CN108868860A - 一种矿井局部通风智能决策*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种局部矿井通风智能决策***，包括监测模块、局部通风智能决策***支持***、控制模块三部分组成。监测模块负责收集巷道中有害气体浓度信息，将信息传递给局部通风智能决策***支持***，控制模块负责接收局部通风智能决策***支持***的信号，控制通风机改变风量使有害气体浓度降到安全水平。而局部通风智能决策***支持***则负责将监测模块收集到的信息通过分析运算后，一方面反馈给监测模块，一方面转化成执行信号操纵控制模块。本发明对监测数据进行了实时分析，以找出最优的调风方案，即可以随时监测降低有害气体浓度提高安全性，又可以随时调节风量实现节能性。
Description
技术领域
本发明涉及一种矿井局部通风智能决策***，基于局部巷道有害气体参数自动进行局部通风机的风量调节。
背景技术
矿井通风领域对矿井局部通风的实时监控和调节水平还较薄弱，目前我们煤矿局部通风***中，风机一般处于恒速运转状态。局部通风的风量参数仍处于仅仅实现了开环无反馈的监测水平上，即各个风量及有害气体传感器采集数据、做出计算处理、简单的判断是否超限和报警等功能，当需要调节风量时仍要靠井下工作人员手动调节风机叶片角度或者风机工作频率来实现，这种方式不仅无法实现局部通风机实时经济运行，造成电能的大量浪费，而且风量不能根据井下有害气体浓度等的变化进行自动调节，存在极大的安全隐患。再者，人工调节局部通风机的方式，还存在精度差，工作量大，需要对局部通风机多次调试以达到要求等缺点。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种矿井局部通风智能决策***，解决目前矿井局部通风无法实现实时监测，实时决策，实时调节，造成电能的大量浪费且给井下安全生产带来隐患的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种矿井局部通风智能决策***由监测模块、局部通风智能决策***支持***、控制模块三部分组成。监测模块负责收集巷道中有害气体浓度信息，将信息传递给局部通风智能决策***支持***，控制模块负责接收局部通风智能决策***支持***的信号，控制通风机改变风量使有害气体浓度降到安全水平。而局部通风智能决策***支持***则负责将监测模块收集到的信息通过分析运算后，一方面反馈给监测模块，一方面转化成执行信号操纵控制模块。其中，局部通风智能决策***支持***由三大子模块组成，包括：有害气体信息处理子模块、通风机内部决策风量调节子模块、调频与调角结合控制子模块。有害气体测算子模块负责接受检测模块收集到的有害气体浓度信息，并验证有害气体浓度是否超限。通风机内部决策风量调节子模块负责计算和决策降低有害气体浓度所需要的调节手段，即只需调节局部通风机风量还是需要利用主扇和局部通风机的联合调节。调频与调角结合控制子模块负责控制局部通风机风量的具体调节手段，即采用调频和调角结合的方式进行局扇的风量调节。该技术可以实现巷道内风量根据实际生产环境的自动调节，降低电能的消耗，提高煤矿生产的安全性。
根据权利要求1所述的一种矿井局部通风智能决策***，其特征在于：所述矿井局部通风智能决策***能将监测模块采集的数据和设定好的安全值进行对比，并通过计算自动决策降低有害气体浓度的通风机调节方式和策略，具体包括以下内容：
a.监测模块收集巷道中有害气体浓度信息，将信息处理成数据信号调用给有害气体信息处理子模块，有害气体信息处理子模块通过计算和数据对比判断此时有害气体浓度是否超限；
b.如若没有超限，则将信号直接传递给控制模块，使其保持当前局部通风机的通风状态不变。如若超限，将信号调用给通风机内部决策风量调节子模块，通风机内部决策风量调节子模块根据数据计算降低有害气体浓度所需要的局部通风机频率和风量。将计算所得风量与各个风量监测点数据进行对比，判断是否同时满足两个条件，即：计算所得风量小于所在巷道总风量且被局部通风机分风后巷道剩余风量，岩巷大于0.15m/s煤巷大于0.25m/s。如若两个条件都满足，通风机内部决策风量调节子模块可直接改变局部通风机频率实现调节，如若不能同时满足，则先调节主风机频率，提高主扇风量，再进行局部通风机风量调节，直到满足要求；
c.通风机内部决策风量调节子模块计算完毕后将信号调用给调频与调角结合控制子模块，调频与调角结合控制子模块具体控制局部通风机如何实现风量调节，具体步骤为：调频与调角结合控制子模块优先进行调频操作，调频操作完毕后通过计算判断当前风量是否满足要求，如若满足，则调节结束；如若不满足，则继续进行调角操作，即：调节风机叶片角度，之后重复风机的调频操作，再次判断当前风量是否满足要求，循环此操作直到满足风量条件为止；
有益效果：本发明提供的局部通风智能决策***，能够根据监测到的实际有害气体浓度数据，自动对比实际浓度与设定的合理浓度之间的关系，如果不满足要求，则可以通过通风设施自动控制模块对局部通风机风量进行合理调节,以达到合理供风量的要求，采用本发明的***可以实现巷道内风量根据实际生产环境的自动调节，降低电能的消耗，提高煤矿生产的安全性。
附图说明
图1为本发明的***结构图；
图2为本发明的传感器的位置分布图；
图3为本发明的局部通风智能决策***支持***子模块组成图；
图4为本发明的通风机内部决策风量调节子模块流程图；
图5为本发明的风机叶片角度调节用阀控电液伺服位置***原理图；
图6为本发明的调频与调角结合控制子模块的执行流程图；
图7为本发明的整个***的风量调节流程图。
具体实施方式
如图1所示为一种矿井局部通风智能决策***由监测模块、局部通风智能决策***支持***、控制模块三部分组成。监测模块负责收集巷道中有害气体浓度信息，将信息传递给局部通风智能决策***支持***，控制模块负责接收局部通风智能决策***支持***的信号，控制通风机改变风量使有害气体浓度降到安全水平。而局部通风智能决策***支持***则负责将监测模块收集到的信息通过分析运算后，一方面反馈给监测模块，一方面转化成执行信号操纵控制模块。
如图2所示，局部通风智能决策***支持***由三大子模块组成，包括：有害气体信息处理子模块、通风机内部决策风量调节子模块、调频与调角结合控制子模块。有害气体测算子模块负责接受检测模块收集到的有害气体浓度信息，并验证有害气体浓度是否超限。通风机内部决策风量调节子模块负责计算和决策降低有害气体浓度所需要的调节手段，即只需调节局部通风机风量还是需要利用主扇和局部通风机的联合调节。调频与调角结合控制子模块负责控制局部通风机风量的具体调节手段，即采用调频和调角结合的方式进行局扇的风量调节。该技术可以实现巷道内风量根据实际生产环境的自动调节，降低电能的消耗，提高煤矿生产的安全性。
在掘进巷道中，采用局部通风智能决策***支持技术，局部通风机、瓦斯和风速传感器的位置分布如图3所示。假设风速传感器Q1，Q2和Q3测得的风速对应的风量为，和，局部风机调节通风风量需满足以下条件：
条件1：；
条件2：。
所述矿井局部通风智能决策***能将监测模块采集的数据和设定好的安全值进行对比，并通过计算自动决策降低有害气体浓度的通风机调节方式和策略，具体包括以下内容：
a. 监测模块收集巷道中有害气体浓度信息，将信息处理成数据信号调用给有害气体信息处理子模块，有害气体信息处理子模块通过计算和数据对比判断此时有害气体浓度是否超限；
b.如若没有超限，则将信号直接传递给控制模块，使其保持当前局部通风机的通风状态不变。如若超限，将信号调用给通风机内部决策风量调节子模块，通风机内部决策风量调节子模块根据数据计算降低有害气体浓度所需要的局部通风机频率和风量。将计算所得风量与各个风量监测点数据进行对比，判断是否同时满足条件1和条件2。如若两个条件都满足，通风机内部决策风量调节子模块可直接改变局部通风机频率实现调节，如若不能同时满足，则先调节主风机频率，提高主扇风量，再进行局部通风机风量调节，直到满足要求，具体执行流程图如图4所示；
c.通风机内部决策风量调节子模块计算完毕后将信号调用给调频与调角结合控制子模块。对于风机叶片角度的调节，采用阀控电液伺服位置***，如图5所示。利用了液压缸缸体的左右移动带动大锥齿轮转动，大锥齿轮转动又带动叶片根部齿轮转动从而达到角度调节的目的。调频与调角结合控制子模块具体控制局部通风机如何实现风量调节，具体步骤为：调频与调角结合控制子模块优先进行调频操作，调频操作完毕后通过计算判断当前风量是否满足要求，如若满足，则调节结束；如若不满足，则继续进行调角操作，即：调节风机叶片角度，之后重复风机的调频操作，再次判断当前风量是否满足要求，循环此操作直到满足风量条件为止，具体执行流程图如图6所示；
d.整个局部通风智能决策***的风量调节流程图如图7所示。
以上所述，仅为本发明部分的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种矿井局部通风智能决策***由监测模块、局部通风智能决策***支持***、控制模块三部分组成；监测模块负责收集巷道中有害气体浓度信息，将信息传递给局部通风智能决策***支持***，控制模块负责接收局部通风智能决策***支持***的信号，控制通风机改变风量使有害气体浓度降到安全水平；而局部通风智能决策***支持***则负责将监测模块收集到的信息通过分析运算后，一方面反馈给监测模块，一方面转化成执行信号操纵控制模块；其中，局部通风智能决策***支持***由三大子模块组成，包括：有害气体信息处理子模块、通风机内部决策风量调节子模块、调频与调角结合控制子模块；有害气体测算子模块负责接受检测模块收集到的有害气体浓度信息，并验证有害气体浓度是否超限；通风机内部决策风量调节子模块负责计算和决策降低有害气体浓度所需要的调节手段，即只需调节局部通风机风量还是需要利用主扇和局部通风机的联合调节；调频与调角结合控制子模块负责控制局部通风机风量的具体调节手段，即采用调频和调角结合的方式进行局扇的风量调节；该技术可以实现巷道内风量根据实际生产环境的自动调节，降低电能的消耗，提高煤矿生产的安全性。
2.根据权利要求所述的一种矿井局部通风智能决策***，其特征在于：所述矿井局部通风智能决策***能将监测模块采集的数据和设定好的安全值进行对比，并通过计算自动决策降低有害气体浓度的通风机调节方式和策略，具体包括以下内容：
监测模块收集巷道中有害气体浓度信息，将信息处理成数据信号调用给有害气体信息处理子模块，有害气体信息处理子模块通过计算和数据对比判断此时有害气体浓度是否超限；
如若没有超限，则将信号直接传递给控制模块，使其保持当前局部通风机的通风状态不变；
如若超限，将信号调用给通风机内部决策风量调节子模块，通风机内部决策风量调节子模块根据数据计算降低有害气体浓度所需要的局部通风机频率和风量；
将计算所得风量与各个风量监测点数据进行对比，判断是否同时满足两个条件，即：计算所得风量小于所在巷道总风量且被局部通风机分风后巷道剩余风量，岩巷大于0.15m/s煤巷大于0.25m/s；如若两个条件都满足，通风机内部决策风量调节子模块可直接改变局部通风机频率实现调节，如若不能同时满足，则先调节主风机频率，提高主扇风量，再进行局部通风机风量调节，直到满足要求；
通风机内部决策风量调节子模块计算完毕后将信号调用给调频与调角结合控制子模块，调频与调角结合控制子模块具体控制局部通风机如何实现风量调节，具体步骤为：调频与调角结合控制子模块优先进行调频操作，调频操作完毕后通过计算判断当前风量是否满足要求，如若满足，则调节结束；如若不满足，则继续进行调角操作，即：调节风机叶片角度，之后重复风机的调频操作，再次判断当前风量是否满足要求，循环此操作直到满足风量条件为止；
有益效果：本发明提供的局部通风智能决策***，能够根据监测到的实际有害气体浓度数据，自动对比实际浓度与设定的合理浓度之间的关系，如果不满足要求，则可以通过通风设施自动控制模块对局部通风机风量进行合理调节,以达到合理供风量的要求，采用本发明的***可以实现巷道内风量根据实际生产环境的自动调节，降低电能的消耗，提高煤矿生产的安全性。
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