通风矿图智能绘制系统的研制.pdf

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1、中图分类号：X 皇鱼2论文编号：学科分类号：鱼2 Q：箜2 Q密级：垒五安徽理工大学硕士学位论文通风矿图智能绘制系统的研制作者姓名：时春香专业名称：安全技术及工程研究方向：安全工程信息化技术导师姓名：蔡峰导师单位：安徽理工大学能源与安全学院答辩委员会主席：沐俊卫论文答辩日期：2 013 年0 6 月0 6 日安徽理工大学研究生处2 0 13 年0 6 月0 6 日AD i s s e r t a t i o ni n S e c u r i t yT e c-h n o l o g va n dE n g i n e e r i n aS t u d yo nd e v e l o p m e

2、 n to fv e n t i l a t i o nd i a g r a m so fm i n ei n t e l l i g e n td r a w i n gs y s t e mC a n d i d a t e：S h iC h u n x i a n gS u p e r v i s o r：C a iF e n gE n e r g ya n dS a f e t yS c h o o lA n H u iU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yN o 16 8，S h u n g e n g

3、R o a d，H u a i n a n，2 3 2 0 01，P R C H I N A独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得塞邀堡王太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：监日期：巫年j 月翌日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解塞邀理三太堂有保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于塞筮堡工

4、大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：时看耆签字日期：洲尹钥船导师签名：签字目期：沙5 年石月扩日摘要通风矿图是最重要的井下通风系统仿真手段。伴随着C A D 软件在煤矿行业的不断推广，通风矿图也逐步摆脱了纯手工绘制的局面。为了最大程度地降低制图的时间成本，本文设计并实现了通风矿图智能绘制系统。文章围绕系统开发的关键支撑技术展开，以软件设计的具体流程为主线，首先分析

5、了系统的开发需求、设计了系统预完成的功能模块、给出了系统的开发框架模型，而后采用理论研究、功能实现和现场应用相结合的叙述方式详细论述了四大图件的智能绘制技术。通风系统双线图方面。在深入分析双线特性的基础上，设计了双线巷道自动绘制算法一改进的真双线法；提出了高效绘制通风设施图例的方法一可视化动态加载图例。二维通风立体图方面。以简化的巷道二维立体模型为立足点，规定了拓展线标示原则，实现了双线巷道自动拓展为二维立体模型的算法一闭合多段线填充法。三维通风立体图方面。通过巷道属性数据交互式采集、巷道断面简化处理以及三维巷道模型快速构建算法的设计，完成了对井下通风网络系统的初步仿真。通风网络图方面。针对物

6、理图形数据不确定性的特点，给出了计算机自动绘图的原则；通过对手工制图步骤的分析，论述了由网络结构数据向通风网络图自动转化的方法；为了降低图形修改的难度，采用多实体即时绘图技术实现了可视化编辑功能；根据网络图分析的特定需求设计了用户个性化设计子模块。图 5 5 表 17 参 6 3 关键词：通风系统图；通风立体图；通过网络图；自动生成；A u t o C A D 二次开发；C ；三维仿真分类号：T D 6 7：T D 7 2 5摘要A b s t r a c tV e n t i l a t i o nm i n em a pi st h ei m p o r t a n tb a s i so

7、 fs a f e t ym a n a g e m e n t,e v a l u a t i o na n dd e c i s i o n-m a k i n gi nm i l l ev e n t i l a t i o ns y s t e m。I nr e c e n ty e a r s 晰也t h ef t l r t h e rp r o m o t i o no fc o m p u t e ra i d e dd e s i g ns o f t w a r e，v e n t i l a t i o nm i l l ea l s og r a d u a l l y

8、g e tr i do ft h ep u r em a n u a lm a p p i n g I no r d e rt or e d u c et h ec o s to ft i m ei nd r a w i n g，t h i sp a p e rd e s i g n sa n dr e a l i z e sv e n t i l a t i o nm i n ei n t e l l i g e n tm a p p i n gs y s t e m T h ea r t i c l ea d d r e s s e st h ek e yt e c h n o l o g

9、 i e sw h i c hs y s t e md e v e l o p m e n tn e e d sa n dr e g a r d st h es p e c i f i cd e v e l o p m e n to fs o f t w a r ed e s i g na st h em a i n l i n e F i r s t ly，i tm a k e sc l e a rt h em a i nr e s e a r c ho b j e c to ft h es y s t e ma n dd e t e r m i n e st h es c he m eo

10、fs y s t e md e v e l o p m e n t,d e s i g n st h ef u n c t i o nm o d u l ew h i c ht h es y s t e mt o mp l e t e d T h e ni ta d o p t st h et h e o r e t i c a lr e s e a r c ht h a ti san a r r a t i v ew a yt h a tc o m bi n e sl a b o r a t o r ye x p e r i m e n ta n df i e l da p p l i c

11、a t i o n T h ea r t i c l ef o c u so nf o u rf u n c t io nm o d u l e st h a ti n c l u d e sv e n t i l a t i o ns y s t e md o u b l e l i n eg r a p h i c s，t w o d i m e n s i o n a1v e n t i l a t i o ns t e r e o g r a m，t h r e e d i m e n s i o n a lv e n t i l a t i o ns t e r e o g r a

12、m，m i n ev e n t i l a t i onn e t w o r kd i a g r a m T ov e n t i l a t i o ns y s t e md o u b l e-l i n eg r a p h i c s，t h i sp a p e ra n a l y z eo nt h eb a s i so fa c h i e v e m e n tt h a tt h ep r e d e c e s s o r s r e s e a r c hs u m m a r i z e d，d e s i g na n di m p l e m e n t

13、a ni m p r o v e dr e a ld o u b l e l i n em e t h o df r o maa u t o m a t i cd o u b l e-l i n eg r a p h i c so fv e n t i l a t i o ns y s t e m，p u tf o r w a r dt h ef a s tw a yt h a ts p e e d su pd r a w i n gv e n t i l a t i o ni l l u s t r a t i o n v i s u a ld y n a m i cl o a d i n

14、gi l l u s t r a t i o n s T ot w o d i m e n s i o n a lv e n t i l a t i o ns t e r e o g r a m，i tk e e p saf o o t h o l do ns i m p l i f i e d2 dm o d e lo fr o a d w a y，p r o v i d et h em a r k i n gp r i n c i p l eo fe x p a n d i n gl i n e，d e s i g na n di m p l e m e n tv e n t i l a

15、t i o ns y s t e md o u b l e l i n eg r a p h i c st h a te x p a n df r o mt h ea l g o r i t h mo ft w o d i m e n s i o n a lv e n t i l a t i o ns t e r e o g r a m C o l o s e d p o l y l i n e h a t c hm e t h o d T ot h r e e d i m e n s i o n a lv e n t i l a t i o ns t e r e o g r a m，t h

16、r o u g hi n t e r a c t i v ea c q u i s i t i o no fr o a d w a y Sa t t r i b u t ed a t a、s i m p l i f i e da p p l i c a t i o no fc r o s ss e c t i o no fr o a d w a ya n dt h ed e s i g no fq u i c k l yb u i l d i n ga l g o r i t h mm o d e lo f3 dr o a d w a y，c o m p l e t eap r e l i m

17、 i n a r ys i m u l a t i o no ft h em i n ev e n t i l a t i o nn e t w o r ks y s t e m T om i n ev e n t i l a t i o nn e t w o r kd i a g r a m，t h r o u g ht h ea n a l y s i so ft h eg e n e r a lm a n u a ls t e p so fd r a w i n gv e n t i l a t i o nn e t w o r k jt h ea r t i c l ep u t sf

18、 o r w a r dt h ep r i n c i p l e st h a tc o m p u t e ra u t o m a t i c a l l yd r a w sv e n t i l a t i o nn e t w o r kn e e d s，d i s c u s s e st h em e t h o dt h a ti st r a n s f o r m i n gt h ed a t ao fn e t w o r ks t r u c t u r ei n t ot h ep h y s i c a lg r a p hd a t aa u t o m

19、a t i c a l l y 一t h el o n g e s tp a t ha l g o r i t h m，d e t e r m i n e st h ei n f o r m a t i o nt h a tt h ec o m p o n e n t so fv e n t i l a t i o nn e t w o r kd i a g r a mc o n t a i n F o c u so nt h es i t u a t i o no fm o d i f y i n gm i l l ev e n t i l a t i o nn e t w o r kd i

20、 a g r a m；a d o p ts e v e r a le n t i t i e sa n dr e a l-t i m em a p p i n gm e t h o dt or e a l i z e、，i s u a le d i t i n gf u n c t i o no ft h ev e n t i l a t i o nn e t w o r kd i a g r a m A c c o r d i n gt ot h es p e c i f i cn e e d sw h e nt h eu s e r sa n a l y z en e t w o r kd

21、 i a 口a m，i tw i l lr e a l i z et h ep e r s o n a ld e s i g n e ds u b m o d u l e F i g u r e 5 5 t a b l e 17 r e f e r e n c e 17】K e y W o r d s：v e n t i l a t i o ns y s t e md i a g a m，v e n t i l a t i o ns t e r e o g r a m，、j e n t i l a t i o nn e t w o r kg r a p h，a u t o m a t i cg

22、 e n e r a t i n g，s e c o n d a r yd e v e l o p m e n to fA u t o C A D：C ，T h r e e d i m e n s io n a ls i m u l a t i o nC h i n e s eb o o k sc a t a I o g：T D 6 7，T D 7 2 5摘要一I V 目蒙目录摘要I1 绪论l1 1 选题的目的和意义11 2 国内外研究动态11 2 1N#b 研究现状11 2 2 国内研究现状21 2 3 存在的问题31 3 论文的研究内容31 4 研究方法和技术路线一42 系统开发平台52

23、1 N E T 框架52 1 I N E T 框架的组成一62 1 2 N E T 框架下语言转化过程一62 1 3。K E T 框架的特点72 2C 语言的优越性82 3V i s u a lS t u d i o2 0 0 8 开发平台一92 4A D O N E T 技术102 4 1 A D O N E T 体系结构1 02 4 2 A D O N E T 的优点1 12 5A c c e s s 数据库技术ll2 5 1 A c c e s s 作为后台数据库的优势】22 5 1V i s u a lC 访问A c c e s s 数据库122 6A u t o C A D 二次开发

24、技术1 32 6 1A u t o C A D 二次开发软件操作过程132 6 2A u t o C A D 二次开发的内容及流程1 42 6 3A u t o C A D 二次开发工具】42 7 本毒小结1 53 系统架构与开发方案的确定17。l V 目录3 1 系统分析1 73 1 1 研究对象的确定一1 73 1 2 系统总体需求183 2 功能模块设计193 2 1 系统维护模块一2 03 2 2 图纸管理模块2 03 2 3 通风矿图绘制模块2 03 2 4 风网解算模块2 13 2 5 用户管理模块2 13 2 6 系统使用帮助模块一2 23 3 开发工具的选择2 23 3 1A

25、u t o C A D 二次开发工具的选择2 23 3 2 混合开发方式2 53 4 开发框架模型设计2 53 4 1 三层体系结构一2 53 4 2 基本框架模型2 63 5 本章小结2 74 通风系统双线图自动绘制2 94 1 基础绘制数据的来源2 94 2 后台数据库的设计3 04 3 类的设计3 24 4 双线巷道自动生成算法3 34 4 1 现有双线巷道自动生成算法3 34 4 2 改进的真双线法3 44 5 虚实交叉点处消隐处理3 54 6 矿图图例可视化动态加载实现的原理3 64 6 1 图例库的建立3 64 6，2 菜单加载的流程一3 74 6 3 工具条加载的流程3 7骂交4

26、 6 4 单实体昌口时绘图的实现流程3 84 7 模块功能的实现与应用3 94 7 1 用户界面设计3 94 7 2 自动绘制程序总体处理流程一4 14 7 3 动态加载图例的实现4 l4 7 4 实例应用4 44 8 本章小结4 55 二维通风立体图智能绘制4 75 1 巷道二维立体模型简化4 75 2 二维通风立体图自动绘制方法4 85 2 1 拓展线标示原则4 85 2 2 闭合多段线填充法4 95-3 实例应用5 05 4 本章小结5 06 三维通风立体图自动绘制5 16 1 巷道属性数据的采集5 16 1 1 采集方式5 16 1 2 交互采集流程一5 26 2 巷道断面的简化原则5

27、 26 3 三维巷道模型快速构建算法5 36 4 模块功能实现与应用5 36 4 1 后台数据库设计5 36 4 2 类的设计5 46 4 3 用户界面设计5 56 4 4 自动绘制程序流程图5 66 4 5 应用实例5 66 5 本章小结5 77 通风网络图智能绘制5 97 1 与通风网络图相关的理论5 9V I 目录7 2 手工绘制通风网络图的一般步骤5 97 3 网络结构数据采集的简化原则6 07 4 计算机自动绘制通风网络图的原则6 07 5 网络结构数据交互采集6 17 6 通风网络图自动生成的基本原理6 27 6 1 物理图形数据的确定一6 27 6 2 通风网络图各部件的具体绘制

28、一6 47 7 通风网络图可视化编辑6 67 7 1 多实体即时绘图一6 67 7 2 用户个性化设计一6 77 8 模块功能实现与应用6 87 8 1 后台数据库设计一6 87 8 2 类的设计一7 07 8 3 程序流程图一7 17 8 4 应用实例一7 27 9 本章小结7 58 结论与展望一7 78 1 主要结论7 78 2 展望7 7参考文献7 9致谢8 3作者简介及读研期间主要科研成果8 5V 1 1 里交C o n t e n t sA b s t r a c t。，。，。，。，。I1E x o r d i u m，11 1P u r p o s ea n ds i g n i

29、f i c a n c eo f t os e l e c t i o n 11 2R e s e a r c hs t a t u sa th o m ea n da b r o a d l1 2 1R e s e a r c hs t a t u sa ta b r o a d 11 2 2R e s e a r c hS t a t u Sa th o m e 21 2 3E x i s t i n gp r o b l e m s 31 3T h ep a p e rr e s e a r c hc o n t e n t 31 4D e v e l o p m e n tm e t

30、h o da n d T e c h n oo g yr o a d m a p 42T h ek e yt e c h n o l o N e sn e e d e df o rs 3，s t e md e v e l o p m e n t 52 1 N e tf f a m e w o r k 52。1 1T h ec o m p o s i t i o no f N e tf r a m e w o r k 62 1 2T h ep r o c e s so fl a n g u a g eU n d e r N e tF r a m e w o r k 62 1 3T h ef e

31、a t u r e so f N e tf r a m e w o r k 72 2n ea d v a n t a g e so fC 82，3V i s u a lS t u d i o2 0 0 8 92 4A D O N E T 1 02 4 1T h ea r c h i t e c t u r eo f A D O N E T 1 02 4 2T h ea d v a n t a g eo f A D O N E T 112 5A c c e s sd a t a b a s e 112 5 1T h ea d v a n t a g eo f A c c e s sa sab a

32、 c k e n dd a t a b a s e 1 22 5 2V i s u a lC A c c e s st oA c c e s s 1 22 6T h es e c o n d a r yd e v e l o p m e n tt e c h n o l o g yo f A u t o C A D 132 6 1T h eo p e r a t i o np r o c e s so fs o f t w a r et h a td e x，e l o p e db ys e c o n d a r yd e v e l o p m e n to f A u t o C A

33、D 1 32 6 2C o n t e n ta n dp r o c e s so f t h es e c o n d a r y d e、，e l o p m e n to f A u t o C A D 142 6 3T h ed e v e l o p m e n tt o o lo fs e c o n d a D，d e v e l o p m e n to fA u t o C A D 152 7S u m m a r yo f t h i sc h a p t e r 15V I l l 目录3T h es c h e m eo fs y s t e ma r c h i t

34、 e c t u r ea n dd e v e l o p m e n t-173 1S y s t e ma n a l y s i s 1 73 1 1T h er e s e a r c ho b e c t 1 73 1 2T h eo v e r a l ld e m a n do f t h i ss y s t e m 一1 83 2T h ed e s i g no f F u n c t i o nm o d u l e s 1 93 2 1S y s t e mm a i n t e n a n c em o d u l e 2 03 2 2D r a w i n gm

35、a n a g e m e n tm o d u l e 2 03 2 3V e n t i l a t i o no f m i n eg r a p hm o d u l e 2 03 2 4T h ew i n dn e t w o r kd e c o d i n gm o d u l e 2 13 2 5U s e rm a n a g e m e n tm o d u l e 2 13 2 6T h eh e l pm o d u l e 2 23 3T h ec h o i c eo f d e v e l o p m e n tt o o l s 2 23 3 1T h ec

36、h o i c eo ft h es e c o n d a r yd e v e l o p m e n tt o o l so fA u t o C A D 2 23 3 2M i x e dd e v e l o p m e n tw a y 2 53 4T h ed e s i g no f d e v e l o p m e n tf a m e w o r k 2 53 4 1T h r e el a y e ra r c h i t e c t u r e 2 53 4 2T h eb a s i cf r a m e w o r km o d e l 2 63 5S u m m

37、 a r yo f t h i sc h a p t e r 2 74V e n t i l a t i o ns y s t e md o u b l e l i n eg r a p h i c sa u t o m a t i cd r a w i n g 2 94 1T h es o u r c eo f t h eb a s ed r a w i n gd a t a 2 94 2T h ed e s i g no f b a c k g r o u n dd a t a b a s e 3 04 3T h ed e s i g no f c l a s s e s。3 24 4T

38、h ea l g o r i t h mo f d o u b l el i n er u n n e lg e n e r a t i o n 3 34 4 1T h ee x i s t i n ga l g o r i t h mo fd o u b l el i n et u n n e lg e n e r a t i o n 334 4 2I m p r o v e dr e a1d o u bl e 一1i l i em e t h o d 3 44 5T h ea c t u a ls i t u a t i o nj u n c t i o n sb l a n k i n

39、gp r o c e s s 3 54 6T h ep r i n c i p l eo fi m p l e m e n t a t i o nf o rv i s u a l i z a t i o nd y n a m i cl o a d i n go fo r ef i g u r el e g e n d 3 64 6 1I l l u s t r a t i o n sf o rt h ee s t a b l i s h m e n to f t h el i b r a r y 3 6一I X 一兰乏t4 6 2T h ep r o c e s so f m e n ul o

40、 a d i n g 3 74 6 3T h ep r o c e s so f t o o l b a rl o a d i n g 3 74 6 4T h ep r o c e s so f J i g。3 84 7T h er e a l i z a t i o no f t h ef u n c t i o no f m o d u l e sa n da p p l i c a t i o n s 3 94 7 1U s e rI n t e r a c t i o n 3 94 7 2A u t o m a t i cd r a w i n gp r o g r a mo v e

41、r a l lp r o c e s s i n gf l o wc h a r t 4 14 7 3T h er e a l i z a t i o no f d y n a m i cl o a d i n g 4 14 7 4A p p l i c a t i o ni n s t a n c e 4 44 8S u m m a r yo f t h i sc h a p e r。4 55T w o d i m e n s i o n a lv e n t i l a t i o ns t e r o g a mi n t e l l i g e n td r a w i n g 4 7

42、5 1S i m p l i f i e d2 dm o d e lo f r o a d，a y 4 75 2T h em e t h o do fa u t o m a t i c(i r a w 证gT w O d i m e n s i o n a l、，e n t i l a t i o n 4 85 2 1T h ep r i n c i p l e so f m a r k i n go f t h e e x p a n d l i n e 4 85 2 2C 0 1 0 S e d p o l y li n e h a t c hm e t h o d 4 95 3A p p

43、 l i c a t i o ni n s t a n c e，5 05 4S u m m a r 3，o f t h i sc h a p t e r 5 06T h r e e d i m e n d i o n a lv e n t i l a t i o ns t e r e o g r a ma u t o m a t i cd r a w i n g 5 16 IT h ec o l l e c t i o no f a t t r i b u t ed a t ao f r o a d w a y。5 16 1 1T h em e t h o do f c o l l e c t

44、 i o n 5 16 1 2T h ep r o c e s so f I n t e r a c t i v ec o l l e c t i o n 5 26 2T h es i m p l ep r i n c i p l eo fs e c t i o no f r o a d w a y，。5 26 3T h ea l g o r i t h mo f c r e a t i n gt h r e e d i m e n s i o n a lr o a d w a ym o d e l i n g 5 36 4T h er e a l i z a t i o no f t h e

45、f u n c t i o no fm o d u l e sa n da p p l i c a t i o n s 5 36 4 1T h ed e s i g no f b a c k g r o u n dd a t a b a s e。5 36 4 2T h ed e s i g no f c l a s s e s 5 46 4 3U s e ri n t e r f a c e 5 56 4 4A u t o m a t i cd r a w i n gp r o g r a mf l o w，d i a g r a m 5 66 4 5A p p l i c a t i o n

46、i n s t a n c e。5 66 5S u m m a r yo f t h i sc h a p t e r 5 7X 一旦茎一7v e n f i l a t i o nn 咖，o r kg r a p hi n t e l l i g e n td r a w i n g 5 97 1T h e o r yr e l a t e dt ov e n t i l a t i o nn e t w o r kg r a p h 5 97 2G e n e r a Js t 印so fh a n d p a i n t e dv e n t i l a t i o nn e t w o

47、 r kg r a p h 597 3S 洫p 硒e dp r i n c i p l eo fc o l l e c t i o no f t h en e t w o r ks t r u c t u r ed a t a 6 07 4T h ep r i n c i p l eo fa u t o m a t i cd r a w i n gv e n t i l a t i o nn e t w o r kg r a p hb yc 0 D u t e r 6 07 5 删v ec o n e c t i o no f t h en e t w o r ks t r u c t u r

48、 ed a t a 6 17 6T h eb a S i cp r i n c i p l eo fv e n t i l a t i o nn e t w o r kg r a p ha u t o m a t i c a l l yg e n e r a t e d 6 27,6 1D e t e r m 曲a t i o no f p h y s i c a lg r a p h i cd a t a 6 27 6 2D r a w i n gt h eC o m p o n e n t so f v e n t i l a t i o nn e t w o r kg r a p h 6

49、 47 7V i s 砌e d i tv e n 矗1 a t i o nn e t w o r kg r a p h 6 67 7 1D r a W J i g 一6 77 7 2U s e rD e r s o n a l i z e dd e s i g n 6 77 8T h er e a l i z a t i o no f t h ef u n c t i o no f m o d u l e sa n da p p l i c a t i o n s 6 87 8 1T h ed e s i g no f b a c k g r o u n dd a t a b a s e。6

50、87 8 2T h ed e s i g no f c l a s s e s 7 17 8 3A u t o m a t i cd r a w i n gp r o g r a mf l o wd i a g r a m 7 17 8 4A p p l i c a t i o ni n s t a n c e 7 27 9S u m m a r yo f t h i sc h a p t e r-7 58C o n c l u s i o na n dp r o s p e c t 7 78 1M a mc o n c l u s i o n 7 78 2L o o ki n t ot h