基于IDL的某地下工程通風系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

摘要：為解決某地下工程通風系統(tǒng)信息化條件不高，缺乏相應預測功能，通風設備的風量參數(shù)不能實現(xiàn)在線監(jiān)測等薄弱環(huán)節(jié)。通過了基于三維可視化場景設計開發(fā)了一套地下工程空調(diào)通風控制在線監(jiān)測系統(tǒng)(以下簡稱通風監(jiān)測系統(tǒng))來解決上述問題。系統(tǒng)采用了IDL和C#混合編程技術，將傳感器實時采集的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，然后通過調(diào)用灰色度算法生成性能曲線和預測結果。論述了三維場景生成與顯示、數(shù)據(jù)庫查詢優(yōu)化等關鍵技術。結果表明了通風監(jiān)測系統(tǒng)的可行性和實用性。極大地提高了地下工程管理效率和監(jiān)測水平。
關鍵詞：在線監(jiān)測；空調(diào)系統(tǒng)改造；信息系統(tǒng)；三維可視化

目前，我國已有的地下工程通風控制監(jiān)控系統(tǒng)主要是監(jiān)測功能，實時反映通風、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、傳感器及測試技術、計算機硬件軟件技術、通訊技術、人工智能技術等先進技術的發(fā)展和應用，必然促進地下工程通風控制系統(tǒng)的智能化的發(fā)展和廣泛應用。本系統(tǒng)能夠與整個地下工程指揮自動化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)進行通訊，能夠實時將監(jiān)測結果傳輸?shù)街骺厥一蚩偣な?，并接受?zhí)行從主控室或總工室傳來的指令。

1 系統(tǒng)功能
通風監(jiān)測系統(tǒng)的主要功能如圖1所示。

本系統(tǒng)采用人機交互的界面設計，主要核心模塊分為數(shù)據(jù)采集與通信模塊，系統(tǒng)預測模塊和場景可視化處理模塊。各模塊功能如下。
1．1 數(shù)據(jù)采集與通信模塊
系統(tǒng)登錄運行后，操作人員對串口通信參數(shù)進行相關設置，打開串口進行數(shù)據(jù)的接收，并將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)通過通風機上的傳感器實時監(jiān)測對風機振動信號、溫度信號、風機轉速、風機風量、風機靜壓、風機全壓、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)實時存入數(shù)據(jù)庫。由于現(xiàn)場采樣數(shù)據(jù)量大，各個數(shù)據(jù)的內(nèi)在關系復雜，系統(tǒng)要求能對數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)調(diào)度管理。
該模塊的主要功能是：能夠對電機電壓和電流進行實時采集、顯示和存儲，自動接收反映通風機性能的數(shù)據(jù)，為管理模塊的數(shù)據(jù)處理做準備。
1．2 系統(tǒng)預測模塊
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)庫當中，允許管理員對相關信息進行修改、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)進入信息數(shù)據(jù)處理與預測階段。其目的在于利用相關數(shù)據(jù)進行計算，自動繪制出相關性能曲線如：H-Q、N-Q、η-Q曲線，同時對工程未來一段時間內(nèi)的進、排風進行預測，實現(xiàn)風機的自動調(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)理論建立相關模型，對歷史數(shù)據(jù)進行分析得到各數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)度，進而系統(tǒng)能夠在不同的條件下為決策者提供排、供風方案，供操作人員進行決策。
1．3 場景可視化處理模塊
IDL交互式數(shù)據(jù)語言是進行數(shù)據(jù)分析、可視化表達和應用開發(fā)的第四代可視化語言。Visual C#作為一種現(xiàn)代的面向對象的程序設計語言，綜合了Visual Basic的高生產(chǎn)率和C++的行動力。因此，通過IDL與C#的混合編程，借用IDL高效、快速的可視化與分析功能，可以快速進行應用程序開發(fā)及編寫跨平臺軟件。本系統(tǒng)實現(xiàn)的是三維場景再現(xiàn)功能，因此采用IDL的對象圖形法。在IDL的虛擬圖形構架體系中提供了一套對象顯示結構對象和很多對象圖形原子，靈活的運用這些圖形原子就可以在視圖中制作三維圖形、圖像和動畫。