基于IDL的某地下工程通风系统设计与实现

摘要：为解决某地下工程通风系统信息化条件不高，缺乏相应预测功能，通风设备的风量参数不能实现在线监测等薄弱环节。通过了基于三维可视化场景设计开发了一套地下工程空调通风控制在线监测系统(以下简称通风监测系统)来解决上述问题。系统采用了IDL和C#混合编程技术，将传感器实时采集的数据存入数据库，然后通过调用灰色度算法生成性能曲线和预测结果。论述了三维场景生成与显示、数据库查询优化等关键技术。结果表明了通风监测系统的可行性和实用性。极大地提高了地下工程管理效率和监测水平。
关键词：在线监测；空调系统改造；信息系统；三维可视化

目前，我国已有的地下工程通风控制监控系统主要是监测功能，实时反映通风、供暖等参数的数据，而未充分发挥其控制功能。随着信息化水平的提高，以及三维成像技术、传感器及测试技术、计算机硬件软件技术、通讯技术、人工智能技术等先进技术的发展和应用，必然促进地下工程通风控制系统的智能化的发展和广泛应用。本系统能够与整个地下工程指挥自动化系统联网进行通讯，能够实时将监测结果传输到主控室或总工室，并接受执行从主控室或总工室传来的指令。

1 系统功能
通风监测系统的主要功能如图1所示。

本系统采用人机交互的界面设计，主要核心模块分为数据采集与通信模块，系统预测模块和场景可视化处理模块。各模块功能如下。
1．1 数据采集与通信模块
系统登录运行后，操作人员对串口通信参数进行相关设置，打开串口进行数据的接收，并将数据存入数据库。系统通过通风机上的传感器实时监测对风机振动信号、温度信号、风机转速、风机风量、风机静压、风机全压、输入功率、全压功率、静压效率等参数，并将采集的数据实时存入数据库。由于现场采样数据量大，各个数据的内在关系复杂，系统要求能对数据库进行数据调度管理。
该模块的主要功能是：能够对电机电压和电流进行实时采集、显示和存储，自动接收反映通风机性能的数据，为管理模块的数据处理做准备。
1．2 系统预测模块
在信息数据采集完成后，系统将原始数据存入数据库当中，允许管理员对相关信息进行修改、查询操作。数据流程如图2所示。在收集足够的数据后系统进入信息数据处理与预测阶段。其目的在于利用相关数据进行计算，自动绘制出相关性能曲线如：H-Q、N-Q、η-Q曲线，同时对工程未来一段时间内的进、排风进行预测，实现风机的自动调节功能。数据流程如图2所示。

本模块采用灰色系统理论建立相关模型，对历史数据进行分析得到各数据之间的关联度，进而系统能够在不同的条件下为决策者提供排、供风方案，供操作人员进行决策。
1．3 场景可视化处理模块
IDL交互式数据语言是进行数据分析、可视化表达和应用开发的第四代可视化语言。Visual C#作为一种现代的面向对象的程序设计语言，综合了Visual Basic的高生产率和C++的行动力。因此，通过IDL与C#的混合编程，借用IDL高效、快速的可视化与分析功能，可以快速进行应用程序开发及编写跨平台软件。本系统实现的是三维场景再现功能，因此采用IDL的对象图形法。在IDL的虚拟图形构架体系中提供了一套对象显示结构对象和很多对象图形原子，灵活的运用这些图形原子就可以在视图中制作三维图形、图像和动画。