煤矿井下人员避灾路线规划系统的研究

摘要

随着煤矿信息化建设的不断推进，煤矿应急救援信息系统作为保障煤炭企业职工的生命安全的技术支撑在近年被广泛的研究。在实际生产中，目前大部分煤矿的应急救援系统中的避灾路线都是预先设定的，然而当实际灾害发生时，实际的避灾路线与事先设定避灾路线的情形相比有很大的差别，甚至有些巷道的情况与事先的假定完全相反。
　　国内外部分学者对井下避灾路线进行研究，但并未考虑到煤矿灾害等因素对避灾路线求解的影响。避灾路线是井下人员的生命之线，也是实施有效避险的第一步，能够为应急决策人员提供技术支持，它的设计与实施需要绝对安全和可靠性。因此，在灾害发生时如何尽可能全面的考虑各种因素，为受灾人员制定出一种因灾因人而异的避灾路线显得尤为重要。
　　在本文中，以GIS网络分析为基础，通过对巷道数据结构和避灾路线求解时各种影响因素的分析。主要包括矿井巷道网络的构建，灾害对巷道网络通行性的影响，通过人员定位系统获取井下人员信息分布情况，以及在灾害时期对临时避难位置的分析。设计了本文的路径规划模型，并使用本文中提出的基于最短优先的最短路径算法对模型进行求解。对具备升井条件的人员为其求解升井的最佳路线，对在灾害时期对不具备升井条件的人员选择最佳临时避难点并规划至临时避难点的最优路线。在最大程度上保证人员安全，减少灾害造成的人员伤亡。最后基于VRMine数字矿山系统基础平台进行实现，对路径分析的结果进行三维展示并可以进行动态漫游和模拟。

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1 绪论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3 本文主要研究内容与技术路线

1.4 论文的组织结构安排

1.5 本章小结

2 图论及巷道网络的构建

2.1 图论基础

2.2 图的存储结构

2.3 巷道的空间数据结构与网络的构建

2.4 本章小结

3 避灾路径的影响因素分析

3.1 井下人员定位信息

3.2 灾害简介及其对井巷通行性的影响

3.3 临时安全点的选取

3.4 安全撤离时间的计算

3.5 本章小结

4 路径分析算法基础

4.1 经典的 Dijkstra 算法

4.2 其他最优路径算法的简单介绍

4.3 本文所采用的算法简介

4.4 本章小结

5 基于最短优先的最短路径

5.1 算法思想

5.2 算法的数据结构

5.3 算法执行过程

5.4 算法分析

5.5 本章小结

6 算法的应用实例

6.1 系统开发平台的介绍

6.2 系统的设计与实现

6.3 小结

7 总结和展望

7.1 本文所做的工作及结论

7.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的成果