基于网格的矿井通风计算并行处理模式

2018-04-02洪宁波

机械管理开发 2018年3期

洪宁波

（山西阳煤集团矿山救护大队，山西　阳泉　045000）

引言

目前我国煤矿的安全生产存在一定的问题，对矿井通风的计算存在一定的误差。为对其进行统筹管理，使用网格来对其进行整体的把握。因此，将软件和硬件有机地结合起来，从这两方面来促进煤矿的安全生产，目前使用网格技术来对矿井通风计算进行处理还处于研究阶段，对其进行研究对煤矿的各项计算都有很大的促进作用，由此可见网格技术对煤矿的安全生产具有重要意义。

1　并行处理

结合当前并行处理发展的情况来看，相关科研人员对并行系统和并行计算的研究数不胜数，其发展速度迅猛。结合全球在此方面的研究来看，其还是一个新兴的领域，各国科研人员对其进行了大量的研究。

互联网信息时代的崛起使并行计算的级别有进一步的提升，在不同行业和不同领域并行计算都发挥着重要的作用，并行计算以计算高性能为目标不断发展，其计算速度也是十分可观，在矿井通风计算中进行广泛使用，能够使矿井通风机制更加科学合理[1]。

2　网格计算

目前，在计算机网络计算中，网格计算以其超前的技术思维和强大的发展前景占据着网络计算中的重要地位，其中心内容是实现资源的共享，使多个计算机能够进行联合，进而组成一个可控的计算系统，使用这个系统对相关数据进行计算，使其为各项技术的研发提供数据的计算支持。

通常来说，网格不仅仅是一种结构，其更是一种思维。就目前来看，科研人员对网格的研究还处于不断探索的阶段，虽说有相关领域已有成功实现对网格应用的经验，但其在应用的过程中还存在一些问题亟待解决，例如网络标准化和网格关键技术的问题。除此之外，网格技术的发展还需要相关的市场模式来刺激其发展，使其受到科研人员的重点研究[2]。

3　矿井通风并行计算体系

在矿井生产中，人们最关注的问题就是安全，安全是一切生产的前提。信息技术的不断发展，为矿井生产安全提供了技术的支持，使矿井的生产更加安全。使用信息技术来为矿井通风的安全提供良好的平台，使煤矿的通风能够达到相关的规定标准，改善煤块通风安全。通过科研人员的努力，尽快实现矿井通风计算网格体系，使矿井通风系统更加完善，促进煤块的生产安全。

通过实践探索得知，对煤矿的安全网格介绍应分为四个方面，具体如下页图1所示，经过对煤矿安全网格进行分析得出与其结构相对应的技术层次，分别对应为网格的应用技术、编程技术、核心管理技术和底层支撑技术。相关研发部门可以根据煤矿的具体情况来进行研究，研究的侧重点各不相同，主要研究应为其底层支撑和上层应用，对这些问题进行研发能够充分地对矿井通风的各项资源进行整合，结合新技术的应用，使矿井通风计算更加精准。

4　矿井通风计算并行处理模式

4.1　矿井通风计算

矿井通风计算所包含的内容主要为掘进通风、硐室通风、矿井风量和风压及等积孔的计算。在进行计算时要针对井下最大工作人数进行考量，除此之外还要对矿井之中各项温度进行计算。在掘进工作面所具有的风量进行计算时，要对瓦斯涌出量、通风机吸风量和风速进行计算并对其进行相应的验算。在对风速进行计算时其中包括独立硐室、巷道风量和备用工作面。对风压的分配和通风负压进行计算，让通风效率得到最佳，进而使矿井的通风性达到最高。

图1　煤矿安全应用网格层次结构

在对这些方面进行计算时，采用并行处理模式能够使其精准度得到提升，对各项通风设备进行实时监测，使其具备完善的性能。

4.2　基于网格的并行处理

根据网格的相关思想，使用网格来实现对大规模数据的计算，其主要解决的内容包括远程沉浸、分布式超级计算和仪器系统的计算。通过对相关技术进行研究，对数据的存储和处理进行科学的研究，对这两个方面进行技术创新使其能够有机地结合在一起，使数据的存储和传输更具效率，促进数据处理更加得精确。处理的模式为由HPSS做支撑对矿井通风计算的相关数据进行存储，进而使用分布计算模式对其进行计算[3]，其具体架构如图2所示。

图2　HPSS架构

4.3　并行存储处理模式

在对矿井通风进行计算时，由HPSS做支撑对矿井通风计算的相关数据进行存储，进而使用分布计算模式对其进行计算。其中HPSS能够为计算提供庞大的数据，换句话说其在并行存储处理中的工作就是对数据进行储存，除此之外与其他计算设备之间进行数据的传递。

HPSS的相关特点和煤炭生产工序环环相扣形成了一个相互融合的状态，HPSS在运作中依靠网络来进行对数据的并行处理，对数据进行相应的模块化整理，再将数据传输到各个计算系统当中，其具有一定的扩展性，针对煤炭在进行生产时形成的大规模数据，对其进行三维的空间分析，使其操作更加规范，将二者动态地结合在一起，为矿井通风的计算提供技术支持[4]。

4.4　煤矿安全应用服务器

通过对并行处理系统和HPSS模型及相关技术进行组合建立起煤矿安全应用服务系统，建立统一的系统对其各个组件进行管理，使各个组成部分能够协调运作，通过对系统的整体管理使各个部门能够形成进行自主管理，在进行整体运作的时候，使用安全分析平台来对其进行科学合理的分析，通过可视化平台来对其计算结果进行展示。在系统中入矿井通风所需要用到的专业理论，在进行计算时导入相关的数据，实现计算自动一体化，对矿井的通风和矿井瓦斯的含量进行直观展现，通过高效率的工作，使煤矿矿井通风更加安全，促进煤矿的发展。

4.5　煤矿安全应用网格

建立煤矿安全应用网格，使用其对矿井的通风进行计算，对矿井的安全性进行评估。此网格对矿井通风的计算从理论的建立推向了软件和硬件的有机结合，此网格真正实现对矿井通风安全的计算的一大突破，此项目的研究对矿井通风计算有着重大的意义[5]。在未来科研人员还将对此项目进行更加深入的研究，使此项目成为煤矿安全应用网格中的新生能量。立足长远发展来看，在对此项目进行研究时可以对网格中间件和网格底层技术来进行针对性的研究，对这方面进行研究对网格计算也有着很大的促进作用，不仅能够推动煤矿安全应用网格的发展，还能够在一定程度上推动网格计算的发展，进而促进二者的共同发展。

5　具体应用

5.1　组件设计

在对整体系统进行设计时需要针对矿井的具体状况来进行设计，进而使其行之有效。对矿井的规模、大气状况和风压差进行统计，在系统中设立监测系统，使其更加智能化。此系统中，安全应用服务器是中心架构，将信息中心、基层区队、井口、调度室和监察进行组合，形成一个完善的结构。

5.2　系统设计

通过对风压和阻力进行计算，建立可视化模型，具体设计下页图3。

6　结语

通过对网格技术和并行处理模式的探究得知，使用此系统来对矿井通风进行计算具有十分重要的意义。对煤矿安全应用网格的构建需要更多科研人员的共同努力，这项技术必定会对煤矿的发展起到积极的促进作用。由于其各项技术还未完全成熟，需要科研人员对相关项目进行研发，使硬件和软件核能有机地结合起来，对此系统进行强有力的支持，针对不同的网格技术模式来进行探究，研发出稳定可靠的计算系统，为矿井通风计算提供强大的支持。