基于物联网的矿井通风环境监测与管理系统的制作方法

本发明涉及矿井通风环境监测领域，具体为基于物联网的矿井通风环境监测与管理系统。

背景技术：

1、国内外已在矿井通风安全与智能调控等方面开展了大量的理论与技术研究，但仍存在矿井通风智能控制理论不完善，缺乏绿色智能节能调控手段等一系列关键科学技术问题亟待解决与突破。为此，项目以光学、流体力学、热力学、矿井通风、运筹学、自动化等学科领域知识为基础，拟采用理论研究、数学建模、软件开发、实验测试、设备研发多种研究手段和方法，重点开展自适应按需供风热力耦合多目标优化模型建立、风压风速测试和风量风温调节关键技术装备研发、深井智能节能通风决策平台开发等研究，推动东庞矿山工业通风安全与绿色节能调控的信息化、智能化科技进步。

2、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，通风节能和智能控制是必须解决好的重要项目。国内外已在矿井通风安全与智能调控等方面开展了大量的理论与技术研究，但仍存在深部矿井通风智能控制理论不完善，缺乏绿色智能节能调控手段，深井热害问题突出等一系列关键科学技术问题亟待解决与突破。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了基于物联网的矿井通风环境监测与管理系统，解决了深部矿井通风智能控制理论不完善，缺乏绿色智能节能调控手段，深井热害问题突出等一系列关键科学技术问题亟待解决与突破的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于物联网的矿井通风环境监测与管理系统，包括通风环境监测平台和决策管理平台，所述通风环境监测平台和决策管理平台之间通过谐振天线建立通讯连接，所述通风环境监测平台包括设备层、控制层和应用层，所述设备层包括光干涉式大气静压测定传感器、涡街风速传感器、风机群和通风检测传感器，所述控制层包括风压风力测定模块和智能通风调控模块，所述应用层包括热力耦合通风网络反演解算模块、需风量自适应智能调控模块、热环境预测与防控模块和告警模块，所述决策管理平台包括数据管理层和运维管理层。

3、优选的，所述光干涉式大气静压测定传感器和涡街风速传感器均与风压风量测定模块建立通讯连接，所述风机群与通风检测传感器均与智能通风调控模块建立通讯连接。

4、优选的，所述热力耦合通风网络反演解算模块包括通风网络反演分析单元、热力参数耦合解算单元和智能节能调控单元。

5、优选的，所述需风量自适应智能调控模块包括需风量自动计算单元、风机状态感知单元、热害治理决策单元和多风机智能调控单元。

6、优选的，所述热环境预测与防控模块包括热源状态监测单元、风温季节变化预测单元、需冷量预测单元和智能降温调控单元。

7、优选的，所述数据管理层包括数据接收模块、数据分类存储模块和数据融合模块，所述数据接收模块用于接受来自通风环境检测平台的数据，所述数据分类存储平台包括分布式关系型数据库、分布式非关系型数据库和pi数据库，用于对接收的数据进行分类存储，所述数据融合模块包括数据筛选单元、数据转换单元和映射融合单元，用于对数据分类存储模块中的多源数据进行档案数据融合、业务数据融合和运行数据融合。

8、优选的，所述运维管理层包括设备管理模块，所述设备管理模块包括设备资产配置优化单元、设备运行状态监控单元和设备故障警示单元，所述设备资产配置优化单元根据管理与优化配置研究管理与生产支撑技术数据需求，对监测设备优化配置与可靠性、经济性提升，所述设备运行状态监控单元用于对监控设备进行实时状态监控，所述设备故障警示单元用于对监控过程中设备产生的问题进行及时预警反馈。

9、优选的，所述运维管理层还包括评估模块，所述评估模块包括运行状态评估单元、可靠性评估单元和运行效率评估单元和可视化展示模块，所述运行状态评估单元、可靠性评估单元和运行效率评估单元用于对通风监测设备进行运行状态评估、可靠性评估和运行效率评估，所述可视化展示模块用于对通风环境监测平台和决策管理平台的数据及结果集中展示。

10、本发明提供了基于物联网的矿井通风环境监测与管理系统。具备以下有益效果：

11、1、本发明通过建立通风环境监测平台研究巷道风速传感器优化布置方式，建立基于作业工序、装备运行数量、瓦斯、温度等因素的需风量自动计算方法，构建基于风量供需动态匹配的功耗分析及控制模型，利用变频调控技术，实现风机“集中远控、按需运行”，开发矿井智能节能通风决策平台，并形成高效简易直冷热害治理技术，最终实现深井矿山通风能耗节省20％以上。

12、2、本发明建立决策管理平台的数据管理层和运维管理层，将监测功能的通风环境监测平台与网络化和云端技术结合，通过网络连接，实现远程监测、数据共享和协同应对，提高系统的扩展性和灵活性，实现采场通风工作的智能化运维和安全可视化管控。

技术特征：

1.基于物联网的矿井通风环境监测与管理系统，包括通风环境监测平台和决策管理平台，其特征在于，所述通风环境监测平台和决策管理平台之间通过谐振天线建立通讯连接，所述通风环境监测平台包括设备层、控制层和应用层，所述设备层包括光干涉式大气静压测定传感器、涡街风速传感器、风机群和通风检测传感器，所述控制层包括风压风力测定模块和智能通风调控模块，所述应用层包括热力耦合通风网络反演解算模块、需风量自适应智能调控模块、热环境预测与防控模块和告警模块，所述决策管理平台包括数据管理层和运维管理层。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的矿井通风环境监测与管理系统，其特征在于，所述光干涉式大气静压测定传感器和涡街风速传感器均与风压风量测定模块建立通讯连接，所述风机群与通风检测传感器均与智能通风调控模块建立通讯连接。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的矿井通风环境监测与管理系统，其特征在于，所述热力耦合通风网络反演解算模块包括通风网络反演分析单元、热力参数耦合解算单元和智能节能调控单元。

4.根据权利要求1所述的基于物联网的矿井通风环境监测与管理系统，其特征在于，所述需风量自适应智能调控模块包括需风量自动计算单元、风机状态感知单元、热害治理决策单元和多风机智能调控单元。

5.根据权利要求1所述的基于物联网的矿井通风环境监测与管理系统，其特征在于，所述热环境预测与防控模块包括热源状态监测单元、风温季节变化预测单元、需冷量预测单元和智能降温调控单元。

6.根据权利要求1所述的基于物联网的矿井通风环境监测与管理系统，其特征在于，所述数据管理层包括数据接收模块、数据分类存储模块和数据融合模块，所述数据接收模块用于接受来自通风环境检测平台的数据，所述数据分类存储平台包括分布式关系型数据库、分布式非关系型数据库和pi数据库，用于对接收的数据进行分类存储，所述数据融合模块包括数据筛选单元、数据转换单元和映射融合单元，用于对数据分类存储模块中的多源数据进行档案数据融合、业务数据融合和运行数据融合。

7.根据权利要求1所述的基于物联网的矿井通风环境监测与管理系统，其特征在于，所述运维管理层包括设备管理模块，所述设备管理模块包括设备资产配置优化单元、设备运行状态监控单元和设备故障警示单元，所述设备资产配置优化单元根据管理与优化配置研究管理与生产支撑技术数据需求，对监测设备优化配置与可靠性、经济性提升，所述设备运行状态监控单元用于对监控设备进行实时状态监控，所述设备故障警示单元用于对监控过程中设备产生的问题进行及时预警反馈。

8.根据权利要求1所述的基于物联网的矿井通风环境监测与管理系统，其特征在于，所述运维管理层还包括评估模块，所述评估模块包括运行状态评估单元、可靠性评估单元和运行效率评估单元和可视化展示模块，所述运行状态评估单元、可靠性评估单元和运行效率评估单元用于对通风监测设备进行运行状态评估、可靠性评估和运行效率评估，所述可视化展示模块用于对通风环境监测平台和决策管理平台的数据及结果集中展示。

技术总结本发明涉及矿井通风环境监测领域，公开了基于物联网的矿井通风环境监测与管理系统，包括通风环境监测平台和决策管理平台，所述通风环境监测平台包括设备层、控制层和应用层，所述控制层包括风压风力测定模块和智能通风调控模块，所述应用层包括热力耦合通风网络反演解算模块、需风量自适应智能调控模块、热环境预测与防控模块和告警模块，所述决策管理平台包括数据管理层和运维管理层。本发明建立通风环境监测平台研究巷道风速传感器优化布置方式，构建基于风量供需动态匹配的功耗分析及控制模型，开发矿井智能节能通风决策平台，并形成高效简易直冷热害治理技术，最终实现深井矿山通风能耗节省20％以上。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：2024/8/27