基于IDL的某地下工程通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：為解決某地下工程通風(fēng)系統(tǒng)信息化條件不高，缺乏相應(yīng)預(yù)測(cè)功能，通風(fēng)設(shè)備的風(fēng)量參數(shù)不能實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)等薄弱環(huán)節(jié)。通過(guò)了基于三維可視化場(chǎng)景設(shè)計(jì)開發(fā)了一套地下工程空調(diào)通風(fēng)控制在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱通風(fēng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng))來(lái)解決上述問(wèn)題。系統(tǒng)采用了IDL和C#混合編程技術(shù)，將傳感器實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，然后通過(guò)調(diào)用灰色度算法生成性能曲線和預(yù)測(cè)結(jié)果。論述了三維場(chǎng)景生成與顯示、數(shù)據(jù)庫(kù)查詢優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)。結(jié)果表明了通風(fēng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可行性和實(shí)用性。極大地提高了地下工程管理效率和監(jiān)測(cè)水平。
關(guān)鍵詞：在線監(jiān)測(cè)；空調(diào)系統(tǒng)改造；信息系統(tǒng)；三維可視化

目前，我國(guó)已有的地下工程通風(fēng)控制監(jiān)控系統(tǒng)主要是監(jiān)測(cè)功能，實(shí)時(shí)反映通風(fēng)、供暖等參數(shù)的數(shù)據(jù)，而未充分發(fā)揮其控制功能。隨著信息化水平的提高，以及三維成像技術(shù)、傳感器及測(cè)試技術(shù)、計(jì)算機(jī)硬件軟件技術(shù)、通訊技術(shù)、人工智能技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，必然促進(jìn)地下工程通風(fēng)控制系統(tǒng)的智能化的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。本系統(tǒng)能夠與整個(gè)地下工程指揮自動(dòng)化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通訊，能夠?qū)崟r(shí)將監(jiān)測(cè)結(jié)果傳輸?shù)街骺厥一蚩偣な?，并接受?zhí)行從主控室或總工室傳來(lái)的指令。

1 系統(tǒng)功能
通風(fēng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要功能如圖1所示。

本系統(tǒng)采用人機(jī)交互的界面設(shè)計(jì)，主要核心模塊分為數(shù)據(jù)采集與通信模塊，系統(tǒng)預(yù)測(cè)模塊和場(chǎng)景可視化處理模塊。各模塊功能如下。
1．1 數(shù)據(jù)采集與通信模塊
系統(tǒng)登錄運(yùn)行后，操作人員對(duì)串口通信參數(shù)進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，打開串口進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收，并將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)通過(guò)通風(fēng)機(jī)上的傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)風(fēng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)、溫度信號(hào)、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)機(jī)靜壓、風(fēng)機(jī)全壓、輸入功率、全壓功率、靜壓效率等參數(shù)，并將采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存入數(shù)據(jù)庫(kù)。由于現(xiàn)場(chǎng)采樣數(shù)據(jù)量大，各個(gè)數(shù)據(jù)的內(nèi)在關(guān)系復(fù)雜，系統(tǒng)要求能對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)度管理。
該模塊的主要功能是：能夠?qū)﹄姍C(jī)電壓和電流進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、顯示和存儲(chǔ)，自動(dòng)接收反映通風(fēng)機(jī)性能的數(shù)據(jù)，為管理模塊的數(shù)據(jù)處理做準(zhǔn)備。
1．2 系統(tǒng)預(yù)測(cè)模塊
在信息數(shù)據(jù)采集完成后，系統(tǒng)將原始數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，允許管理員對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行修改、查詢操作。數(shù)據(jù)流程如圖2所示。在收集足夠的數(shù)據(jù)后系統(tǒng)進(jìn)入信息數(shù)據(jù)處理與預(yù)測(cè)階段。其目的在于利用相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，自動(dòng)繪制出相關(guān)性能曲線如：H-Q、N-Q、η-Q曲線，同時(shí)對(duì)工程未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的進(jìn)、排風(fēng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。數(shù)據(jù)流程如圖2所示。

本模塊采用灰色系統(tǒng)理論建立相關(guān)模型，對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到各數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)度，進(jìn)而系統(tǒng)能夠在不同的條件下為決策者提供排、供風(fēng)方案，供操作人員進(jìn)行決策。
1．3 場(chǎng)景可視化處理模塊
IDL交互式數(shù)據(jù)語(yǔ)言是進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、可視化表達(dá)和應(yīng)用開發(fā)的第四代可視化語(yǔ)言。Visual C#作為一種現(xiàn)代的面向?qū)ο蟮某绦?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/設(shè)計(jì)">設(shè)計(jì)語(yǔ)言，綜合了Visual Basic的高生產(chǎn)率和C++的行動(dòng)力。因此，通過(guò)IDL與C#的混合編程，借用IDL高效、快速的可視化與分析功能，可以快速進(jìn)行應(yīng)用程序開發(fā)及編寫跨平臺(tái)軟件。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的是三維場(chǎng)景再現(xiàn)功能，因此采用IDL的對(duì)象圖形法。在IDL的虛擬圖形構(gòu)架體系中提供了一套對(duì)象顯示結(jié)構(gòu)對(duì)象和很多對(duì)象圖形原子，靈活的運(yùn)用這些圖形原子就可以在視圖中制作三維圖形、圖像和動(dòng)畫。