一种基于三维网络解算的动态调风方法

本发明涉及煤炭井下智能通风，特别涉及一种基于三维网络解算的动态调风方法。

背景技术：

1、煤矿通风系统是煤炭地下安全开采的重要保障，煤矿通风系统能够维持地下适宜的氧气浓度，稀释有害气体，控制煤尘粉尘，从而确保井下煤炭开采环境的安全舒适性，为了提高煤炭开采的效率，同时提高通风系统的安全性与智能化以解放生产力，急需一种三维动态实时解算的技术能够实现矿井自动通风，提高矿井内的空气质量，确保矿工的工作安全，如何研制一种新型智能通风网络模型解算方法及如何将这种新型智能通风网络模型解算方法与三维可视化模型相耦合是本发明的关键技术。

2、传统的煤矿通风系统往往采用多风机多级机站通风法，根据经验设置通风系统参数，间接导致循环风流的形成，使得通风系统的稳定性和效率降低，无法满足矿井内的动态通风需求，在煤矿井下的生产过程中，矿井内部的压力、温度、湿度、含尘浓度等参数会随着矿区开采活动的变化而变化，传统通风系统无法智能监测和调节这些参数的变化，导致空气流动不均，产生区域性污染和通风不畅等问题，就目前而言，大部分通风网络解算系统在进行模型解算时，将图形处理与模型解算分开处理，并通过中间文件进行嵌套，该方法容易计算出错且易产生冗余。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于三维网络解算的动态调风方法，以解决上述背景技术提出的目前市场上传统的煤矿通风系统往往采用多风机多级机站通风法，根据经验设置通风系统参数，间接导致循环风流的形成，使得通风系统的稳定性和效率降低，无法满足矿井内的动态通风需求，在煤矿井下的生产过程中，矿井内部的压力、温度、湿度、含尘浓度等参数会随着矿区开采活动的变化而变化，传统通风系统无法智能监测和调节这些参数的变化，导致空气流动不均，产生区域性污染和通风不畅等问题，就目前而言，大部分通风网络解算系统在进行模型解算时，将图形处理与模型解算分开处理，并通过中间文件进行嵌套，该方法容易计算出错且易产生冗余的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于三维网络解算的动态调风方法，包括：三维网络模型与数据库、通风网络数学模型与解算算法和动态调风平台，还包括，所述三维网络模型与数据库包括矿井通风系统三维模型、系统数据库和三维可视化动态模型；

3、所述通风网络数学模型与解算算法包括通风网络数学模型理论、通风网络解算算法理论和调风程序；所述动态调风平台包括解算调风集成模块。

4、所述三维网络模型与数据库的构建，所述通风网络数学模型与解算算法的建立，所述动态调风技术平台的搭建。

5、所述三维网络模型与数据库的构建，包括以下步骤：

6、通过搭载的动态高清图像采集仪，运用煤岩巷道识别技术，准确识别井下巷道及通风管道的构造，将建立的三维模型与地测图纸相结合，分析出井下实时动态三维模型。通过布置的温度、湿度、压力、风速、气体浓度等动态传感器，准确识别井下各传感器布置位置的相关数据，通过各传感器反映的实时数据与传统通风系统参数共同构建动态通风系统三维网络数据库。

7、所述通风网络数学模型与解算算法的建立，包括以下步骤：

8、将改进的通风网络数学模型与解算算法进行程序编写，并储存于中央数据库内，而后调用解算算法形成的调风程序进行数据处理和分析。

9、所述动态调风技术平台的搭建，包括以下步骤：

10、调取三维网络模型与数据库，计算分析得出井下各处实时通风参数，建立三维可视化动态模型，并利用该模型进行基础数据处理。运用新型通风网络数学模型与解算算法对数据实时解析，得出动态调风数据。将动态调风数据代入三维可视化动态模型，则动态调风技术平台搭建完成。动态调风平台需搭配解算调风集成模块进行实时数据处理，即形成三维网络解算的动态调风技术。

11、本发明的有效效果是：本发明在现有通风网络模型解算理论研究的基础上，引入新的通风网络数学模型并加入三维可视化模型，考虑多方面综合性因素和系统性方法来完善现有的通风网络模型解算理论，以便解决传统解算算法井下回路中所有分支的风流方向均相同的问题，即“循环风”问题，采用传感器实时采集矿井内的压力、温度、湿度和气体浓度等参数，并应用三维网络解算算法和人工智能技术对数据进行处理和分析，智能调控矿井通风系统参数，实现矿井内空气流动的动态调节与优化；

12、1.智能调节，通过智能通风技术，采集到的数据经过三维网络解算算法和人工智能的处理和分析，能够实现矿井内空气流动的智能调节，根据矿井内不同区域的需求，优化通风参数，提供良好的工作环境；

13、2.动态优化，根据实时采集的矿井内压力、温度、湿度、含尘浓度和有害气体浓度等参数，该技术能够实时调节通风系统，保持合适的通风效果，避免矿井内产生区域性污染和通风不畅等问题；

14、3.三维可视，加入三维可视化模型，能够实现实时网络动态监测，出现通风异常情况便于人工介入，从而采取有效措施。

技术特征：

1.一种基于三维网络解算的动态调风方法，包括三维网络模型与数据库(1)、通风网络数学模型与解算算法(2)和动态调风平台(3)，其特征在于：还包括，所述三维网络模型与数据库(1)包括矿井通风系统三维模型(4)、系统数据库(5)和三维可视化动态模型(6)；

2.根据权利要求1所述的一种基于三维网络解算的动态调风方法，其特征在于，所述网络数学模型理论(7)包括改进的回路风量法数学模型(11)和改进的节点风压法数学模型(12)。

3.根据权利要求2所述的一种基于三维网络解算的动态调风方法，其特征在于：所述回路风量法数学模型(11)的算法公式：

4.根据权利要求2所述的一种基于三维网络解算的动态调风方法，其特征在于：所述改进的节点风压法数学模型(12)的算法公式：

5.根据权利要求1所述的一种基于三维网络解算的动态调风方法，其特征在于：所述通风网络解算算法理论(8)，包括以下步骤：

6.根据权利要求2所述的一种基于三维网络解算的动态调风方法，其特征在于：所述解算调风集成模块(10)包括中央处理芯片(13)、数据存储芯片(14)、控制芯片(15)、传感器芯片(16)、通信芯片(17)和图形处理芯片(18)；

技术总结本发明公开了一种基于三维网络解算的动态调风方法，属于煤炭井下智能通风技术领域，本发明通过应用该方法，能够智能监测和调节矿井内的空气流动，提高矿井内的空气质量，确保矿工的工作环境安全，其中三维网络解算的动态调风技术，包括：所述三维网络模型与数据库、所述通风网络数学模型与解算算法、所述动态调风平台。本发明具有以下优点和效果：引入新的通风网络数学模型并加入三维可视化模型，考虑多方面综合性因素和系统性方法来完善现有的通风网络模型解算理论，以便解决传统解算算法井下回路中所有分支的风流方向均相同的问题，即“循环风”问题，采用传感器实时采集矿井内的压力、温度、湿度和气体浓度等参数。技术研发人员：秦涛,王乐清,沈斌,单麒源,王振锁,倪耀祖受保护的技术使用者：黑龙江科技大学技术研发日：技术公布日：2024/8/20