矿井通风系统风量调节的决策方法及系统技术方案

本申请提出了一种矿井通风系统风量调节的决策方法及系统，该方法包括：基于通风系统按需分风算法，计算通风系统中多个用风地点的需风量；根据计算出的风量，通过风量风阻联合解算的方式对多个用风地点的调节风窗的风阻调节量进行解算；根据调节风窗的风阻对多个用风地点的调节风窗的过风面积进行换算；结合过风面积和风阻，根据生成的矿井用风地点风量调节决策流程对多个用风地点的调节风窗进行调节。该方法可以实现在各种工况下对井下巷道风量的精确分配，保障矿井地下作业的通风需求，提高矿井底下作业的安全性。提高矿井底下作业的安全性。提高矿井底下作业的安全性。

【技术实现步骤摘要】
矿井通风系统风量调节的决策方法及系统


[0001]本申请涉及矿井通风
，尤其涉及一种矿井通风系统风量调节的决策方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，矿井下作业的安全性越来越引起人们的重视，其中，矿井通风系统作为矿井资源开采八大系统之一，其设计管理的合理性与保证井下作业人员的生命安全息息相关。在矿井通风系统运转过程中，风量作为衡量通风系统稳定性的一个重要指标，需要被矿井通风管理人员准确掌握。矿井通风的核心任务是保证井下各用风地点的按时按需供风。
[0003]相关技术中，对井下用风地点的风量进行调节时，通常是采用静态需风量计算的方式，静态计算得到某一时刻矿井用风地点需风量。具体包括人工现场测试数据过程和计算处理测试数据两个过程。人工现场测试数据过程主要采用人员现场手持监测仪表方式进行，人工现场测试数据包括矿井风速、瓦斯浓度、二氧化碳浓度等通风环境参数，和矿井人员数量、车辆数量等矿井生产参数。计算处理测试数据过程主要采用人工手动录入计算系统，计算得到在人工现场测试数据时刻矿井用风地点需风量。
[0004]然而，井下通风系统错综复杂，从环境监测、需风量计算到系统调节是一个复杂的系统工程，而且矿井通风系统是一个动态系统，随矿井开采条件和环境条件的变化而变化，具有实时性。上述相关技术中的调节方式，采用人工现场测试，测试数据和测试地点较多，需要耗费大量时间，计算处理测试数据又需要耗费一定时间，现场参数测试时刻与完成计算时刻的通风通风环境参数和矿井生产参数会发生改变，所以采用目前矿井用风地点需风量调节方式计算出的矿井用风地点需风量结果已经处于滞后状态，不能及时反映矿井用风地点需风量情况，也难以及时针对用风情况作出对应调控。

技术实现思路

[0005]本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0006]为此，本申请的第一个目的在于提出一种矿井通风系统风量调节的决策方法，该方法通过将调节风窗过风面积与风阻定量关系函数、多个用风地点风阻调节量联合解算方法进行耦合，建立了矿井风量调节方案决策流程，并将上述矿井用风地点风量调节方案决策流程及多个用风地点风量风阻联合解算方法，输入至矿井通风系统中，以实现用风地点的风量安全性预警及风量调节功能。
[0007]本申请的第二个目的在于提出一种矿井通风系统风量调节的决策系统。
[0008]本申请的第三个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。
[0009]为达上述目的，本申请的第一方面实施例在于提出一种矿井通风系统风量调节的决策方法，该方法包括以下步骤：
[0010]基于通风系统按需分风算法，计算通风系统中多个用风地点的需风量；
[0011]根据计算出的风量，通过风量风阻联合解算的方式对所述多个用风地点的调节风
窗的风阻调节量进行解算；
[0012]根据所述调节风窗的风阻对所述多个用风地点的调节风窗的过风面积进行换算；
[0013]结合所述过风面积和所述风阻，根据生成的矿井用风地点风量调节决策流程对所述多个用风地点的调节风窗进行调节。
[0014]可选地，在本申请的一个实施例中，计算通风系统中多个用风地点的需风量，包括：通过回路风量法进行自然分风区整体解算，将固定风量点分支设为余支，并在风网图中删除全部的所述余支；圈划所述风网图的回路，将所述余支对应的回路排放在自然分风分支所对应的回路之后；控制所述余支的风量不变，通过所述通风系统按需分风算法求解所述自然分风分支的风量。
[0015]可选地，在本申请的一个实施例中，通过所述通风系统按需分风算法求解所述自然分风分支的风量，包括：构建如下所示的自然分风区的数学模型：
[0016][0017]其中，p
j
是第j个分支通风动力，Q
j
是第j个分支风量，是L个固定风量点分支所在基本回路风量对第j个分支风量的贡献值，Q
ri
是第i个基本回路风量，c
kj
是第j个分支在第k个基本回路中的系数值，R
j
是第j个分支风阻值，ΔQ
ri
是第i个基本回路的风量增量，是第j个分支的迭代风量初值，L是余支数量，M是通风系统的回路数量，B是通风系统的分支数量；通过斯考特
‑
亨斯雷法迭代求解所述数学模型，经过多次迭代计算求解除所述余支之外的其他回路的风量。
[0018]可选地，在本申请的一个实施例中，多个用风地点包括：采煤工作面、掘进工作面、备用工作面、硐室和防爆胶轮车，所述需风量包括：静态需风量和动态需风量，在所述计算通风系统中多个用风地点的需风量之后，还包括：获取多个所述采煤工作面所需的第一动态需风量、多个所述备用采煤工作面所需的第二动态需风量、多个所述掘进采煤工作面所需的第三动态需风量、多个所述硐室所需的的第四动态需风量和多个所述防爆胶轮所需的第五动态需风量；将每个所述用风地点对应的动态需风结合矿井对应的通风需风系数，计算所述矿井的总动态需风量。
[0019]可选地，在本申请的一个实施例中，多个用风地点的风力还包括：实时风量，在所述计算通风系统中多个用风地点的需风量之后，还根据三种风量之间大小关系，对所述用风地点的风量安全性进行预警分析，所述进行预警分析包括：在所述用风地点的实时风量大于静态需风量，且静态需风量大于动态需风量的情况下，判定为正常状态；在所述用风地点的实时风量大于动态需风量，且动态需风量大于静态需风量的情况下，进行提示且控制静态需风量重新核定输入；在所述用风地点的动态需风量大于实时风量，且实时风量大于静态需风量的情况下，进行报警且控制静态需风量重新核定输入；在所述用风地点的动态需风量大于静态需风量，且静态需风量大于实际风量的情况下，进行报警；在所述用风地点的静态需风量大于动态需风量，且动态需风量大于实时风量的情况下，进行报警；在所述用风地点的静态需风量大于实时风量，且实时风量大于动态需风量的情况下，进行提示且控制静态需风量重新核定输入。
[0020]可选地，在本申请的一个实施例中，通过风量风阻联合解算的方式对所述多个用
风地点的调节风窗的风阻调节量进行解算，包括：将所述通风系统中存在所述用风地点的支路均设为所述余支，采用斯考特
‑
亨斯雷法求解不包含所述用风地点分支的基本回路的风量，并根据M个基本回路的风量求得全风网分支风量；求解L个包含用风地点的基本回路的风压平衡方程组，反演计算得到L个所述用风地点的风阻值，其中，通过以下公式表示所述风压平衡方程组：
[0021][0022]其中，c
ij
是第j个分支在第i个基本回路中的系数值，ΔQ
ri
是第i个基本回路的风量增量，ΔR
j
是第j个采煤工作面风阻增量，是第j个采煤工作面风阻初始值。
[0023]可选地，在本申请的一个实施例中，该方法还包括：建立以风量、叶片角度和频率为自变量的主通风机特性曲线，并建立主通风机性能特性曲线数据库；构建主通风机最佳工况区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿井通风系统风量调节的决策方法，其特征在于，包括以下步骤：基于通风系统按需分风算法，计算通风系统中多个用风地点的需风量；根据计算出的风量，通过风量风阻联合解算的方式对所述多个用风地点的调节风窗的风阻调节量进行解算；根据所述调节风窗的风阻对所述多个用风地点的调节风窗的过风面积进行换算；结合所述过风面积和所述风阻，根据生成的矿井用风地点风量调节决策流程对所述多个用风地点的调节风窗进行调节。2.根据权利要求1所述的风量调节的决策方法，其特征在于，所述计算通风系统中多个用风地点的需风量，包括：通过回路风量法进行自然分风区整体解算，将固定风量点分支设为余支，并在风网图中删除全部的所述余支；圈划所述风网图的回路，将所述余支对应的回路排放在自然分风分支所对应的回路之后；控制所述余支的风量不变，通过所述通风系统按需分风算法求解所述自然分风分支的风量。3.根据权利要求2所述的风量调节的决策方法，其特征在于，所述通过所述通风系统按需分风算法求解所述自然分风分支的风量，包括：构建如下所示的自然分风区的数学模型：其中，p
j
是第j个分支通风动力，Q
j
是第j个分支风量，是L个固定风量点分支所在基本回路风量对第j个分支风量的贡献值，Q
ri
是第i个基本回路风量，c
kj
是第j个分支在第k个基本回路中的系数值，R
j
是第j个分支风阻值，ΔQ
ri
是第i个基本回路的风量增量，是第j个分支的迭代风量初值，L是余支数量，M是通风系统的回路数量，B是通风系统的分支数量；通过斯考特
‑
亨斯雷法迭代求解所述数学模型，经过多次迭代计算求解除所述余支之外的其他回路的风量。4.根据权利要求1所述的风量调节的决策方法，其特征在于，所述多个用风地点包括：采煤工作面、掘进工作面、备用工作面、硐室和防爆胶轮车，所述需风量包括：静态需风量和动态需风量，在所述计算通风系统中多个用风地点的需风量之后，还包括：获取多个所述采煤工作面所需的第一动态需风量、多个所述备用采煤工作面所需的第二动态需风量、多个所述掘进采煤工作面所需的第三动态需风量、多个所述硐室所需的的第四动态需风量和多个所述防爆胶轮所需的第五动态需风量；将每个所述用风地点对应的动态需风结合矿井对应的通风需风系数，计算所述矿井的总动态需风量。5.根据权利要求4所述的风量调节的决策方法，其特征在于，所述多个用风地点的风力还包括：实时风量，在所述计算通风系统中多个用风地点的需风量之后，还根据三种风量之间大小关系，对所述用风地点的风量安全性进行预警分析，所述进行预警分析包括：在所述用风地点的实时风量大于静态需风量，且静态需风量大于动态需风量的情况
下，判定为正常状态；在所述用风地点的实时风量大于动态需风量，且动态需风量大于静态需风量的情况下，进行提示且控制静态需风量重新核定输入；在所述用风地点的动态需风量大...

【专利技术属性】
技术研发人员：张浪，李伟，刘彦青，张学超，姚海飞，彭然，魏远，段思恭，曹泽宇，
申请(专利权)人：煤炭科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：