑到灾害的破坏性极大以及可能造成的次生灾害,在最短的时间内确定好逃生路线并及时发送给井下人员是极其重要的。运用Dijkstra算法,结合当量长度推算出井下最优避灾逃生路径,利用C++语言进行编程,研发出矿井避灾路线决策软件,结合煤矿的实际进行应用研究,实现了煤矿避灾线路智能化探索。     

K则最优路径在矿井水害避灾中的应用研究

矿井水害发生时会严重影响井下人员的生命安全,应在水灾发生初期尽可能以最快速度转移到安全区域。基于此,以改进的Dijkstra最优路径算法为基础,考虑巷道的可靠性因子、通行效率及实际当量长度等因素,建立了最优避灾路径的数学模型,并提出了其求取方法,同时说明了K则最优避灾路径的获得方法。详细描述了模型的设计思想和实现过程,结合矿井具体实例,利用C#编程语言,实现了对2种路径的准确获取及界面显示。     

Dijkstra算法在矿井水灾动态避灾路径中的改进与应用

针对矿井水灾发生时,随时间动态变化的水位高度对矿工逃生路径选择的影响,开展动态最短路径算法在矿井水灾动态路径选择中的研究。为判断水位高度不断变化对矿工逃生路径选择的影响,本文在将逃生路径选择数学模型最优化的基础上,将所研究的时间段进行划分,根据不同时段下每条巷道中的平均逃生速度求得时间当量长度,以此作为邻接矩阵的权值。本文突破传统Dijkstra算法在矿井水灾最优路径搜索中不能有效用于动态环境下的弊端,实现了改进的Dijkstra算法在矿井突水时期动态选择最优路径的应用,具有更高的实用价值与精确度。并且,在后期的矿井虚拟现实/增强现实水灾模拟应用中具有较大的意义。     

用群智能算法确定井下火灾多救护队最优路径

确定最优应急救援路径是应对矿井火灾的首要任务。通过判断井巷可通行性、确定井巷通行难易度系数,解算了井巷当量长度,构建了基于多救护队的井下火灾救援路径模型。依据粒子群算法和蚁群算法的优点,提出了混合策略,即利用粒子群算法搜索蚁群算法参数α、β、ρ,再反馈到蚁群算法中,对多救护队最优救援路径进行搜索。通过MATLAB软件平台,利用该混合算法求解实例中最优救援路径,即当量长度最短的路径,为矿井事故预案救援和井下人员应急逃生提供理论依据。     

基于改进灰狼优化算法的矿井最短逃生路径规划研究

矿井作业环境复杂,各类地质灾害以及水害极易影响井下安全生产,因而预先对灾害发生时的人员逃生路径进行规划很有必要。为获取矿井最短逃生路线,提出了一种改进灰狼优化算法的路径规划方法。该方法针对灰狼优化算法(Grey Wolf Optimization,GWO)早熟收敛和易陷入局部最优解的不足,提出了一种基于Logistic映射和Tent映射组合的改进灰狼算法(LT-GWO),提高其全局搜索能力。结合矿井实际工作环境,将改进算法应用于井下逃生路径规划,并通过设定合理路径约束和限制条件,获得了较好的路径规划结果。研究表明:所提算法在平均路径长度、路径长度标准差、平均迭代次数和平均寻优耗时等指标上显著优于已有算法,并且具有较好的鲁棒性。所提算法对于矿井灾害等应急场景下的路径规划问题研究有一定的参考价值。     

基于D-K算法的煤矿水灾多最优路径研究

矿井水灾时选择合理的逃生路线，需要考虑水及巷道其他因素的影响，引入当量长度来求解到达逃生地点用时最短最安全的路径。Dijkstra算法可求解从源节点到目标节点的最短路径，K则最优路径算法可求解从源节点到某一目标节点的前N条最优路径，矿井水灾时，为了避免拥挤，同一地点工作的人员可选择多个逃生井口进行逃生，但从源节点到某一目标节点的前N条最优路径并不一定是到其他逃生井口的前N条最优路径，基于这种思路，在Dijkstra算法的基础上，提出一种从源节点到其他所有逃生节点的前N条最优路径的新方法，并结合矿井具体实例，与Dijkstra算法和K则最优路径算法比较，用MATLAB仿真实现。     

基于策略的矿井水灾避灾路径动态规划研究

为了解决现有静态路径规划方法无法满足煤矿井下突水灾害动态变化需求,以及传统最短路径算法运行效率有待提升等问题,提出一种基于策略的矿井水灾避灾路径动态规划方法及系统。该方法考虑水流对人员逃生的影响,首先将巷道环境影响因子对避灾路径的影响程度量化为巷道距离当量长度;然后以时间最短为原则,引入人员逃生速度,计算逃生通过每条巷道的时间,构建以逃生时间为邻接矩阵的数学模型;并结合安全监控、水文监测系统联动策略,根据实时监测的井下环境情况,动态修改巷道节点属性,开发基于三维GIS一张图的矿井水灾避灾路径三维动态规划系统。最后,结合矿井实例进行测试分析,验证了算法设计的有效性,可以指导井下人员安全撤离,提高煤矿安全管控能力。     

最短路径算法在矿山巷道三维模型网络分析中的应用

矿山巷道三维模型能真实地模拟井下的工作场景,基于该模型的网络分析对煤矿井下安全救援十分重要。根据巷道的网络特点,将实际的测量数据中点状和线状元素抽象为节点-弧段图,该图的生成对应着一维中心线和二维双线巷道的构建,在此基础上根据断面的拱高、墙高及拓扑关系进行井巷模型基本单元自动的装配以及三角化生成巷道的三维模型。网络分析采用能适应拓扑变化的Dijkstra算法,从减少搜索节点和采用邻接表的存储结构两方面对传统的Dijkstra算法进行优化,并分析了算法的效率。最后编写程序实现了改进后算法在巷道三维模型中存在障碍的情况下的最短路径分析,并能在三维巷道中漫游显示,结果表明该算法快捷有效。     

煤与瓦斯突出后最佳避灾路线的研究

针对贵州省安顺煤矿煤与瓦斯突出事故,对灾后井巷的可通行性、通行的难易程度、最佳避灾路线的选择进行了深入研究。通过对巷道"当量计算"运用Dijkstra最短路径算法确定井下人员的最佳避灾路线。     

煤矿紧急救援最短路径的分析

在分析煤矿工程实体结构关系的基础上,确定工程实体的数据库结构,建立人员疏散和救援物资运输最短路径的算法模型。该算法已在Visual C++环境下编程实现,并在矿山数字信息化与防灾应急决策系统中得到应用。     

矿井灾变时期最优避灾路径研究

当矿井发生灾变事故以后,为了使井下受困人员在尽可能短的时间内逃生到安全区域,就需要提前确定好最优避灾路径。在传统Dijkstra算法的基础之上,提出了求取K则最优路径的双向搜索算法,结合VB程序设计语言,得出华盛矿井不同灾变地点的具体逃生路径,结果显示,该种算法具有较高的准确性和实用性。当矿井实现数字矿山后,就可实时动态显示逃生路径,从而为决策者提供技术支持。     

基于测绘的矿难最佳救援路径选择

在矿井生产过程中,建立矿井巷道立体三维模型,测定、预报矿井月生产进度,即探测清楚矿井内外的地貌。在矿难发生后,确定受困人员的位置,根据矿井测绘资料,给出一种在三维空间中进行搜救的最佳路线,完成对矿井灾害应急救援最短距离的路径求取,为建立矿井科学的救援方式、调查灾难发生的原因提供依据,提高救援效率。