本發(fā)明屬于設(shè)施布置，尤其涉及大型地下洞庫群組合式通風(fēng)排煙設(shè)施布置方法。

背景技術(shù)：

1、洞庫是修建在巖石山體中的倉庫。是地下工程的一種建筑形式。通常對施工現(xiàn)場布置的側(cè)重點(diǎn)確定相應(yīng)研究指標(biāo)，根據(jù)研究指標(biāo)建立施工現(xiàn)場布置的目標(biāo)函數(shù)，采用多目標(biāo)優(yōu)化算法求解目標(biāo)函數(shù)得出最佳現(xiàn)場施工布置。然而，采用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行施工現(xiàn)場布置具有對特定研究指標(biāo)針對性強(qiáng)、科學(xué)合理等優(yōu)點(diǎn)，但影響施工現(xiàn)場布置優(yōu)劣的因素眾多，且建筑形式和施工場地形狀各異，數(shù)學(xué)模型很難全面考慮施工現(xiàn)場布置的所有因素。采用數(shù)學(xué)模型求解施工現(xiàn)場布置難以統(tǒng)籌全局，得到的結(jié)果也往往是片面的。對于考慮因素眾多和地形復(fù)雜的施工場地，其數(shù)學(xué)模型也必然復(fù)雜難懂，建立和求解的數(shù)學(xué)模型對工程人員的數(shù)學(xué)建模能力和相關(guān)專業(yè)軟件的使用能力要求較高，大大增加了施工人員進(jìn)行施工現(xiàn)場布置的難度，且求解出來的施工現(xiàn)場布置還需按照實(shí)際情況進(jìn)行修正，雖然在一定程度上理論可行，但實(shí)際意義不大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了大型地下洞庫群組合式通風(fēng)排煙設(shè)施布置方法，根據(jù)得到的臨時(shí)設(shè)施間綜合相互關(guān)系，建立以臨時(shí)設(shè)施間物流費(fèi)用最小和密切程度最大為目標(biāo)的目標(biāo)函數(shù)，由施工現(xiàn)場的可布置場地形狀、防止臨時(shí)設(shè)施相互堆疊和保持安全距離等約束條件，建立懲罰函數(shù)，排出不符合約束條件的施工現(xiàn)場布置，提升了大型地下洞庫群組合式通風(fēng)排煙設(shè)施布置的合理性和工作效率，具體采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。

2、本發(fā)明提供了大型地下洞庫群組合式通風(fēng)排煙設(shè)施布置方法，包括：

3、獲取大型地下洞庫群組合式通風(fēng)排煙設(shè)施的場地布置規(guī)劃信息，并根據(jù)場地布置規(guī)劃信息建立場地布置模型，其中，場地布置規(guī)劃信息包括布置問題和優(yōu)化目標(biāo)；

4、獲取大型地下洞庫群的測定數(shù)據(jù)，并根據(jù)測定數(shù)據(jù)建立對應(yīng)的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，其中，測定數(shù)據(jù)包括空氣密度、巷道斷面積、測點(diǎn)風(fēng)速、測點(diǎn)速壓和測點(diǎn)間風(fēng)量；

5、基于場地布置模型和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)建立通風(fēng)運(yùn)動(dòng)模型，并根據(jù)通風(fēng)運(yùn)動(dòng)模型和測定數(shù)據(jù)對大型地下洞庫群進(jìn)行通風(fēng)調(diào)控以完成通風(fēng)排煙設(shè)施布置。

6、作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，獲取大型地下洞庫群組合式通風(fēng)排煙設(shè)施的場地布置規(guī)劃信息，包括：

7、根據(jù)設(shè)施之間具有流量關(guān)系、所處位置之間具有距離關(guān)系，以及設(shè)施之間的流量與設(shè)施所處位置之間距離的乘積作為布置問題的代價(jià)；

8、預(yù)設(shè)集合f＝{1,2...n}表示n個(gè)設(shè)施，集合l＝{1,2...n}表示n個(gè)位置，i和j表示兩個(gè)設(shè)施的編號，fij指對應(yīng)設(shè)施之間的往來物流量，dij表示對應(yīng)設(shè)施之間的距離，則fijdij表示將設(shè)施i和設(shè)施j布置于相應(yīng)位置所需的代價(jià)，對應(yīng)的布置問題的優(yōu)化目標(biāo)可用以下表達(dá)式為其中，π表示布置問題的集合，p(i)和p(j)表示設(shè)施i和j布置的位置；

9、根據(jù)表達(dá)式(1)將場地材料從一個(gè)臨用設(shè)施運(yùn)輸?shù)搅硪粋€(gè)臨用設(shè)施的代價(jià)可表示為物流量與運(yùn)輸距離的乘積，施工現(xiàn)場材料總運(yùn)輸費(fèi)用的表達(dá)式為其中，n表示的是設(shè)施的總數(shù)量，dij表示設(shè)施i和設(shè)施j之間的路徑長短，eij表示設(shè)施i到設(shè)施j材料運(yùn)輸單位距離消耗的費(fèi)用。

10、作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，采用slp算法對設(shè)施布置現(xiàn)場臨用設(shè)備之間的物流關(guān)系和非物流關(guān)系進(jìn)行分析，通過加權(quán)計(jì)算得到各個(gè)設(shè)施之間的綜合相關(guān)關(guān)系，對應(yīng)的表達(dá)式為其中，bij表示臨時(shí)設(shè)施i與臨時(shí)設(shè)施j之間的關(guān)聯(lián)因子，取值隨距離dij的增大而減小，cij表示臨時(shí)設(shè)施i與臨時(shí)設(shè)施j之間的密切度，對應(yīng)的總目標(biāo)函數(shù)為f＝minf1+maxf2；

11、將求設(shè)施關(guān)系目標(biāo)函數(shù)f2的最大值轉(zhuǎn)換為求其倒數(shù)f3的最小值，f3的表達(dá)式為其中，f1、f3均與變量dij有關(guān)，且f1、f3均與變量dij成正相關(guān)，則多目標(biāo)問題的總目標(biāo)函數(shù)可表示為的最小值。

12、作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，根據(jù)場地布置規(guī)劃信息建立場地布置模型，包括：

13、場地布置模型包括輸入部分、優(yōu)化部分和輸出部分，輸入部分包括先確定施工現(xiàn)場的可用場地，由擬建建筑的3d建筑模型和施工進(jìn)度計(jì)劃確定施工所需的各種物料的最高消耗率，通過物料最高消耗率和相鄰兩批次進(jìn)貨的時(shí)間間隔確定物料最高存儲量，再結(jié)合各種物料的具體形狀和施工現(xiàn)場的實(shí)際可用場地情況確定存儲設(shè)施的尺寸，根據(jù)物料消耗水平和所需加工機(jī)器的尺寸和加工能力，確定所需加工機(jī)器的數(shù)量，結(jié)合施工方便和加工安全確定加工設(shè)施的尺寸，再根據(jù)臨時(shí)設(shè)施間的物流關(guān)系和非物流關(guān)系確定臨時(shí)設(shè)施間的綜合相互關(guān)系，為下一步建立數(shù)學(xué)模型提供依據(jù)；

14、根據(jù)確定的臨時(shí)設(shè)施的物流關(guān)系和非物流關(guān)系建立目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)場地布置的約束條件建立懲罰函數(shù)對目標(biāo)函數(shù)修正，使其組我誒粒子群算法的適應(yīng)度值函數(shù)；

15、按粒子群算法得到的結(jié)果進(jìn)行布置，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整以完成最佳施工現(xiàn)場布置。

16、作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，存儲設(shè)施的尺寸由其存儲物料的尺寸和數(shù)量確定，存儲設(shè)施的材料存儲數(shù)量取決于材料的消耗量和連續(xù)兩次送貨之間的時(shí)間間隔，對應(yīng)的表達(dá)式為ac＝c×r×s×t，其中，ac表示存儲設(shè)施的尺寸；c表示常數(shù)且大于1，用于表示材料存儲的間隔要求和取放的方便所需的空間，r表示單位數(shù)量的材料所需占用的面積，s表示物料在施工階段內(nèi)的峰值消耗速率，t表示兩次發(fā)貨之間的時(shí)間間隔；

17、加工設(shè)施的尺寸卻絕育加工機(jī)器的大小和數(shù)量，加工機(jī)器的數(shù)量取決于單位時(shí)間需加工材料的數(shù)量，對應(yīng)的表達(dá)式為其中，aj表示加工設(shè)施的大小，k表示加工活動(dòng)方便和安全設(shè)置的常數(shù)，k的值大于1，v表示加工速率；

18、物流分析是求總運(yùn)輸費(fèi)用，是臨時(shí)設(shè)施間的運(yùn)輸費(fèi)用的總和，對應(yīng)的表達(dá)式為其中，f1表示總運(yùn)輸費(fèi)用，n表示臨時(shí)設(shè)施的總數(shù)，eij表示設(shè)施i與設(shè)施j之間物料運(yùn)輸單價(jià)；臨時(shí)設(shè)施間運(yùn)輸物料種類不同、物料的形狀不同；fij是設(shè)施i與設(shè)施j之間運(yùn)輸?shù)奈锪峡偭?，dij表示設(shè)施i與設(shè)施j之間的距離dij的計(jì)算表達(dá)式為dij＝|xi-xj|+|yi-yj|，其中，xi、yi分別表示臨時(shí)設(shè)施i的矩心在施工現(xiàn)場中的坐標(biāo)，xj、yj表示臨時(shí)設(shè)施j的矩心在施工現(xiàn)場中的坐標(biāo)；

19、非物流分析是求解臨時(shí)設(shè)施密切程度的大小，對應(yīng)的表達(dá)式為f2表示臨時(shí)設(shè)施間總的密切程度，rij表示臨時(shí)設(shè)施i與j之間的密切程度；cij表示臨時(shí)設(shè)施i與j之間的關(guān)聯(lián)因子，關(guān)聯(lián)因子cij通過臨時(shí)設(shè)施i與j之間的距離dij和臨時(shí)設(shè)施間可能的最大距離dmax來確定。

20、作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，以臨時(shí)設(shè)施間物流費(fèi)用最少和非物流關(guān)系最大為目標(biāo)建立的目標(biāo)函數(shù)為f＝w1f1-w2f2，函數(shù)f的最小值為目標(biāo)值，w1、w2表示權(quán)重因子，w1、w2的取值取決于在具體施工活動(dòng)中臨時(shí)設(shè)施之間的物流費(fèi)用和密切程度的相對重要程度，若物流費(fèi)用重要程度高，w1的取值就大，反之w1的取值?。?/p>

21、根據(jù)約束條件引入懲罰函數(shù)對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行修正，將修正后得到的函數(shù)作為粒子群算法的適應(yīng)度函數(shù)，約束條件的表達(dá)式為(1)、(2)、公式(1)、公式(2)分別表示臨時(shí)設(shè)施均位于施工現(xiàn)場可布置場地內(nèi)，公式(3)、公式(4)分別表示臨時(shí)設(shè)施再長度和寬度方向上不相互重疊且有一定的安全距離，其中，l?i、wi分別表示臨時(shí)設(shè)施i在x方向和y方向的長度，lj、wj分別表示臨時(shí)設(shè)施在x方向和y方向的長度，sxij和syij表示施工現(xiàn)場可布置場地在x方向的最大坐標(biāo)值和最小坐標(biāo)值，ymax、ymin表示施工現(xiàn)場可布置場地在y方向的最大值坐標(biāo)和最小值坐標(biāo)；

22、懲罰函數(shù)是將約束的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為無約束優(yōu)化問題，根據(jù)約束條件建立的懲罰函數(shù)表達(dá)式為

23、，當(dāng)x滿足約束條件時(shí)，懲罰函數(shù)為零；當(dāng)x不滿足約束條件時(shí)懲罰函數(shù)為正值，對不滿足約束條件的例子施加懲罰；

24、施加懲罰函數(shù)建立例子群算法適應(yīng)度值函數(shù)后，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置例子群算法中的其他參數(shù)，然后進(jìn)行求解計(jì)算，粒子群算法適應(yīng)度值函數(shù)fs的表達(dá)式為fs＝w1f1+w2f2+f3。

25、作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，獲取大型地下洞庫群的測定數(shù)據(jù)，并根據(jù)測定數(shù)據(jù)建立對應(yīng)的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，包括：

26、使用濕溫度計(jì)、精密氣壓計(jì)分別對各測點(diǎn)的干、濕球溫度以及大氣壓力進(jìn)行測定，并計(jì)算測點(diǎn)的空氣密度，計(jì)算表達(dá)式為其中，ρ表示空氣的密度，p表示空氣的絕對靜壓，ps表示飽和水蒸氣的絕對分壓，φ表示空氣的相對濕度，t表示空氣的絕對溫度；

27、梯形或矩形巷道的巷道斷面積為sl＝bl×hl，其中，sl表示巷道斷面積，bl表示巷道寬度或腰線長度，hl表示巷道全高；對應(yīng)的測點(diǎn)風(fēng)速由測出的表速按照表達(dá)式為其中，v表示測點(diǎn)速度，s表示巷道斷面積，0.4表示人體側(cè)面積，a、b表示風(fēng)表校正系數(shù)，x表示表速；

28、測點(diǎn)速壓為hv＝ρv2/2，其中，hv表示空氣的密度，ρ表示空氣的密度，v表示測點(diǎn)風(fēng)速。

29、作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，兩側(cè)點(diǎn)間巷道通過風(fēng)量的確定遵循以下原則：(1)兩側(cè)點(diǎn)間巷道沒有分岔、巷道通過的風(fēng)量取兩測點(diǎn)風(fēng)量的平均值；(2)風(fēng)流分岔點(diǎn)前設(shè)置測點(diǎn)，巷道通過兩測點(diǎn)間巷道的風(fēng)量取后一測點(diǎn)的風(fēng)量；(3)再風(fēng)流分岔點(diǎn)后設(shè)置測點(diǎn)，通過兩測點(diǎn)間巷道的風(fēng)量取前一測點(diǎn)的風(fēng)量；

30、在使用精密氣壓計(jì)對各個(gè)測點(diǎn)測定時(shí)，兩測點(diǎn)間靜壓差、位壓差、速壓差的計(jì)算表達(dá)式為hs(i,i+1)＝[b(i)-b(i+1)]+[b'(i)-b'(i+1)]，壓差為速壓差為hv(i,i+1)＝hv(i)-hv(i+1)，兩側(cè)點(diǎn)間的通風(fēng)阻力計(jì)算表達(dá)式為hr(i,i+1)＝hs(i,i+1)+hz(i,i+1)+hv(i,i+1)，其中，b(i)、b(i+1)分別表示精密氣壓計(jì)在巷道前后測點(diǎn)i、i+1上的讀數(shù)，b'(i)、b'(i+1)分別表示洞庫氣壓計(jì)讀取b(i)、b(i+1)時(shí)，基點(diǎn)氣壓計(jì)讀數(shù)，z(i)、z(i+1)表示測點(diǎn)i、i+1的標(biāo)高，ρ(i)、ρ(i+1)表示測點(diǎn)i、i+1的空氣密度；

31、巷道風(fēng)阻的表達(dá)式為對應(yīng)的百米風(fēng)阻為r100其中，l(i,i+1)表示測點(diǎn)i、i+1間巷道的長度。

32、作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，基于場地布置模型和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)建立通風(fēng)運(yùn)動(dòng)模型，并根據(jù)通風(fēng)運(yùn)動(dòng)模型和測定數(shù)據(jù)對大型地下洞庫群進(jìn)行通風(fēng)調(diào)控以完成通風(fēng)排煙設(shè)施布置，包括：

33、采用cfd算法對通風(fēng)過程中的地下洞庫的物料溫度變化情況進(jìn)行檢測，獲得通過時(shí)物料溫度隨通風(fēng)變化的數(shù)學(xué)模型，cfd算法執(zhí)行過程包括：

34、預(yù)設(shè)以平方倉儲物料為對象，單位時(shí)間內(nèi)物料微元體質(zhì)量增加值等于單位時(shí)間內(nèi)流入該微元體內(nèi)的物理質(zhì)量，質(zhì)量守恒方程為其中，ρ'表示流體密度，ui表示i方向的速度分量，共有x、y、z三個(gè)方向分量，t表示時(shí)間，xi表示i方向坐標(biāo)，共有x、y、z三個(gè)方向坐標(biāo)；

35、物料微元體單位時(shí)間內(nèi)能量增加值將等于該時(shí)間內(nèi)微元體的能量之和，物料的能量守恒方程為其中，ρ1表示物料密度，k表示熱傳導(dǎo)系數(shù)，sh表示體積熱源，h表示熱力學(xué)溫度，對應(yīng)的表達(dá)式為其中，t表示絕對溫度。

36、作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，采用matlab對通風(fēng)過程的物料溫度預(yù)測趨勢進(jìn)行擬合，計(jì)算出物料溫度t與通風(fēng)時(shí)長t之間的一堆數(shù)學(xué)模型關(guān)系式為t＝29.919e-0.004t；

37、對通風(fēng)過程進(jìn)行仿真的單位能耗進(jìn)行計(jì)算，降溫通風(fēng)的單位能耗計(jì)算式為et＝∑wt/(t初-t終)g，其中，et表示降低物料溫度的單位能耗，∑wt表示累計(jì)耗電量，t初、t終表示通風(fēng)前后物料溫度，g表示被通風(fēng)物料質(zhì)量。

38、本發(fā)明提供了大型地下洞庫群組合式通風(fēng)排煙設(shè)施布置方法，通過獲取大型地下洞庫群組合式通風(fēng)排煙設(shè)施的場地布置規(guī)劃信息，并根據(jù)場地布置規(guī)劃信息建立場地布置模型，獲取大型地下洞庫群的測定數(shù)據(jù)，并根據(jù)測定數(shù)據(jù)建立對應(yīng)的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，基于場地布置模型和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)建立通風(fēng)運(yùn)動(dòng)模型，并根據(jù)通風(fēng)運(yùn)動(dòng)模型和測定數(shù)據(jù)對大型地下洞庫群進(jìn)行通風(fēng)調(diào)控以完成通風(fēng)排煙設(shè)施布置，根據(jù)得到的臨時(shí)設(shè)施間綜合相互關(guān)系，建立以臨時(shí)設(shè)施間物流費(fèi)用最小和密切程度最大為目標(biāo)的目標(biāo)函數(shù)，由施工現(xiàn)場的可布置場地形狀、防止臨時(shí)設(shè)施相互堆疊和保持安全距離等約束條件，建立懲罰函數(shù)，排出不符合約束條件的施工現(xiàn)場布置，提升了大型地下洞庫群組合式通風(fēng)排煙設(shè)施布置的合理性和工作效率。