安全信息工程1Word文件下载.docx
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2）．预测功能：
运用现代化数学方法，统计方法和模拟方法，根据已知信息预测未来。
3）．计划功能：
根据企业提供的约束条件，合理地安排各职能部门的计划，按照不同的管理层次提出相应的计划报告。
4）．控制功能：
根据各职能部门提供的数据，对计划的执行情况进行监测，检查，比较执行与计划的差异，并对差异情况进行分析，辅助管理人员及时以各种方法加以控制．
5）．辅助决策功能：
采用各种数学模型和所存贮在计算机中的大量数据，及时报导出有关问题的最优解或较优解，帮助各级管理人员进行决策，以期合理地利用人、财、物和信息资限目的是取得较大的经济效益。
3、管理信息系统的基本模型
第八章计算机仿真技术
第一节计算机仿真基本原理
1、仿真的定义
就是通过对系统模型的实验去研究一个存在的或设计中的系统，这里的系统是广义的，它是指任何由相互制约的各个部分组成的具有一定功能的整体，如电气、机械、水力热学及社会经济、管理系统等等。
2、仿真按照所用的模型类型
仿真按照所用的模型类型（物理模型、数学模型和半物理—半数学模型）可分为全物理仿真计算机仿真和半物理仿真三种。
（1）全物理模拟或仿真就是根据相似原理，按照真实物理的性质构造系统的物理模型，并在物理模型上进行试验。
（2）计算机仿真是将模型特性抽象为数学模型，然后将数学模型改写成适合于计算机处理的程序，在计算机上进行运转、实验和分析。
（3）半物理仿真与模拟则是将上述两种方法结合起来。
一、系统模型
1．系统
计算机仿真研究的对象是系统本身或系统运转过程。
所谓系统，是指按某些规律结合起来，相互作用和依存的所有物体的总和，其含义往往取决于具体的研究目的，可大可小。
2．模型
构造系统模型是对一个实际系统进行仿真研究的第一步，所谓模型就是系统的代表，是真实系统结构和行为的一种描述。
3．建立系统模型的原则
建立一个系统模型，应遵循以下四条原则；
①切题性：
模型只应该包括与研究目的有关的方面，而不能面面俱到。
例如研究一个计算机网络中的报文延迟就不用考虑节点机的耐用率。
②清晰性：
由于一个大的系统是由许多子系统组成的，因此应该构造相应的子模型，同时尽量减少各子模型问的相互联系以保证结构的清晰性。
③精密性：
在同一系统中，依照其研究目的不同，其模型的精密程度可以分为多级，且对于不同的工程，精密性要求也不一样，因此在建立系统模型时，要注意适当选择其精密度。
④集合性：
对于一个系统实体的分析，要尽可能地合并为大的实体，不要搞得支离破碎，即集合度要高。
二、数学模型
1、数学模型朗建立
建立数学模型的主要任务就是要确定模型的结构和参数。
建立数学模型的方法一般有两种途径；
（1）利用已有的关于系统的知识，采用演绎的方法来建立数学模型，此时是根据对系统本身的机理（如物理、化学规律等＞进行分析，并确定模型的结构或参数，达到理论上推导出系统的数学模型。
其中，要用到一些与系统有关的基本定律，系统本身的结构或参数，利用演绎法来得出系统的数学模型。
这种模型又称为机理模型或解析模型。
（2）根据对一个已存在的系统进行观察，测量所得到的大量输入输出数据，归纳被研究系统的数学校型，这种模型又称为经验模型。
2．数学模型的分类
数学模型的分类方法有许多，根据模型的时间集合来划分，则可以分为连续时间模型与离散时间模型；
根据模型中状态分量分类。
则可分为连续变化模型和离散状态变化模型。
三、仿真方法
计算机是系统仿真最重要的工具。
根据仿真选用的计算机不同，仿真通常可分为模拟仿真，数字仿真和混合仿真三大类。
1、模拟计算机仿真
模拟计算机是由许多运算放大器组成的模拟运算装置，可以实现加法或积分这样一些数学运算。
2．数字计算机仿真
数字计算机有通用与专用之分，它本身是一个离散系统，又具存贮能力，因此用来仿真时间为离散的系统是十分方便的。
当然数字计算机也可以用于时间连续系统的仿真，但必须把连续系统酌数学模型离散化。
一个时间上离散的系统常常用差分方程来描述。
3．混合计算机伪真
混合计算机是一种模拟计算机与数字计算机通过A／D或D／A转换接口组合在一起的计算机系统。
它兼有模拟计算机的快速性和数字计算机的灵活性。
四、仿真的一般步骤
1系统描述
每一项研究都应从描述开始。
分析者必须首先说明下列问题：
如问题的内容是什么?
环境条件是什么?
决策时需要哪些数据?
对输出结果要求达到怎样的程度?
有哪些可以利用的措施以及研究的目的等。
一般来说，这些问题是由决策考提出来的。
2．设置目标及总的具体计划
目标说明了仿真要回答的问题。
这一步涉及到确定对所陈述的问题和所说明的目标进行仿真是不是一种合适的方法。
如果确定仿真是合适的，总的具体计划则包含了要研究的系统方案的说明以及评价这些方案效益的方法。
3.收集和处理实际数据
必须收集数据和处理所研究系统的实际数据，用来估计模型参数和确定模型中随机变量的概率分布等，同时要尽量收集有关系统性能指标的数据，以便用来确认模型的正确性
4．建立数学模型
建立数学模型是个复杂过程。
一般地来说，应根据数据收集和系统的状态变量对系统的数学特性进行分析，综合考虑各参数的作用。
在建模时可先构造简单模型．必要时再逐步细化达到精确。
在分析时要与研究目的柏联系，不要把与实际系统无关的部件反映在模型之中，以尽可能使模型简化。
5．仿真模型
仿真模型既可以是物理模型，也可以是数学模型，但一般地说，系统的数学校型必须改写成适用于计算机处理的形式才能使用．这就是建立仿真模型的过程。
如果说数学模型是对系统的一次近似，仿真模型则是对系统的二次近似。
6．辅助分析设计
利用辅助分析设计来确定模型是否精确地代表了实际系统。
此过程常常是通过对模型的校正运行来达到的，若不能精确模拟系统，则要对设置目标及完整酌项目计划进行修改。
7．编写仿真程序
仿真程序的编写可以采用通用计算机语言，也可采用专用仿真语言。
采用通用语吉编制的仿真程序，运算速度快，而采用专门仿真语言，所需花费的程序设计时间较短。
8．模型运行
按照试验设计确定的方案对模型进行仿真实验，同时要进行多次迭代和扰乱，以求其最优模型。
9．模拟数据分析
采用统计分析方法对每次运行结果进行分析，例如分析所获系统性能指标的置信区间和分析所模拟的系统性能指标是否优子其它系统等等，同时打印文件清单及结果。
五、仿真话言
1．汇编语言
汇编语言具有运用灵活、运行速度高的优点，但它与机型有很大的依赖关系。
因此在编写程序中对编程人员素质要求高，即要求其对所使用的计算机软／硬件有较深入的理解。
若仿真实验规模较大时，用汇编语言编写程序要完成极大的工作量。
因此，只有对仿真系统的实时性要求较高或系统较为简单的情况下，才会考虑使用汇编语言来进行编写仿真程序。
2．通用高级语言
通用的高级语言很多，如BASIC，FORTRAN，PL／1，PASCAL和C语言等，它们各有特色，为仿真提供丁便利。
同时通用语言常常为广大仿真工作者熟悉和便于在各种计算机上安装使用，所以使之十分得心应手。
另外．应用通用语言编制的程序通常比专用语言所花费曲机时要少，这是因为仿真语言的设计是采用一组结构模块来构造各种各样的系统，而高级语言则可以根据特定应用来构造系统，使编程具有更大的灵活性。
3．专用计算机仿真语言
为了简化对复杂现实世界系统仿真的研究与执行，已经研制了许多种专用仿真语言。
这类语言的持点是利用仿真人员熟悉的描述问题的简单模式来表达仿真中常用算法和控制流程，可以自动提供大量模拟模型程序设计所需要的各种功能，有效地减少编程时间。
同时，仿真语言还提供了一种建模的自然结构，比起用高级语言编程来说，其基本模块化设计原则和仿真十分吻合，且易于修改。
此外，仿真语言还提供了动态存贮分配和较为完善的交错功能，能对各类潜在错误自动进行辨识和检查。
因为书写时只需写入很少语句，故产生错误的机会也比较少，这是一般通用语言所做不到的。
矿井通风仿真系统
一、矿井通风仿真系统（MVSS）简介
矿井通风仿真系统（MVSS）由辽宁工程技术大学开发研制，是高瓦斯矿井“以风定产”最有效的决策支持系统。
MVSS最大特点是在国际上首创了通风网络拓扑关系自动建立和维护技术，由于这一发明，使得通风网络解算在矿井推广应用不再要求进行操作的工程技术人员掌握通风网络解算理论与技术，仅要求他是一位矿井通风工程师，他在计算机上的一切操作只是他日常管理通风系统（井下的和地面的）所进行的工作的一个拟人化翻版。
MVSS3.0界面
一、矿井通风仿真系统实现的主要功能
1、强大的可视化功能
（1）矿井通风系统拓扑关系自动建立和管理
（2）矿井通风仿真系统风网平衡图的可视化
风网平衡图
（3）复合节点
（4）矿井通风系统属性数据管理及其可视化
属性数据复制与粘贴
（5）固定双线节点坐标
（6）矿井通风仿真系统数值计算可视化
（7）角联风路可视化
角联结构1角联结构2
（8）矿井通风系统仿真结果可视化
（9）矿井通风系统按需分风调节可视化
按需分风调节
2、强大的模拟功能
（1）模拟新掘井巷的贯通和报废
（2）模拟井巷断面或长度变化
（3）模拟风门个数、位置、调节量
（4）模拟风机数量、位置和特性，井下多级机站通风
风机性能测试
（6）风机特性曲线模拟及仿真控制功能
风机特性曲线
3、强大的按需调节功能
（1）网络风流按需分配仿真
（2）固定半割集下的按需分风
（3）网络增阻调节
（4）网络调节节点法
调节当前通路（首通路）
4、强大的矿井通风系统综合分析与评价功能
（1）通风网络角联结构分析
（2）风网平衡图及通风系统“三区”分布
风网平衡图图示通风系统三区分布
（3）地面主扇风机选型与多风机联合运转分析
（4）调节位置合理性分析与评价
（5）巷道风速分布分析与评价
（6）矿井需风量分析与评价
（7）矿井功耗分析
（8）通风系统可靠性分析
（9）通风系统灵敏性分析
（10）通风系统最大通风能力分析
（11）通风系统最小需风量分析
（12）矿井自然风压分析与评价
（13）井下空气成分分析与评价
（14）矿井分区通风分析与评价
（15）矿井串联通风分析与评价
5、能够自动生成适合现场应用的各种分析及应用MicrosoftWord报告
（1）仿真综合分析报告
（2）测试误差分析报告
（3）多风机联合运转分析报告
（4）调节位置、调节量的合理性分析报告
（5）巷道风速合理性分析报告
（6）矿井需风量和实际风量供求关系评价报告
（7）各类功耗的百分比构成及合理性分析评价报告
（8）通风系统可靠性分析报告
（9）通风系统灵敏性分析报告
（10）通风系统最大通风能力分析报告
（11）通风系统最小需风量分析报告
（12）自然风压分析评价报告
（13）井下空气成分分析与评价分析报告
（14）井下空气温度分析与评价报告
（15）矿井分区通风分析与评价报告
（16）矿井串联通风分析与评价报告
6、强大的鼠标右键功能
（1）复制、粘贴属性数据
（2）取消、删除选中
（3）改变风流方向
（4）将当前选中的巷道颜色恢复成默认色
（5）弹出属性表列表框
（6）根据百米风阻计算风阻
（7）根据摩擦阻力系数计算风阻
（8）根据通风阻力定律计算风阻
（9）调节风阻转化成摩擦风阻
（10）将调节量转化成构筑物
（11）摩擦阻力系数查询
（12）反求摩擦阻力系数
（13）写摩擦阻力系数到数据库
经验摩擦阻力系数表查询
7、其它绘图、辅助工具及帮助功能
二、矿井通风仿真系统与其它同类产品的比较
矿井通风仿真系统（MVSS）与代表20世纪90年代国际领先水平的波兰科学院的WENTGRAF系统的综合比较如下：
MVSS与WENTGRAF综合比较表
序号
比较内容
MVSSVer3.0
WENTGRAF
1
固定半割集下的按需分风
提出并实现了通路法解决网络预平衡，对导出网络进行自然分风的解决方案
没有解决固定半割集问题，不能实现真正意义下的按需分风和优化调节
2
通风网络拓扑关系
自动建立与管理
人工建立与管理
3
网络优化调节
基于最小功耗的通路法
综合采用余支调节、线性规划法和非线性规划法
4
多级机站通风仿真
由于解决了单向回路的算法，可以进行多级机站通风仿真
不能解算多级机站通风网络
5
5次拟合
6
可视化
Windows下的可视化,风机，巷道，构筑物等均实现了可视化
DOS环境下的可视化
7
通风系统稳定性
具有复合分支层次功能，实现有向图的角联结构（七元组）自动识别
无类似功能
通风系统灵敏性
有此功能，应用于巷道和构筑物分类
无此功能
风网特征图（平衡图）
系统提出了其概念、性质、功能、用途、绘制算法
无此类研究
网络自动简化
分析网络时，人机界面自动简化，在计算时不作任何简化，保证了计算结果的准确性
进行人工简化
8
迭代计算初值
不需要人工处理
9
通风网络最大流
提出了独立通路法
10
单向回路
提出了单向回路的概念及相关算法，适用于任何通风网络
无此算法，不适用多级机站等有循环风的通风网络
11
自然风压
给出巷道的干湿温度和大气压以及节点标高，然后自动进行自然风压计算
12
反风仿真与分析
有此功能
13
自动生成各种分析报告
自动生成误差分析报告、仿真结果分析报告、扇风机相互影响分析报告、系统调节合理性分析报告、自然风压影响分析报告等各种分析报告
14
矿井火灾时期风流状态仿真
配合POZAR系统很好地实现了火灾时期风流状态仿真
二、矿井通风仿真系统应用
该成果在金川公司二矿区，淮南矿务局潘三矿，大同矿务局四台矿，平顶山矿业集团公司十二矿，沈阳矿务局红菱矿，铁法矿务局大明一矿、晓明矿、小青矿，邯郸亨健公司,晋城矿务局成庄矿等局矿的通风系统优化改造工程中进行了实际应用，取得了巨大的经济和社会效益。
应用MVSS的省份
三、矿井通风仿真运行模式
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