适用于多层矿井的分区通风控制决策系统的制作方法

本发明涉及矿井通风系统领域，具体为适用于多层矿井的分区通风控制决策系统。

背景技术：

1、矿井通风是矿山生产的重要保障，其目的是为了保证矿井内的空气质量，防止瓦斯爆炸、煤自燃、矿尘爆炸等事故的发生，保障矿山工人的生命安全和健康。随着矿井开采深度的增加，矿井通风面临着越来越多的困难和挑战，如矿井温度过高、湿度过大、有毒有害气体和矿尘浓度过高、风量不足、风压不稳、风阻过大、自然风压过高等，这些都会影响通风效果和安全性，增加通风成本和能耗。

2、为了解决上述问题，目前已有一些通风控制系统被开发和应用，如基于plc的通风控制系统、基于scada的通风控制系统、基于pc的通风控制系统等，这些系统主要是通过对通风设备的自动化控制，实现对通风系统的优化调节。然而，这些系统存在以下不足：

3、通风参数的监测和测量不够智能，需要人工定期检查和记录，容易出现误差和延迟，不能实时反映通风状态的变化；

4、通风网络的监测和模拟不够准确，不能动态地反映通风网络的结构和参数，不能及时地发现和处理通风网络的故障和异常；

5、风量的分配和调节不够合理，不能根据各分区的通风需求和安全标准，按需分配和优化风量，不能有效地平衡通风系统的负荷和能耗；

6、有毒有害气体云的分布和预警不够及时，不能实时地模拟和显示有毒有害气体云的分布情况，不能有效地预防和处理有毒有害气体云的危害；

7、通风设备的控制不够智能，不能根据通风网络的实时状态和通风需求，自动地调节通风设备的工作参数，不能灵活地应对通风系统的突发情况。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了适用于多层矿井的分区通风控制决策系统，能够实现对各分区的通风参数的实时监测和远程无人化测量，对通风网络的在线监测和动态模拟，对风量的按需分配和优化调节，对有毒有害气体云的分布模拟和分级预警，以及对通风设备的远程无人化控制，从而提高通风效率和安全性，降低通风成本和能耗。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：适用于多层矿井的分区通风控制决策系统，包括通风参数智能感知模块，用于对各分区的通风参数进行实时监测和远程无人化测量，并将监测数据通过无线传输方式发送至通风控制中心；

3、通风网络在线监测模块，用于根据通风参数智能感知模块发送的监测数据，建立通风网络的动态模型，并实时计算各分区的通风状态参数；

4、风流按需分配模拟模块，用于根据通风网络在线监测模块计算的通风状态参数，以及各分区的通风需求和安全标准，采用优化算法，模拟出最优的风量分配方案，并输出相应的风机工作参数和风门风窗开度调节指令；

5、有毒有害气体云分布与分级预警模块，用于根据通风参数智能感知模块发送的监测数据，以及通风网络在线监测模块计算的通风状态参数，采用数值模拟方法，模拟出各分区的有毒有害气体云的分布情况，并根据预设的预警阈值，对各分区的气体浓度进行分级预警，并输出相应的预警信号和应急措施指令；

6、通风网络多维一体化展示模块，用于根据通风参数智能感知模块发送的监测数据，以及通风网络在线监测模块计算的通风状态参数，采用图形化方式，对各分区的通风网络结构、通风参数、风量分配方案、有毒有害气体云分布和预警情况进行展示；

7、智能控制模块，用于根据风流按需分配模拟模块输出的风机工作参数和风门风窗开度调节指令，以及有毒有害气体云分布与分级预警模块输出的应急措施指令，通过无线控制方式，对各分区的通风设备进行远程无人化控制。

8、优选的，所述通风参数智能感知模块包括：

9、通风参数传感器，分布在各分区的主要用风地点和回风路线上，用于实时监测各分区的通风参数，并将监测数据转换为电信号；

10、风量无人化测量装置，安装在各分区的进风井口和回风井口处，用于远程无人化测量各分区的进风量和回风量，并将测量数据转换为电信号；

11、无线传输装置，与通风参数传感器和风量无人化测量装置连接，用于将电信号通过无线方式发送至通风控制中心。

12、优选的，所述通风网络在线监测模块包括：

13、通风网络动态模型建立单元，用于根据通风网络的拓扑结构和通风设备的性能参数，建立通风网络的动态模型；

14、通风状态参数计算单元，用于根据通风网络动态模型建立单元建立的通风网络动态模型，以及通风参数智能感知模块发送的监测数据，计算各分区的通风状态参数，并将计算结果发送至通风控制中心。

15、优选的，所述风流按需分配模拟模块包括：

16、通风需求和安全标准设定单元，用于设定各分区的通风需求和安全标准；

17、风量分配方案模拟单元，用于根据通风网络在线监测模块计算的通风状态参数，以及通风需求和安全标准设定单元设定的通风需求和安全标准，模拟出最优的风量分配方案，并输出相应的风机工作参数和风门风窗开度调节指令。

18、优选的，所述有毒有害气体云分布与分级预警模块包括：

19、有毒有害气体云分布模拟单元，用于根据通风参数智能感知模块发送的监测数据，以及通风网络气体云的分布情况，并将模拟结果发送至通风控制中心；

20、气体浓度分级预警单元，用于根据预设的预警阈值，对有毒有害气体云分布模拟单元模拟的各分区的气体浓度进行分级预警，并输出相应的预警信号和应急措施指令。

21、优选的，所述通风网络多维一体化展示模块包括：

22、通风网络结构展示单元，用于根据通风网络的拓扑结构，采用图形化方式，将各分区的通风网络结构，以二维与三维的形式展示在显示屏上；

23、通风参数展示单元，用于根据通风参数智能感知模块发送的监测数据，以及通风网络在线监测模块计算的通风状态参数，采用图形化方式，将各分区的通风参数，标注在通风网络结构展示单元展示的通风网络结构上；

24、风量分配方案展示单元，用于根据风流按需分配模拟模块输出的风量分配方案，采用图形化方式，将各分区的风量分配方案，标注在通风网络结构展示单元展示的通风网络结构上；

25、有毒有害气体云分布和预警情况展示单元，用于根据有毒有害气体云分布与分级预警模块输出的有毒有害气体云分布和预警情况，采用图形化方式，将各分区的有毒有害气体云的分布情况，标注在通风网络结构展示单元展示的通风网络结构上，并将各分区的预警信号和应急措施指令，提示在显示屏上。

26、优选的，所述智能控制模块包括：

27、无线控制装置，与通风控制中心连接，用于接收风流按需分配模拟模块输出的风机工作参数和风门风窗开度调节指令，以及有毒有害气体云分布与分级预警模块输出的应急措施指令，并将控制指令通过无线方式发送至各分区的通风设备；

28、通风设备智能控制单元，与各分区的通风设备连接，用于接收无线控制装置发送的控制指令，并根据控制指令，对通风设备进行远程无人化控制，实现通风系统的自动化、智能化和优化。

29、优选的，所述通风控制中心用于接收通风参数智能感知模块、通风网络在线监测模块、风流按需分配模拟模块、有毒有害气体云分布与分级预警模块的数据和指令，并将数据和指令发送至通风网络多维一体化展示模块和智能控制模块。

30、本发明提供了适用于多层矿井的分区通风控制决策系统。具备以下有益效果：

31、本发明通过通风参数智能感知模块，实现了对各分区的通风参数的实时监测和远程无人化测量，提高了通风参数的监测和测量的准确性和实时性，为通风控制提供了可靠的数据支持；

32、通过通风网络在线监测模块，实现了对通风网络的在线监测和动态模拟，反映了通风网络的实时状态和变化，为通风控制提供了科学的理论依据；

33、通过风流按需分配模拟模块，实现了对风量的按需分配和优化调节，满足了各分区的通风需求和安全标准，提高了通风效率和安全性，降低了通风成本和能耗；

34、通过有毒有害气体云分布与分级预警模块，实现了对有毒有害气体云的分布模拟和分级预警，及时地发现和处理有毒有害气体云的危害，为通风控制提供了有效的预防和应对措施；

35、通过通风网络多维一体化展示模块，实现了对通风网络的多维一体化展示，直观地显示了通风网络的结构、参数、方案、分布和预警等信息，为通风控制提供了便捷的观察和分析手段；

36、通过智能控制模块，实现了对通风设备的远程无人化控制，根据通风网络的实时状态和通风需求，自动地调节通风设备的工作参数，灵活地应对通风系统的突发情况，实现了通风系统的自动化、智能化和优化。