基于Blender的矿山虚拟现实快速构建与实现

为了实现矿山三维实体模型和虚拟现实的快速搭建与实现,分析了当前数字化矿山建模可移植性差、扩展性不灵活、开发难度大的缺陷 ,提出了一种矿山三维模型及虚拟现实体系的自动构建方法:基于Blender开源软件提供的建模平台,利用Python语言编写矿山实体的表达方法 与生成算法;利用矿山基础信息,实现了对矿山井巷、矿体等三维实体模型的自动、快速构建,并以矿山井巷工程、矿体以及地表模型等实体 模型的构建为例进行了演示;利用Blender脚本实现对三维实体模型的快速渲染,初步建立了矿山虚拟现实环境与仿真系统,并利用驱动内核实 现虚拟情景的演示。结果表明,该方法具有开发快捷、要求低等特点,为数字化矿山建设提供了一种新的思路。     

矿井火灾逃生路径规划及其三维仿真研究

为研究矿井火灾中受风流变化和烟流蔓延影响的人员逃生路径规划问题,构建火灾时期人员逃生三维仿真模型。首先,建立巷道网络三维结构模型,作为展示平台;其次,基于通风网络解算模型与烟流蔓延参数模型,解算巷道网络中的风速风向、火灾温度和烟气质量分数;然后,确定矿井火灾巷道当量长度的影响系数,并依据火灾逃生路径规划算法得到人员逃生路径规划结果;最后,以国内某矿山为例,对火灾时期人员逃生进行三维仿真。仿真结果表明:依据矿井火灾情况的不同,可以掌握火灾时期的风速风向、火灾温度和烟气质量分数等参数,得到理想、可行和紧急等3种类型的逃生路径。     

矿井火灾避灾与救灾最优路径研究

首先对有烟巷道和安全地点的判定方法进行了描述,然后对最佳避灾与救灾路线的定义进行了说明;综合考虑火灾救援各影响因素,提出了当量长度的概念及其求解方法,并引入到避灾与救灾路径优化模型中,建立了矿井火灾救援辅助决策支持系统。最后以河南新峰煤矿为例,基于Matlab仿真软件求解最优路径,运行结果可以为矿井火灾救援提供决策支持。     

基于Ventsim系统的通风井巷断面优化研究

进行通风井巷断面优化须同时考虑巷道断面的经济最优和安全可靠.经济最优是井巷优化的基建费用、维护费用和通风费用之和最小.安全可靠是井巷优化断面尺寸能同时满足通风风速和行人运输的要求.先运用Ventsim三维通风动态仿真系统建立矿井通风系统三维模型,进行通风系统风网数据解算和风流动态模拟,并在此基础上,运用Ventsim系统对需优化断面进行经济断面选型;然后,对经济断面进行通风安全性和行人运输安全性验证,确定巷道优化断面;最后,将此方法应用于板溪锑矿回风斜井和明斜井的优化中,结果表明,用这种方法进行通风井巷断面优化有实际工程意义.     

基于物联网的金属矿突水仿真及避险引导系统

针对金属矿突水仿真及避险问题,引入了当量长度概念,构建了井巷工程静态模型和突水漫延过程的动态模型。以传感器为底层监测单元、以无线自组织网络为通讯方案、以指引灯为反馈手段,构建了突水实时监测预警系统,确立了避险引导及突水数据获取机制,实现了突水发生前后巷道、水体、人员状态的监测及动态修正预测仿真。以国内某金属矿山实际数据为例,检验了系统的可行性和有效性。     

基于情景构建的危化品事故应急疏散模拟研究

为有效控制危化品企业的事故风险,预防重大火灾爆炸事故发生,以天津港"8·12"特别重大火灾爆炸事故为例,建立贝叶斯与元胞自动机(CA)耦合模型,模拟重建事故情景,分析事故各演变环节,探寻事故演化规律,找到该类危化品港口储存行业潜在事故隐患。依据蚁群算法(ACO)建立应急疏散模型,在Matlab平台上模拟仿真受灾最严重小区的居民疏散情况,找到最佳疏散路径,计算得出将周边居民、相关人员疏散到安全区域的响应时间点。结果表明:依据计算机模拟仿真结果规划应急疏散路径,能够提高应急疏散的效率,减少事故的影响。     

基于灾变的人群疏散避灾路径优化及应用

突发事件条件下的应急疏散是一个复杂的过程,不仅要考虑时间因素,而且要考虑疏散网络中各路段的受灾风险水平。因此,对于人群快速转移避灾路径的解算结果,不仅要求快速,还要求避灾。基于灾害预测的疏散路径优化理论模型,在求解时变灾害条件下,集成考虑实时与未来灾害影响的转移避灾路径优化算法。采用C#程序设计语言和Visual studio 2013平台,开发了进行模型算法实现的原型系统,并通过算例进行了说明。结果表明:在预先设置的灾害情景中,提出的模型算法可以提前规划出避开灾害且疏散时间较短的路径,为制定应急预案提供参考依据。     

某高校教学楼火灾烟气运动规律与避灾仿真研究

以某高校教学楼为研究对象,利用Pyrosim结合Pathfinder软件进行火灾烟气运动规律和避灾仿真研究,以期获得火灾发生后各层人员的最佳疏散路径,从而有效避险。结果表明:火灾产生的烟气会沿着走廊向外扩散,并沿着楼梯向相邻楼层蔓延,高层人员的生命安全受到威胁严重;该教学楼在此次模拟中最佳逃生路线为教学楼东紧急出口。研究结论对高校教学楼火灾的防控和人员的安全疏散具有指导意义。     

基于Hadoop技术的突水治理平台的云服务及实现北大核心

通过对大数据、Hadoop等技术的介绍,总结出矿山突水大数据云平台的框架、服务内容和运作机制,并最终建立了一套基于Hadoop的矿山突水治理云系统。通过矿山突水治理云系统实现矿山突水数据的存储,并通过数据进行突水预测、可视化和突水防控措施的管理。     

矿井火灾风险指数评价法

矿井火灾风险评价是为了确定矿井火灾风险,以便制定针对性的矿井火灾防治措施.本文通过分析矿井火灾影响因素,建立了用可燃物、引火源、助燃剂和环境表示的矿井内某地点火灾可能性的评价指标,提出了火灾可能性分值与一般人们公认的事故发生频率的关系;在假设被超过人员致死浓度或致死温度烟流污染的井巷为危险井巷的条件下,建立了矿井某地点火灾死亡人数模型;将死亡人数作为火灾严重性评价指标,给出了用火灾发生频率和死亡人数乘积表示的某地点火灾风险指数;井巷火灾风险指数等于该井巷内所有地点火灾风险指数之和,矿井火灾风险指数等于矿井内所有井巷火灾风险指数之和.本文建立的矿井火灾风险指数评价法是一种定量风险评价方法,应用该方法评价矿井火灾风险,不仅可以给出矿井的火灾风险指数值,用于比较不同矿井的火灾风险,还可以明确矿井发生一次死亡人数不同的火灾频率.     

矿井突水路径搜索算法与应用

为了实现对矿井突水路径的搜索以及突水范围的预测,基于图论与网络理论,以巷道交叉点的标高为搜索权重,将水流流向分成下向蔓 延和上向升涨两个突水阶段,提出了水流下向、上向蔓延路径搜索算法。实现了对突水路径的搜索,并在已知巷道突水点的情况下,通过两个 时刻的巷道水位变化,计算得出了单位时间的突水量,结合给定的矿井巷道拓扑结构信息,对未来时间段的突水范围和水位标高点进行预测。 研究结果表明:在已知矿井突水点和矿井基础数据信息的情况下,应用无向图宽度优先搜索法生成矿井突水路径, 并结合得出的单位时间的突 水量,对下一时间段的突水量进行计算并对突水范围进行预测。     

隧道突泥涌水情景构建及演化状态预测模型*

为实现对隧道突泥涌水事故的有效管控,基于情景分析理论,采用演化路径网络和演化矩阵模型,针对隧道突泥涌水灾害进行情景推演预测。将隧道突泥涌水情景要素归类为孕灾环境、致灾因子、驱动要素和承灾体,研究各要素的属性参数;基于承灾体损失将隧道突泥涌水情景分为6级,分析灾害情景的演化规律;建立灾害全过程的演化路径网络,构建预测灾害情景状态的演化矩阵模型,提出情景状态等级的概率分布算法。将该模型应用于雅叶高速公路折多山隧道,结果表明:该方法可准确地模拟隧道突泥涌水全过程的演化路径及情景状态,预测结果有助于隧道建设单位摸清既有能力和明确防灾任务,为其应急能力建设提供重要依据。     

基于多代理系统(MAS)的煤矿水害事故响应系统

针对煤矿水灾害问题,提出水灾害响应的概念,并以此为基础建立以水灾害预防与治理为主的煤矿水害事故响应系统。该系统将煤矿突水预防和应急响应作为系统的需求,通过Agent组织煤矿及救援单位的有效资源,并以多代理系统(MAS,Multi-AgentSystem)为基础设计了煤矿水灾害响应的协商机制。不仅能及时地响应煤矿的常效排水需求,而且能在水灾害发生后快速制定应急救援方案,克服了原有煤矿水灾害救治流程中响应速度慢、缺乏目的性,救援资源难以有效调配的缺点,为煤矿水灾害的预防、应急救援、灾后处理提供了综合信息平台。应用案例表明,该系统对于提升煤矿水灾害救治的应急能力具有显著效果,并可有效地降低水灾害的人员和财产损失。     

基于投影寻踪模型的矿山地下水灾害分级评价

为评价矿山地下水灾害状况,改善评价过程中依赖经验划分评价等级的随意性,构建了矿山地下水灾害评价指标体系及分级评价模型。通过综合考虑矿山地下水灾害的孕灾环境,致灾因子及承灾体整体状况,提出了一个具有3个准则层和11个灾害指标的矿山地下水灾害指标体系。基于投影寻踪方法,构建了矿山地下水灾害分级评价模型。评价模型依据具体指标数据,自动划分出灾害等级及范围,采用客观赋值法对灾害指标赋值,实现了在多元评价指标体系下的矿山地下水灾害综合评价。将该评价模型应用到具体矿山中,结果表明模型能够有效评价该矿山地下水灾害状况,具有较强的实用性和有效性,可为矿山地下水灾害防治提供参考依据。     

我国矿山透水事故致因分析及安全管理对策

为找出影响矿山透水事故的主要因素,提出有针对性的管理对策.首先利用统计分析方法对80起透水事故案例原因进行统计分析,结果显示导致矿山透水事故的直接原因主要有违章、非法开采、越界开采、防水设施不符合规范要求、水文地质资料不清、破坏防水设施;间接原因主要有思想麻痹、安全监督检查不到位、违反探放水原则、法律意识淡薄、安全教育培训不到位.其次,结合透水事故的发生机理,利用鱼刺图法从人、物、环境和管理等方面进行系统分析.综合统计分析和系统分析,确定影响矿山透水事故的主要因素为管理因素.在此基础上,提出了相应的安全管理对策.     

基于改进AHP的地下矿突水风险评价

地下矿突水风险的有效评价是矿井水害防治与安全开采的基本前提与重要基础。为了科学有效地评价地下矿突水事故风险,在深入研究分析与归纳地下矿突水因素的基础上,构建了较为全面的矿井突水事故风险评价指标体系,体系包括7个一级指标,各一级指标有与之对应的二级指标。应用德尔菲法对各项指标进行统一打分并求平均值,对层次分析法进行改进并应用于确定各项指标的权重,然后根据风险评价模型计算出评价结果。最后,结合国内某典型矿山进行实际的应用,所得结果与实际情况一致性较好,说明该方法可以提高矿井突水风险评价的有效性与准确性,具有较好的可行性。     

城镇-森林交界域火灾灾害链网络模型构建及风险分析

为确定城镇—森林交界域火灾灾害演化关系及风险特征,预防灾害事件发生,从157个火灾案例中提取43个典型灾害事件,运用灾害链和复杂网络理论,构建城镇-森林交界域火灾灾害链演化模型。使用Python工具对灾害链网络中关键节点、关键边和最短路径分析。结果表明:化工厂爆炸、加油加气站爆炸、城镇火灾、污染水质、污染空气及城市生命线损毁是关键节点,山洪—道路损毁、河流泥沙淤积—山洪、堤坝决堤—山洪、堰塞湖—山洪、森林火灾—城镇火灾是关键边。研究结果可为城镇-森林交界域火灾的防控、断链减灾提供科学依据,具有较高的现实意义。     

Dynamic numerical simulation of coal mine fire for escape capsule installation

Fire in mine laneway leads to disordered ventilation system airflow, and smoke will result in staff poisoning. In such situation, it necessitates to install a rescue capsule in the common staff area. In this paper, the software Fluent was used to simulate the airflow conditions dynamically in No. 5 belt roadway of Kongzhuang Coal Mine when fire broke out. The migration law of CO front was determined. By underground escape experiments, personnel escape velocity model in pathway was established. Based on the numerical simulation and results of field experiments, the escape capsule installation location in the passageway of No. 5 belt roadway was ascertained.