一种基于风压风量测试的矿井通风系统的优化方法与流程

本发明涉及矿井通风，具体为一种基于风压风量测试的矿井通风系统的优化方法。

背景技术：

1、矿井通风是井下安全生产的生命线，为实现矿山高效绿色开采，矿井通风的目的是将地表新鲜空气输送到井下作业区域，再将生产作业过程中产生的有毒有害污浊空气排出地表，为井下作业地点创造良好的工作环境，因此通风节能和智能控制是必须解决好的重要项目，传统的通风系统设计通常基于经验和标准，但这种方法可能无法充分考虑到实际矿井的复杂环境和变化情况，因此基于风压风量测试的矿井通风系统应运而生，这种使用风压计和风量计等设备进行实地测试，准确测量矿井内外的气压和气流量，并基于实测数据建立数学模型或进行计算机仿真的系统，使矿井内的风机位置、风道布局以及风量调节等参数达到最佳效果。

2、然而，在对上述参数进行调整的过程中，无法预测调整后效果，在参数出现误差时会给矿井内环境带来负面影响。

3、因此，本领域发明人员提出一种基于风压风量测试的矿井通风系统的优化方法，以解决上述问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于风压风量测试的矿井通风系统的优化方法，解决了对上述参数进行调整的过程中，无法预测调整后效果，在参数出现误差时会给矿井内环境带来负面影响的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于风压风量测试的矿井通风系统的优化方法，包括以下步骤：

3、通过风压风量模块对矿洞内风压风量进行在线传感；

4、对通风路径风阻进行监测，实时反馈阻力变化；

5、建立通风监测传感器优化模块，对传感器安装位置进行布局优化；

6、对井巷风阻平差及通风网络进行实时反演分析；

7、热环境分析模块对需风量进行预测，调控模块完成风机节能对应调控方案自动生成并响应；

8、预测模块对深井开采风温季节变化进行预测，并进行反馈。

9、优选的，所述风压风量模块包括：

10、参数传感单元，对风道内的风量风压参数进行监测传感；

11、风量调整单元，在风量风压参数的反馈下对风量进行优化。

12、优选的，所述通风路径风阻监测包括以下步骤：

13、首先对不同风道端压力损失进行监测，找出存在高阻力的区域，对高阻力区域进行重新设计，设计方法包括但不限于改变风道截面形状、减少转弯处的曲线半径、增加直线段长度，并使用流体力学模拟工具，对风道的设计优化进行分析，找出二次高阻力区域，并提出改进方案。

14、优选的，所述传感器优化模块包括：区域特征分析单元，对待监测的区域进行空间大小、布局、通风情况和污染源存在情况进行分析；类型确定单元，根据监测参数的不同，选择合适的传感器类型；位置确定单元，根据区域特征和监测要求，选择传感器位置。

15、优选的，所述反演分析包括以下步骤：

16、s1、数据采集，通过数据采集单元对井巷结构进行收集，并对所采集的数据进行数据清洗；

17、s2、通风网络建立，基于采集到的井巷结构参数，建立矿井通风系统的网络模型；

18、s3、反演算法设定，选择合适的反演算法，包括基于物理模型的数值计算方法和基于统计学习的机器学习方法中的一种；

19、s4、进行实时反演分析，利用实时采集到的通风参数监测数据并结合通风路径风阻监测，进行反演分析；

20、s5、分析结果评估，对反演得到的通风网络参数进行评估和分析；

21、s6、调整优化，根据评估结果对通风系统的通风设备参数和通风构件布局进行调整优化。

22、优选的，所述热环境分析模块包括：热环境建模单元，根据采集到的环境数据建立矿井通风系统中的热环境模型；热环境分析单元，根据模型预测矿井内部温度、湿度和气体浓度，识别潜在的高温高湿等危险环境；可视化单元，提供热环境分析的可视化功能。

23、优选的，所述调控模块包括：风机调控单元，根据建立的模型对风机进行调控；风机节能评价单元，用于评价风机调控方案的节能效果。

24、优选的，所述预测模块包括：特征提取单元，通过离散小波变换从环境数据中选择与风温季节变化相关的特征并进行提取；预测建模单元，选择合适的预测模型建立深井开采风温季节变化模型，预测模型包括时间序列模型、机器学习模型和深度学习模型中的一种；模型训练单元，对选定的预测模型进行训练，并投入预测。

25、优选的，所述反馈模块对通风系统的调节包括以下步骤：

26、根据矿井的实际情况和要求设定风量风压目标值，根据调节后的控制参数实时监测通风系统的运行状态，继续比较实际风压、风量和实际值的差值，若差值存在，则继续调节，直至通风系统达到稳定状态并满足目标要求。

27、优选的，所述环境数据包括：风道内的风量风压参数、风道截面形状、风道转弯处的曲线半径、风道直线段长度、井巷结构。

28、本发明提供了一种基于风压风量测试的矿井通风系统的优化方法。具备以下有益效果：

29、1、本发明通过建立通风监测传感器优化布局、井巷风阻平差及通风网络实时信息反演分析方法，对矿井内通风的风压风量参数进行模拟运行，并实现基于风压和风量测试的矿井通风系统的反馈调节，以确保系统始终处于最佳运行状态，满足矿井开采的需求和安全要求。

30、2、本发明构成一个完整的热环境分析系统，通过改变风机位置、风道结构等，为矿井通风系统的运行和管理提供支持。

31、3、本发明实现对矿井通风系统中热环境的分析、需风量的预测以及风机节能调控方案的自动生成和响应，以提高通风系统的效率、安全性，并降低能耗。

技术特征：

1.一种基于风压风量测试的矿井通风系统的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于风压风量测试的矿井通风系统的优化方法，其特征在于，所述风压风量模块包括：

3.根据权利要求1所述的一种基于风压风量测试的矿井通风系统的优化方法，其特征在于，所述通风路径风阻监测包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的一种基于风压风量测试的矿井通风系统的优化方法，其特征在于，所述传感器优化模块包括：区域特征分析单元，对待监测的区域进行空间大小、布局、通风情况和污染源存在情况进行分析；类型确定单元，根据监测参数的不同，选择合适的传感器类型；位置确定单元，根据区域特征和监测要求，选择传感器位置。

5.根据权利要求1所述的一种基于风压风量测试的矿井通风系统的优化方法，其特征在于，所述反演分析包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的一种基于风压风量测试的矿井通风系统的优化方法，其特征在于，所述热环境分析模块包括：热环境建模单元，根据采集到的环境数据建立矿井通风系统中的热环境模型；热环境分析单元，根据模型预测矿井内部温度、湿度和气体浓度，识别潜在的高温高湿等危险环境；可视化单元，提供热环境分析的可视化功能。

7.根据权利要求1所述的一种基于风压风量测试的矿井通风系统的优化方法，其特征在于，所述调控模块包括：风机调控单元，根据建立的模型对风机进行调控；风机节能评价单元，用于评价风机调控方案的节能效果。

8.根据权利要求1所述的一种基于风压风量测试的矿井通风系统的优化方法，其特征在于，所述预测模块包括：特征提取单元，通过离散小波变换从环境数据中选择与风温季节变化相关的特征并进行提取；预测建模单元，选择合适的预测模型建立深井开采风温季节变化模型，预测模型包括时间序列模型、机器学习模型和深度学习模型中的一种；模型训练单元，对选定的预测模型进行训练，并投入预测。

9.根据权利要求1所述的一种基于风压风量测试的矿井通风系统的优化方法，其特征在于，所述反馈模块对通风系统的调节包括以下步骤：

10.根据权利要求6所述的一种基于风压风量测试的矿井通风系统的优化方法，其特征在于，所述环境数据包括：风道内的风量风压参数、风道界面形状、风道转弯处的曲线半径、风道直线段长度、井巷结构。

技术总结本申请涉及矿井通风技术领域，公开了一种基于风压风量测试的矿井通风系统的优化方法，包括以下步骤：通过风压风量模块对矿洞内风压风量进行在线传感；对通风路径风阻进行监测，实时反馈阻力变化；建立通风监测传感器优化模块，对传感器安装位置进行布局优化；对井巷风阻平差及通风网络进行实时反演分析；热环境分析模块对需风量进行预测，调控模块完成风机节能对应调控方案自动生成并响应；预测模块对深井开采风温季节变化进行预测，并进行反馈。通过建立通风监测传感器优化布局，对矿井内通风的风压风量参数进行模拟运行，并实现基于风压和风量测试的矿井通风系统的反馈调节，满足矿井开采的需求和安全要求。技术研发人员：赵先明,向阳,林昀受保护的技术使用者：北京红山信息科技研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9