通风系统的风量监测方法及装置与流程

本公开涉及矿井矿山通风
技术领域：
，尤其涉及一种通风系统的风量监测方法及装置。
背景技术：
：在矿井矿山中，通风系统由巷道通风网络、驱动风流的通风机和控制风流的通风构筑物组成，主要用来向巷道内输送充足的新鲜空气，稀释并排出巷道内的有毒、有害气体及粉尘。为了保证通风系统能够长期安全、稳定地运行，技术管理人员需要对巷道内的风量进行实时的监测，从而为矿井矿山通风系统的管理和决策提供依据。目前，对通风系统的风量进行测量主要是利用风表等风量测量仪器对各巷道的风量进行逐一测量，虽然测量结果能够反映整体风量的分布状况，但测量过程较为繁琐、测量效率也较低，同时，在各个巷道内都需要布置风量测量仪器，导致测量成本较高。所述
背景技术：
部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。技术实现要素：本公开的目的在于提供一种通风系统的风量监测方法及装置，该风量监测方法测量成本低、测量过程简单、测量效率高，适用于复杂性更高的通风网络。为实现上述发明目的，本公开采用如下技术方案：根据本公开的一个方面，提供一种通风系统的风量监测方法，所述风量监测方法包括：根据通风系统的分支和节点信息获取所述通风系统的网络图；基于所述网络图得到所述通风系统的生成树及与所述生成树互补的多个余树弦，所述生成树包括多个树枝；确定各个所述树枝处的风量与所述余树弦处的风量之间的关系式；测量各个所述余树弦处的风量；将各个所述余树弦处的风量代入所述关系式，以求出各个所述树枝处的风量。在本公开的一种示例性实施例中，确定所述网络图的生成树及与所述生成树互补的多个余树弦，包括：选取任意一个所述分支为根分支；修正所述根分支的末节点，并使所述根分支的末节点和所述根分支的始节点相同；顺序修正所述生成树中除所述根分支的始节点和末节点之外的其余节点；判断所述生成树中除所述根分枝之外的其余各个所述分支的始节点和末节点是否相同；其中，如果所述分支的始节点和末节点相同，则所述分支为所述余树弦；如果所述分支的始节点和末节点不相同，则所述分支为所述树枝。在本公开的一种示例性实施例中，确定各个所述树枝处的风量与所述余树弦处的风量之间的关系式，包括：确定各个所述余树弦对应的独立回路，以生成与所述独立回路对应的独立回路信息表；将各个所述独立回路信息表存储在回路信息数据库中；基于所述回路信息数据库，确定出各个所述树枝处的风量与所述余树弦处的风量之间的关系式。在本公开的一种示例性实施例中，确定各个余树弦对应的独立回路，以生成与所述独立回路对应的独立回路信息表，包括：在所述生成树中加入任意一个所述余树弦，以形成所述余树弦对应的初始独立回路图；基于所述初始独立回路图，建立各个所述节点的初始线度信息表；修正所述初始线度信息表，以得到各个所述节点的目标线度信息表；其中，在所述目标线度信息表中，各个所述节点的线度均不为一；根据所述目标线度信息表确定出各个余树弦对应的目标独立回路，以生成与所述目标独立回路对应的所述独立回路信息表。在本公开的一种示例性实施例中，修正所述初始线度信息表，以得到各个所述节点的目标线度信息表，包括：基于所述初始线度信息表，确定出所述初始独立回路图中的独头分支；其中，与所述独头分支相关联的所述节点的线度为一；将所述独头分支从所述初始独立回路图中剔除，以形成所述余树弦对应的所述目标独立回路图；基于所目标独立回路图，确定出各个所述节点的所述目标线度信息表。在本公开的一种示例性实施例中，在所述独立回路信息表中，“0”表示对应的所述树枝不在所述独立回路中；“1”表示对应的所述树枝在所述独立回路中，且与所述独立回路的方向相同；“-1”表示对应的所述树枝在所述独立回路中，且与所述独立回路的方向相反。根据本公开的另一个方面，提供一种通风系统的风量监测装置，用于实现上述任意一项所述的通风系统的风量监测方法。本公开提供的通风系统的风量监测方法及装置，首先，根据通风系统的分支和节点信息获取通风系统的网络图；接着，基于网络图得到通风系统的生成树及与生成树互补的多个余树弦，且生成树包括多个树枝；其次，确定出各个树枝处的风量与余树弦处的风量之间的关系式；最后，测量出各个余树弦处的风量，并将各个余树弦处的风量代入关系式，进而求出各个树枝处的风量。该通风系统的风量监测方法仅需要在余树弦处布置风表，测量出余树弦处的风量后，再基于树枝处的风量与余树弦处的风量之间的关系式确定出树枝处的风量，一方面，不需要在树枝处布置风表，降低了测量成本，另一方面，测量过程也大为简单，提高了测量效率。因此，该风量监测方法适用于复杂性更高的通风网络。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本公开实施方式通风系统的风量监测方法的流程图。图2为本公开实施方式余树弦和树枝的确定方法的流程图。图3为本公开实施方式通风系统的网络图。图4为本公开实施方式生成树的示意图。图5为本公开实施方式另一生成树的示意图。图6为本公开实施方式余树弦对应的初始独立回路图。图7为本公开实施方式余树弦对应的目标独立回路图。图8为某煤矿通风系统的网络图。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。用语“一个”、“一”、“该”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。本公开实施方式提供一种通风系统的风量监测方法，如图1所示，该风量监测方法可包括以下步骤：步骤s110，根据通风系统的分支和节点信息获取通风系统的网络图；步骤s120，基于网络图得到通风系统的生成树及与生成树互补的多个余树弦，生成树包括多个树枝；步骤s130，确定各个树枝处的风量与余树弦处的风量之间的关系式；步骤s140，测量各个余树弦处的风量；步骤s150，将各个余树弦处的风量代入关系式，以求出各个树枝处的风量。本公开提供的通风系统的风量监测方法，首先，根据通风系统的分支和节点信息获取通风系统的网络图；接着，基于网络图得到通风系统的生成树及与生成树互补的多个余树弦，且生成树包括多个树枝；其次，确定出各个树枝处的风量与余树弦处的风量之间的关系式；最后，测量出各个余树弦处的风量，并将各个余树弦处的风量代入关系式，进而求出各个树枝处的风量。该通风系统的风量监测方法仅需要在余树弦处布置风表，测量出余树弦处的风量后，再基于树枝处的风量与余树弦处的风量之间的关系式确定出树枝处的风量，一方面，不需要在树枝处布置风表，降低了测量成本，另一方面，测量过程也大为简单，提高了测量效率，因此，该风量监测方法适用于复杂性更高的通风网络。下面结合附图对本公开实施方式提供的风量监测方法进行详细说明：在步骤s110中，可根据通风系统的分支和节点信息获取通风系统的网络图。矿井矿山通风系统包括多个分支巷道，各个分支巷道相交形成节点，因此，可根据通风系统的分支和节点信息生成分支及节点信息表，如表1所示，并根据表1将通风系统简化，以得到如图3所示的通风系统的网络图。表1分支1234567891011始节点61111223345末节点12234535466在步骤s120中，可基于网络图得到通风系统的生成树及与生成树互补的多个余树弦，且生成树包括多个树枝。根据生成树的定义，其具有以下三个特点：①包含网络图中的所有节点；②所有的节点均连通；③没有回路。根据此三个特点可知，网络图中的两个节点在其生成树中有且仅有一条连接通路。若有两条及以上通路，则生成树中必存在回路，与生成树的本质属性相矛盾，所以，在生成树中拿掉任意一条分支，生成树分为两个完全独立的部分。具体而言，如图2所示，余树弦和树枝的确定方法可包括以下步骤：步骤s1201，选取任意一个分支为根分支；步骤s1202，修正根分支的末节点，并使根分支的末节点和根分支的始节点相同；步骤s1203，顺序修正生成树的其余节点；步骤s1204，判断其余各个分支的始节点和末节点是否相同；其中，如果分支的始节点和末节点相同，则分支为余树弦；如果分支的始节点和末节点不相同，则分支为树枝。举例而言，第一步，在网络图中可选取分支1为根分支；第二步，修正分支1的末节点，并使分支1的末节点和根分支的始节点相同，即：v1→v6，此时，分支2、分支3、分支4及分支5的末节点和始节点均不相同，但生成树中不能存在回路，因此，可将分支2、分支4和分支5当成树枝，而将分支3当成余树弦；第三步，将v2修正成v6，此时，分支6和分支7的末节点和始节点均不相同，但生成树中不能存在回路，因此，可将分支6当成树枝，而将分支7当成余树弦；第四步，将v3修正成v6，此时，分支8和分支9的末节点和始节点均不相同，但生成树中不能存在回路，因此，分支8和分支9均为余树弦；第五步，将v4修正成v6，此时，分支10的末节点和始节点相同，因此，分支10为余树弦；第六步，将v5修正成v6，此时，分支11的末节点和始节点相同，因此，分支11为余树弦。综上所述，可得到如图4所示的通风系统的生成树。需要注意的是，生成树的形态并不唯一，只要满足上述三个特点即可，因此，也可得到如图5所示的通风系统的生成树，此处不再详细描述。在步骤s130中，确定各个树枝处的风量与余树弦处的风量之间的关系式。具体而言，步骤s130可包括以下步骤：步骤s1301，确定各个余树弦对应的独立回路，以生成与独立回路对应的独立回路信息表，其中，步骤s1301又可包括：(1)生成树中加入任意一个余树弦，以形成余树弦对应的初始独立回路图；(2)基于初始独立回路图，建立各个节点的初始线度信息表；(3)修正初始线度信息表，以得到各个节点的目标线度信息表；其中，在目标线度信息表中，各个节点的线度均不为一；(4)根据目标线度信息表确定出各个余树弦对应的独立回路，以生成与独立回路对应的独立回路信息表；步骤s1302，将各个独立回路信息表存储在回路信息数据库中；步骤s1303，基于回路信息数据库，确定出各个树枝处的风量与余树弦处的风量之间的关系式。对于步骤s1301，举例而言，首先，可在图5所示的生成树中加入余树弦5，以形成余树弦5对应的初始独立回路图，如图6所示。其次，可基于该初始独立回路图，建立各个节点的初始线度信息表，如表1所示：表2节点v1v2v3v4v5v6线度413211接着，对该初始线度信息表进行修正，以得到各个节点的目标线度信息表，具体而言，可包括以下步骤：①基于该初始线度信息表，确定出初始独立回路图中的独头分支。与独头分支相关联的节点的线度为一，也就是说，分支1(v6，v1)、分支8(v3，v5)、分支2(v1，v2)均为独头分支；②将分支1、分支8和分支2从初始独立回路图中剔除，以形成余树弦对应的目标独立回路图，如图7所示。③基于该目标独立回路图，确定出各个节点的目标线度信息表，如表2所示：表3节点v1v2v3v4v5v6线度202200结合图7和表2，可知余树弦5(v1，v4)对应的独立回路信息表，如表3所示：表4分支1234567891011余树弦5对应的独立回路000-11000-100其中，“0”表示该分支不在独立回路中，“1”表示该分支在独立回路中，且与独立回路的方向相同，“-1”表示该分支在独立回路中，但与独立回路的方向相反。对于步骤s1302，可根据上述方法分别得到其他余树弦对应的独立回路信息表，并将各个独立回路信息表存储在回路信息数据库中，如表5所示：表5分支1234567891011余树弦3对应的独立回路0-1100000000余树弦5对应的独立回路000-11000-100余树弦6对应的独立回路010-1010-1000余树弦7对应的独立回路010-10010000余树弦10对应的独立回路10010000110余树弦11对应的独立回路10010001001对于步骤s1303，由表5可知，树枝1在独立回路中与余树弦10、余树弦11的方向相同，根据回路的形态可知，树枝1的风量流入后分割为两个部分(余树弦10和余树弦11)，也就是说，树枝1处的风量与余树弦10及余树弦11处的风量之间的关系式为：风1＝风10+风11。当然，根据该回路信息数据库，还可确定出其他树枝处的风量与余树弦处的风量之间的关系式，此处不再赘述。在步骤s140中，测量各个余树弦处的风量。具体而言，可在矿井矿山余树弦处的巷道内布置风表等风量测量仪器，即可测量各个余树弦处的风量，此处不再详细描述。在步骤s150中，将各个余树弦处的风量代入关系式，以求出各个树枝处的风量，此处不再赘述。由此，采用本发明提出的通风系统的风量监测方法，对于具有m个节点、n条分支的通风网络，只需测量n-m+1次(余树弦数量)即可，相当于减少了m-1次测量，大幅度提高了监测效率。因此，该风量监测方法适用于复杂性更高的通风网络。下面结合一煤矿通风系统对本公开实施方式提供的风量监测方法进行验证：图8为该煤矿通风系统的网络图，该煤矿通风系统包括副井、井底车场、北一辅运巷南、5103进风巷等多个巷道，详情见表6和表7，此处不再一一描述。根据本申请中风量检测方法，可得到该煤矿通风系统网络图的树枝和余树弦，具体而言，表6中的始节点和末节点对应的分支为余树弦，表7中的始节点和末节点对应的分支为树枝。首先，利用风表可测量出余树弦处的风量，实测风量如表6所示；再采用本申请的通风系统的风量监测方法计算出树枝处的风量，同时，也在树枝处设置了风表，并相应地得到了实测风量，计算风量和实测风量如表7所示。对比树支处的计算风量与实测风量可知，二者的相对误差均在5％以内，即证明本申请的通风系统的风量监测方法可靠有效，且测量工作量显著减少，从而提高了工作效率。表6表7本公开实施方式还提供一种风量监测装置，用于实现上述任意一项的所述通风系统的风量监测方法。举例而言，该风量监测装置可包括风表、计算机及连接风表和计算机的连线，当然，也可包括其他辅助仪器，此处不再详细描述。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本
技术领域：
中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。当前第1页12