一种煤矿通风节能控制方法及优化设计的煤矿通风系统与流程

本发明涉及煤矿通风领域，特别是一种煤矿通风节能控制方法及优化设计的煤矿通风系统。

背景技术：

1、煤矿是人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域，一般分为井工煤矿和露天煤矿。当煤层离地表远时，一般选择向地下开掘巷道采掘煤炭，此为井工煤矿，为保证煤矿区域的安全性，一般会对煤矿区域内进行通风，煤矿主要通风机采用对旋式通风机，是煤矿的大型设备，二十四小时连续不间断工作，是煤矿的主要耗电设备。年耗电量超200亿kwh，其高耗低效性和运行稳定性一直是难以解决的工程问题。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的问题，本发明公开了一种煤矿通风节能控制方法及优化设计的煤矿通风系统，解决了风机高能耗、效率低等问题。

2、本发明公开了一种煤矿通风节能控制方法，包括：

3、s1：对煤矿区域内的环境信息和风机工况信息进行检测，并通过电信号的形式进行传输；将采集的环境信息和风机工况信息进行传输；

4、s2：将所采集信息的电信号转换成数字信号；

5、s3：对转换后的环境信息和风机工况信息进行滤波处理；

6、s4：结合环境信息和风机工况信息计算出控制量，并将控制量转化为控制命令，控制转速控制模块进行风机转速的调整。

7、进一步地，所述的环境信息包括巷道的瓦斯含量、co含量及co2含量；所述的风机工况信息具体包括：风机的当前转速、震动信息、流量风速及温度信息；

8、进一步地，所述的步骤s1中，所述的将采集的环境信息和风机工况信息进行传输，包括：

9、s101：生成具有固定长度的第一信号字段；

10、s102：生成具有可变长度的第二信号字段；以及向第一设备发送包括所述第一信号字段和所述第二信号字段的物理层协议数据单元ppdu；其中，生成所述第二信号字段包括：生成比特流；

11、s103：通过对所述比特流进行编码来生成编码块；

12、s104：通过对所述编码块进行调制来生成调制块；

13、s105：从所述调制块生成包括至少一个正交频分复用ofdm符号的ofdm符号块；以及将所述ofdm符号块和所述ofdm符号块的一个或更多个重复布置在所述第二信号字段内。

14、进一步地，所述的步骤s2，包括：

15、s201：将所采集信息由电信号转化为需要发送的串行数据包；

16、s202：将获取的所述串行数据包进行串/并转换，并发送对应的节点；

17、s203：各个节点对接收到的相关数据进行psk映射和跳频处理；

18、s204：通过自适应滤波器输出经过psk映射和跳频处理后得到的所采集信息的数字信号。

19、进一步地，所述的步骤s3，包括：

20、s301：获取外部的瓦斯浓度信息并存储到第一缓存单元；

21、s302：第一处理单元对所述第一缓存单元中的数据进行去除杂波中的一级高次谐波的处理，得到欲取基波信号的大小，并将得到的除杂波后的数据存储到第二缓存单元；

22、s303：变化趋势判断单元从第二缓存单元中获取去除杂波后的数据，并对该获取的去除杂波后的数据进行数据变化趋势的判断，依据判断结果取得当前信号的变化趋势；

23、s304：第二处理单元从变化趋势判断单元获取当前信号的变化趋势标志，并从第二缓存单元中获取去除杂波后的数据；按照从变化趋势判断单元获取的当前信号的变化趋势标志，对从第二缓存单元中获得的去除杂波后的数据进行分类和加权处理，取得分类和加权处理后的计算结果数据并输出。

24、进一步地，所述的步骤s304，包括：

25、所述变化趋势判断单元将当前信号的变化趋势标志以及开始变化的索引点k传给所述第二处理单元，如果是变大或变小，则对m个数据中从确认开始变化到结束变化的m-k个点和其余的k个点分别进行计算，其中k小于m；

26、参与运算的m-k个点的权重高于其余参与运算的k个点，权重的具体值依赖于具体的应用场合；如果数据保持不变，则缓存区内的m个数据采用统一的权值参与运算。

27、进一步地，所述的环境信息包括巷道的瓦斯含量、co含量及co2含量；所述的风机工况信息具体包括：风机的当前转速、震动信息、流量风速及温度信息；

28、所述的步骤s4，包括：

29、s401：判断接收到的瓦斯含量、co含量及co2含量与整定值进行比对，当瓦斯含量、co含量及co2含量小于等于所述整定值时，控制转速控制模块闭锁风机的启动，以实现系统的节能，其中，整定值为工况环境下瓦斯含量、co含量及co2含量无危险性环境下的值；

30、s402：根据接收到的瓦斯含量、co含量及co2含量计算出风机第一转速；

31、s403：接收风机的当前转速、震动信息、流量风速及温度信息，对比风机第一转速与当前转速，并结合所述震动信息、流量风速及温度信息生成局部风机的第二转速；

32、s404：根据接收到瓦斯含量、co含量及co2含量，并结合风机本身的当前转速、震动信息、流量风速及温度信息，计算出最节能、效率最高的风机转速，控制转速控制模块实现对风机开关的控制与风机转速的调整。

33、本发明还公开了一种优化设计的煤矿通风系统，包括：

34、数据监测模块，用于对煤矿区域内的环境信息和风机工况信息进行检测，并通过电信号的形式进行传输；

35、通信模块，与数据监测模块连接，用于将采集的环境信息和风机工况信息进行传输；

36、数据转换模块，与通信模块连接，用于将采集的电信号转换成数字信号；

37、数据处理模块，与数据转换模块连接，用于：对来自数据转换模块的环境信息和风机工况信息进行滤波处理；结合环境信息和风机工况信息计算出控制量，并将控制量转化为控制命令，控制转速控制模块进行控制风机转速；

38、转速控制模块，与数据处理模块连接，用于控制风机开关以及调整风机转速。

39、本发明还公开了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上所述的煤矿通风节能控制方法的步骤。

40、本发明还公开了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如上所述的煤矿通风节能控制方法的步骤。

41、本发明至少具有以下有益效果：

42、第一，本发明能够根据瓦斯含量、co含量及co2含量，并集合风机本身的当前转速、震动信息、流量风速及温度信息，计算出最节能、效率最高的风机转速，实现对风机开关的控制与风机转速的调整，进而实现节能控制，保证了其巷道空气质量，并提高了风机的安全性和工作效率。

43、第二，本发明提供的方法涉及到对煤矿区域内的环境信息和风机工况信息进行采集、处理，并据此对风机的转速进行控制，以实现节能的效果。

44、本发明具体的显著技术进步体现在以下几个方面：

45、1.信息采集与传输：通过电信号的形式对煤矿区域内的环境信息和风机工况信息进行检测并传输，这一步骤体现了技术进步在数据采集和传输方面的应用。传统的煤矿通风控制依赖于人工检测或简单的传感器，而现代技术则可以实现更快速、更准确的信息采集和传输。

46、2.信号转换与处理：将采集的电信号转换成数字信号，并对转换后的信息进行滤波处理，这是技术进步在信号处理方面的体现。数字信号处理能够更准确地提取有用信息，滤除噪声和干扰，为后续的决策和控制提供更为可靠的数据基础。

47、3.智能控制：结合环境信息和风机工况信息计算出控制量，并将控制量转化为控制命令，控制转速控制模块进行风机转速的调整。这一步骤体现了技术进步在智能控制方面的应用。通过智能算法，系统能够自动调整风机的转速，以适应煤矿区域内的环境变化和通风需求，从而实现节能的目的。

48、综上所述，这种煤矿通风节能控制方法所体现出的显著技术进步包括：信息采集与传输的自动化、数字化，信号处理的智能化和精确化，以及风机转速的智能控制。这些技术进步不仅提高了煤矿通风系统的效率和可靠性，还有助于降低能耗、减少排放，推动煤矿行业的可持续发展。