基于IDL的某地下工程通風(fēng)系統設計與實(shí)現

摘要：為解決某地下工程通風(fēng)系統信息化條件不高，缺乏相應預測功能，通風(fēng)設備的風(fēng)量參數不能實(shí)現在線(xiàn)監測等薄弱環(huán)節。通過(guò)了基于三維可視化場(chǎng)景設計開(kāi)發(fā)了一套地下工程空調通風(fēng)控制在線(xiàn)監測系統(以下簡(jiǎn)稱(chēng)通風(fēng)監測系統)來(lái)解決上述問(wèn)題。系統采用了IDL和C#混合編程技術(shù)，將傳感器實(shí)時(shí)采集的數據存入數據庫，然后通過(guò)調用灰色度算法生成性能曲線(xiàn)和預測結果。論述了三維場(chǎng)景生成與顯示、數據庫查詢(xún)優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)。結果表明了通風(fēng)監測系統的可行性和實(shí)用性。極大地提高了地下工程管理效率和監測水平。
關(guān)鍵詞：在線(xiàn)監測；空調系統改造；信息系統；三維可視化

目前，我國已有的地下工程通風(fēng)控制監控系統主要是監測功能，實(shí)時(shí)反映通風(fēng)、供暖等參數的數據，而未充分發(fā)揮其控制功能。隨著(zhù)信息化水平的提高，以及三維成像技術(shù)、傳感器及測試技術(shù)、計算機硬件軟件技術(shù)、通訊技術(shù)、人工智能技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展和應用，必然促進(jìn)地下工程通風(fēng)控制系統的智能化的發(fā)展和廣泛應用。本系統能夠與整個(gè)地下工程指揮自動(dòng)化系統聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通訊，能夠實(shí)時(shí)將監測結果傳輸到主控室或總工室，并接受執行從主控室或總工室傳來(lái)的指令。

1 系統功能
通風(fēng)監測系統的主要功能如圖1所示。

本系統采用人機交互的界面設計，主要核心模塊分為數據采集與通信模塊，系統預測模塊和場(chǎng)景可視化處理模塊。各模塊功能如下。
1．1 數據采集與通信模塊
系統登錄運行后，操作人員對串口通信參數進(jìn)行相關(guān)設置，打開(kāi)串口進(jìn)行數據的接收，并將數據存入數據庫。系統通過(guò)通風(fēng)機上的傳感器實(shí)時(shí)監測對風(fēng)機振動(dòng)信號、溫度信號、風(fēng)機轉速、風(fēng)機風(fēng)量、風(fēng)機靜壓、風(fēng)機全壓、輸入功率、全壓功率、靜壓效率等參數，并將采集的數據實(shí)時(shí)存入數據庫。由于現場(chǎng)采樣數據量大，各個(gè)數據的內在關(guān)系復雜，系統要求能對數據庫進(jìn)行數據調度管理。
該模塊的主要功能是：能夠對電機電壓和電流進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、顯示和存儲，自動(dòng)接收反映通風(fēng)機性能的數據，為管理模塊的數據處理做準備。
1．2 系統預測模塊
在信息數據采集完成后，系統將原始數據存入數據庫當中，允許管理員對相關(guān)信息進(jìn)行修改、查詢(xún)操作。數據流程如圖2所示。在收集足夠的數據后系統進(jìn)入信息數據處理與預測階段。其目的在于利用相關(guān)數據進(jìn)行計算，自動(dòng)繪制出相關(guān)性能曲線(xiàn)如：H-Q、N-Q、η-Q曲線(xiàn)，同時(shí)對工程未來(lái)一段時(shí)間內的進(jìn)、排風(fēng)進(jìn)行預測，實(shí)現風(fēng)機的自動(dòng)調節功能。數據流程如圖2所示。

本模塊采用灰色系統理論建立相關(guān)模型，對歷史數據進(jìn)行分析得到各數據之間的關(guān)聯(lián)度，進(jìn)而系統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交互式數據語(yǔ)言是進(jìn)行數據分析、可視化表達和應用開(kāi)發(fā)的第四代可視化語(yǔ)言。Visual C#作為一種現代的面向對象的程序設計語(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)行應用程序開(kāi)發(fā)及編寫(xiě)跨平臺軟件。本系統實(shí)現的是三維場(chǎng)景再現功能，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(dòng)畫(huà)。