基于IDL的某地下工程通風系統設計與實現

摘要：為解決某地下工程通風系統信息化條件不高，缺乏相應預測功能，通風設備的風量參數不能實現在線監測等薄弱環節。通過了基于三維可視化場景設計開發了一套地下工程空調通風控制在線監測系統(以下簡稱通風監測系統)來解決上述問題。系統采用了IDL和C#混合編程技術，將傳感器實時采集的數據存入數據庫，然后通過調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、數據庫查詢優化等關鍵技術。結果表明了通風監測系統的可行性和實用性。極大地提高了地下工程管理效率和監測水平。
關鍵詞：在線監測；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控制監控系統主要是監測功能，實時反映通風、供暖等參數的數據，而未充分發揮其控制功能。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展和應用，必然促進地下工程通風控制系統的智能化的發展和廣泛應用。本系統能夠與整個地下工程指揮自動化系統聯網進行通訊，能夠實時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的指令。

1 系統功能
通風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行相關設置，打開串口進行數據的接收，并將數據存入數據庫。系統通過通風機上的傳感器實時監測對風機振動信號、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，并將采集的數據實時存入數據庫。由于現場采樣數據量大，各個數據的內在關系復雜，系統要求能對數據庫進行數據調度管理。
該模塊的主要功能是：能夠對電機電壓和電流進行實時采集、顯示和存儲，自動接收反映通風機性能的數據，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，允許管理員對相關信息進行修改、查詢操作。數據流程如圖2所示。在收集足夠的數據后系統進入信息數據處理與預測階段。其目的在于利用相關數據進行計算，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的進、排風進行預測，實現風機的自動調節功能。數據流程如圖2所示。

本模塊采用灰色系統理論建立相關模型，對歷史數據進行分析得到各數據之間的關聯度，進而系統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交互式數據語言是進行數據分析、可視化表達和應用開發的第四代可視化語言。Visual C#作為一種現代的面向對象的程序設計語言，綜合了Visual Basic的高生產率和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及編寫跨平臺軟件。本系統實現的是三維場景再現功能，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、圖像和動畫。