矿井智能通风系统与控制方法与流程

本发明属于矿井通风领域，具体涉及一种矿井智能通风系统与控制方法。

背景技术：

矿井通风是采矿中的基础工作，通风可以降低井下的有害气体含量，同时使井下工作人员保持必要的氧气供给。由于矿井内巷道复杂，为保证风流的有效、可靠，需要在巷道内安装通风设施(如风门、风窗等)，通过增减和调整通风设施来改变矿井内风流的流动状态，从而控制不同巷道内的风压与风速，确保巷道内氧气的供给以及害气体不超限。矿井随掘进回采等工作的进行，有害气体和粉尘的产生会时刻变化，因此需要对于局部用风地点在合理的范围内进行频繁的风量调控。目前，井下普遍采用人工手动调节的方法改变局部风量，存在依赖经验以及调风滞后等问题，因此本文研究一种基于模糊控制的自动调节风窗系统，通过对局部用风地点内有害气体浓度以及风速的监测，实时动态调整矿井风窗开合程度及风机运行参数来改变通风系统，实现自动调节局部用风地点的风量，最大限度地保证巷道内有害气体浓度低于有害气体阈限值，同时确保极限风速在阈限值最大最小范围内。

技术实现要素：

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种矿井智能通风系统，包括：矿井巷道、可控风窗、风速传感器、有害气体传感器、可控风机和系统主机；

所述矿井巷道模拟为由主进风道、主出风道、进风道、出风道、支路风道组成的矿井通风网络；

所述主进风道与外界连通；

所述进风道的进风端与主进风道连通，其出风端与主出风道连通；

所述出风道的进风端与主进风道连通，其出风端与主出风道连通；

所述支路风道有n条；对于任意一条支路风道，其进风端与所述进风道连通，其出风端与所述出风道连通；

所述可控风窗有n+2个，其中1个安装在进风道中紧邻出风口的位置，记为cout；1个安装在出风道中紧邻进风口的位置，记为cin；其他n个分别安装在各条支路风道内靠近其出风端的位置，记为ci(i＝1,2…n)；

所述风速传感器有n个，记为wi(i＝1,2…n)，分别安装在各条支路风道内靠近其进风端的位置；

所述有害气体传感器有n个，记为ni(i＝1,2…n)，分别安装在各条支路风道内的可控风窗和风速传感器之间；

对于在同一支路风道中的可控风窗ci、风速传感器wi和有害气体传感器ni，其下标号一致，例如：n4、w4、c4；

所述可控风机安装在主出风道的出风端；

所述系统主机分别与可控风窗、风速传感器、有害气体传感器和可控风机连接；所述系统主机为提供运算、存储、数据输入输出功能的硬件设备。

一种矿井智能通风系统的控制方法，如图2所示，采用所述的矿井智能通风系统，包括以下步骤：

步骤1，可控风机排风量开启为最大，各个可控风窗开启程度为最大，接收该风机影响巷道中所有有害气体和风速传感器数据；

有害气体的阈限值记为nt，即允许存在浓度的上限制；矿井巷道中有害气体的浓度在低于nt时允许工作，具体数值根据实际情况确定；

风速的阈限值下限记为wmin，在矿井巷道中得风速不可以低于wmin；

步骤2，如果ni检测到的有害气体浓度大于有害气体的阈限值，即ni＞nt，则将有害气体浓度小于阈限值的位置所对应的各个风窗，即cj的开启程度调小，而ci调大，进入步骤3；

如果ni≤nt，则进入步骤3；

步骤3，如果cj对应的各个风速传感器wj检测到的实际风速均小于风速的阈限值下限，即wj＜wmin，则cj开启程度均调大，返回步骤2；

否则进入步骤4；

步骤4，如果ni≤nt，且wi≥wmin，则减少可控风机的排风量，返回步骤2；

否则进入步骤5；

步骤5，如果ci开启程度达到最大，且ni＞nt，则提高可控风机的排风量，进入步骤6；

否则返回步骤2；

步骤6，如果可控风机的排风量达到最大，且ni＞nt，则系统报警；

否则返回步骤2。

本发明的有益效果：

本发明提出一种矿井智能通风系统与控制方法，目的在于通过实时监测有害气体和风速信息，自动调整矿井中风窗开合程度及风机运行参数来完成矿井内自动按需调整通风量的需求。

本发明设计合理，易于实现，具有很好的实用价值。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中所述矿井智能通风系统的结构示意图；

图2为本发明具体实施方式中所述矿井智能通风系统的控制方法的流程图。

图中：1、可控风窗；2、风速传感器；3、有害气体传感器；4、可控风机；5、主进风道；6、主出风道；7、进风道；8、出风道；9、支路风道。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明做出进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提出一种矿井智能通风系统，如图1所示，包括矿井巷道、可控风窗1、风速传感器2、有害气体传感器3、可控风机4和系统主机；

所述矿井巷道模拟为由主进风道5、主出风道6、进风道7、出风道8、支路风道9组成的矿井通风网络；

所述主进风道与外界连通；

所述进风道的进风端与主进风道连通，其出风端与主出风道连通；

所述出风道的进风端与主进风道连通，其出风端与主出风道连通；

所述支路风道有n条；对于任意一条支路风道，其进风端与所述进风道连通，其出风端与所述出风道连通；本实施例中，n＝2；

所述可控风窗有n+2个，其中1个安装在进风道中紧邻出风口的位置，记为cout；1个安装在出风道中紧邻进风口的位置，记为cin；其他n个分别安装在各条支路风道内靠近其出风端的位置，记为ci(i＝1,2…n)；所述可控风窗根据系统主机发送的控制信号，改变风窗开启程度，起到改变局部风量的作用；

所述风速传感器有n个，记为wi(i＝1,2…n)，分别安装在各条支路风道内靠近其进风端的位置；所述风速传感器用于获取风速信息；

所述有害气体传感器有n个，记为ni(i＝1,2…n)，分别安装在各条支路风道内的可控风窗和风速传感器之间；所述有害气体传感器用于获取具体有害气体浓度信息；

对于在同一支路风道中的可控风窗ci、风速传感器wi和有害气体传感器ni，其下标号一致，例如：n4、w4、c4；

所述可控风机安装在主出风道的出风端，用于对矿井巷道进行排风；所述可控风机根据系统主机发送的控制信号，改变风机的工作频率，或者改变风机叶片的角度，从而改变运行参数；

本实施例中，所述可控风机采用变频风机，在满足供风量的前提下达到节电的作用；

所述系统主机分别与可控风窗、风速传感器、有害气体传感器和可控风机连接；所述系统主机为提供运算、存储、数据输入输出功能的硬件设备；

所述系统主机中存储并执行矿井通风控制程序，接收矿井巷道中有害气体传感器和风速传感器数据，并使用该程序控制可控风窗开合程度以及可控风机的工作频率；

本发明提出一种矿井智能通风系统的控制方法，采用所述矿井智能通风系统，其特征在于，所述控制方法体现于矿井通风控制程序，包括以下步骤：

步骤1，可控风机排风量开启为最大，各个可控风窗开启程度为最大，接收该风机影响巷道中所有有害气体和风速传感器数据；

有害气体的阈限值记为nt，即允许存在浓度的上限制；矿井巷道中有害气体的浓度在低于nt时允许工作，具体数值根据实际情况确定；

风速的阈限值下限记为wmin，在矿井巷道中得风速不可以低于wmin；

步骤2，如果ni检测到的有害气体浓度大于有害气体的阈限值，即ni＞nt，则将有害气体浓度小于阈限值的位置所对应的各个风窗，即cj的开启程度调小，而ci调大，进入步骤3；

如果ni≤nt，则进入步骤3；

步骤3，如果cj对应的各个风速传感器wj检测到的实际风速均小于风速的阈限值下限，即wj＜wmin，则cj开启程度均调大，返回步骤2；

否则进入步骤4；

步骤4，如果ni≤nt，且wi≥wmin，则减少可控风机的排风量，返回步骤2；

否则进入步骤5；

步骤5，如果ci开启程度达到最大，且ni＞nt，则提高可控风机的排风量，进入步骤6；

否则返回步骤2；

步骤6，如果可控风机的排风量达到最大，且ni＞nt，则系统报警；

否则返回步骤2。