本发明属于矿井通风领域，具体涉及一种基于对抗拓扑约束的矿井通风网络图绘制方法。
背景技术：
1、矿井通风网络图是矿井通风中的重要内容，良好的网络图有助于直观认识和理解矿井通风系统，在通风管理、设计、优化中起重要作用。使用计算机自动绘制通风网络图是提升通风管理效率的关键技术之一。目前，主要使用最长路径法、分层法、区域法等方法实现网络图自动绘制，但已有方法在节点均匀分布方面仍然不够完善，无法有效利用通风系统拓扑结构、巷道数据实现通风节点的最优分布。因此，如何实现通风网络节点坐标的优化计算，并自动生成通风网络图，是具有重要意义的。
技术实现思路
1、本发明为了解决矿井通风网络图自动绘制生成的问题，提供一种基于对抗拓扑约束的矿井通风网络图绘制方法。
2、本发明采取以下技术方案：一种基于对抗拓扑约束的矿井通风网络图绘制方法，包括：
3、s100：根据图纸大小确定绘图边界；
4、s200：初始化矿井通风的路径以及各个节点的坐标；
5、s300：构建巷道拓扑约束、节点拓扑约束以及相交约束；
6、其中巷道拓扑约束作用于属于同一巷道且同一区域的节点，通过巷道拓扑约束惩罚使此类节点在网络图中的坐标趋近；
7、节点拓扑约束作用于任意两个节点之间，通过节点拓扑约束惩罚使任意节点在网络图之间的坐标趋离；
8、相交约束通过构建平面向量的叉乘表达式，判断任意两条巷道是否相交，并计算当前坐标下的巷道交叉点个数；
9、s400：利用构建的约束，对节点坐标进行优化，到最优节点坐标；
10、s500：根据最优节点坐标在图纸相应位置绘制节点；使用2条不相干路径作为绘图边界，根据椭圆方程进行左右半弧边界绘制；遍历所有非不相干路径中的巷道，查找始末节点，使用有向线段绘制连接始末节点。
11、在一些实施例中，步骤s100具体为：
12、根据输出图纸绘图边界的长宽比例，确定绘图边界椭圆方程，
13、
14、其中， a/ b为图纸绘图边界长宽比。
15、在一些实施例中，步骤s200包括：
16、s201：根据通路集合和回风巷道将节点集合进行区域划分，回风井与区域一一对应；
17、s202：初始化节点坐标，对于不相干路径节点坐标，根据椭圆边界方程与路径节点数量进行等距初始化，使椭圆边界节点分布均匀；对于其他节点坐标，在椭圆边界范围内进行随机初始化。
18、在一些实施例中，步骤s201的具体方法为：计算通风网络独立通路集合，记作 p={path1, path2, …, path_p}，遍历路径集合 p，依次分析路径属于哪个回风井，认为路径中的所有节点属于该回风井对应的区域。同一节点可以属于多个区域。
19、在一些实施例中，步骤s300中，
20、s301：构建巷道拓扑约束：
21、
22、式中， m为巷道数量； ξij为巷道真实尺度参数确定的系数，默认值为1； dij为任意两节点间的绝对距离，； e为巷道； vi, vj为节点 i, j； e为巷道集合； vk为区域节点集合；
23、s302：构建节点拓扑约束：
24、
25、式中， n为节点数量； dij为任意两节点间的绝对距离，； vi, vj为节点 i, j； v为节点集合；
26、s303：构建相交约束：
27、
28、式中， e i, e j为巷道 i, j； v si, v ei分别为巷道 i的始、末节点；( x si, y si), ( x ei, y ei)分别为节点 v si, v ei的坐标； v sj, v ej分别为巷道 j的始、末节点；( x sj, y sj), ( x ej, y ej)分别为节点 v sj, v ej的坐标；countif作用是对逻辑真的表达式进行计数； e为巷道集合。
29、在一些实施例中，步骤s400包括：
30、基于巷道拓扑约束、节点拓扑约束以及相交约束加权求和，建立节点坐标优化目标函数为：
31、
32、式中， α1、 α2、 α3为可调约束权重参数；
33、使用优化算法求解上式，在 t步迭代后，得到最优节点坐标( x( t), y( t))。
34、在一些实施例中，步骤s500中，通过以下步骤确定2条不相干路径作为绘图边界：
35、从通风网络独立通路集合 p中选择2条不相干路径，记为：
36、p1=[ e1_ i| i=1,2,3,…, m1],
37、p2=[ e2_ i| i=1,2,3,… m2],
38、其中，|p1|= m1, |p2|= m2，记最长路径节点分别为 v p1=[ v p1_ i| i=1,2,…, n1], v p2=[ v p2_ i| i=1,2,…, n1]，| v p1|= n1, | v p2|= n2。
39、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
40、本发明为基于对抗拓扑约束的通风网络图绘制方法，包括：确定绘图边界、初始化、约束构建、优化计算、绘制网络图等步骤。确定绘图边界根据输出图纸比例确定边界椭圆长宽比。初始化包括对通风网络路径、区域、节点坐标进行初始计算与赋值。约束构建包括对抗拓扑约束与相交约束两部分，对节点坐标的优化过程进行约束导向。优化计算是通过智能优化算法对节点坐标进行迭代计算；绘制网络图是根据通风网络拓扑关系及最优节点坐标进行网络图绘制。本发明可以实现通风网络节点坐标的优化计算，实现通风网络图的自动生成绘制。
1.一种基于对抗拓扑约束的矿井通风网络图绘制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于对抗拓扑约束的矿井通风网络图绘制方法，其特征在于，所述步骤s100具体为：
3.根据权利要求1所述的基于对抗拓扑约束的矿井通风网络图绘制方法，其特征在于，所述步骤s200包括：
4.根据权利要求3所述的基于对抗拓扑约束的矿井通风网络图绘制方法，其特征在于，所述步骤s201的具体方法为：计算通风网络独立通路集合，记作p={path1, path2, …,path_p}，遍历路径集合p，依次分析路径属于哪个回风井，认为路径中的所有节点属于该回风井对应的区域，同一节点可以属于多个区域。
5.根据权利要求1所述的基于对抗拓扑约束的矿井通风网络图绘制方法，其特征在于，所述步骤s300中，
6.根据权利要求1或5所述的基于对抗拓扑约束的矿井通风网络图绘制方法，其特征在于，所述步骤s400包括：
7.根据权利要求1所述的基于对抗拓扑约束的矿井通风网络图绘制方法，其特征在于，所述步骤s500中，通过以下步骤确定2条不相干路径作为绘图边界：
