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申请/专利权人：中南大学

摘要：本发明公开了一种复杂矿井通风网络的快速等效简化方法，包括获取目标矿井通风网络的数据信息；对目标矿井通风网络的网络分支进行属性设定；基于图论构建目标矿井通风网络的拓扑结构，基于有向树理论对目标矿井通风网络进行子网简化；计算得到节点间的等效风阻；采用等效风阻分支替换目标矿井通风网络的对应分支并建立对应的等效映射关系，完成目标复杂矿井通风网络的快速等效简化。本发明还公开了一种实现所述复杂矿井通风网络的快速等效简化方法的系统。本发明能够实现任意复杂矿井通风网络的快速等效简化，能够处理非简单型的子网的简化，同时也实现了网络简化过程的优化和效率提升，而且可靠性更高，精确性更好，效率更高。

主权项：1.一种复杂矿井通风网络的快速等效简化方法，其特征在于包括如下步骤：S1.获取目标矿井通风网络的数据信息；所述的数据信息包括目标矿井通风网络的巷道节点信息、巷道分支信息、装机位置信息和风量信息；S2.根据步骤S1获取的数据信息，对目标矿井通风网络的网络分支进行属性设定；所述的属性设定包括：对网络分支和各个节点进行定义和分类，设定不可简化分支，设定可简化子网的特征，并根据设定的可简化子网的特征进行可简化子网的判定；所述的可简化子网的特征，具体为：若一个子网包括如下特征，则该子网为可简化子网：特征1：有且仅有一个入风节点；特征2：有且仅有一个出风节点；特征3：子网中的所有分支均为可简化分支；特征4：除了入风节点和出风节点外，子网中的其他任意节点所关联的所有分支均在子网内；特征5：子网的入度数等于子网的出度数，且等于子网的分支数；特征6：子网中的所有分支均为出风节点的父分支，或者子网中的所有分支均为入风节点的子分支；S3.根据步骤S2的定义结果，基于图论构建目标矿井通风网络的拓扑结构，并基于有向树理论对目标矿井通风网络进行子网简化；具体包括如下步骤：A.目标矿井通风网络初始化：建立节点-分支邻接关系，得到通风网络图G为，其中Edge为巷道分支集合，Node为巷道节点集合；将所有的进风巷道分支、出风巷道分支设置为不可简化分支，同时根据简化要求设定其他的不可简化分支；B.有向树构造：采用广度优先搜索方法，遍历目标矿井通风网络，得到有向树图Tree；在遍历过程中，根据广度优先遍历的顺序，对目标矿井同风网络的所有节点进行排序，得到有序节点集合，同时记录所有节点的节点深度和对应的直接继承父分支；所述的直接继承父分支包括有向树分支和非有向树分支；C.有序节点集合的遍历：针对步骤B得到的有序节点集合，从最后一个节点开始，采用广度优先搜索方法，反向对步骤B构造的有向树进行遍历，得到第二有序节点集合；针对第二有序节点集合，将节点的访问状态分为未访问状态和已访问状态，初始标记所有节点的访问状态为未访问状态；分支的访问状态分为未访问状态和已访问状态，初始标记所有分支的访问状态为未访问状态；D.节点访问状态的判断：遍历第i个节点，判断节点的访问状态：若的访问状态为已访问状态，则遍历下一个节点；若的访问状态为未访问状态，则将的访问状态设置为已访问状态，并执行步骤E；最终，直至所有节点均遍历完毕；E.有向树回溯：将第i个节点作为出风节点，采用广度优先搜索方法，逆向遍历有向树图Tree中的直接继承父分支；若某条直接继承父分支为不可简化分支或分支访问状态为已访问状态，则不再继续遍历其他直接继承父分支；F.根节点计算：在步骤E的回溯过程中，记录所有直接继承父分支的根节点个数；G.当根节点个数为1，则将该根节点作为入风节点，并判断入风节点与出风节点所构成的节点对是否满足如下规则：若满足，则将对应的节点对作为备选的可简化子网；若不满足，则返回步骤E继续执行有向树回溯的过程；规则：节点对所对应的子网中有且仅有一个入风节点和一个出风节点，且子网中的所有分支均为出风节点的父分支，且子网中的所有分支均为可简化分支；H.内嵌子网移除：有向树回溯遍历完成后，对于得到的所有备选的可简化子网，采用如下规则对备选的可简化子网进行内嵌判定，并将判定为内嵌子网的所有子网移除，得到所有以第i个节点作为出风节点的可简化子网集合，并将集合中所有分支的分支访问状态设定为已访问状态；规则：当第一子网的入风节点的节点深度不大于第二子网的入风节点的节点深度，且第一子网的出风节点的节点深度不小于第二子网的入风节点的节点深度时，第二子网判定为第一子网的子网，第二子网称为第一子网的嵌套子网；I.得到以第i个节点作为出风节点的可简化子网集合后，返回步骤E，并进行下一个节点的遍历和判定，直至所有节点均遍历完毕；最终得到目标矿井通风网络的所有可简化子网集合；S4.根据步骤S3得到的子网简化结果，采用能量守恒原理，计算得到节点间的等效风阻；S5.根据步骤S4得到的等效风阻，采用等效风阻分支替换目标矿井通风网络的对应分支，并建立对应的等效映射关系，完成目标复杂矿井通风网络的快速等效简化。

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