一种以人为中心的矿山井下智能通风调控系统及方法

本发明涉及通风调控，具体的是一种以人为中心的矿山井下智能通风调控系统及方法。

背景技术：

1、目前在我国地下矿山开采时，地下矿井普遍面临风路长，风路复杂的困难，因通风困难而造成的人员伤害事件也屡有发生。目前，虽有矿山开始重视通风工作，但由于井下人员、设备进出频繁，人员和设备及井下工程也在不停变化之中，传统的人为手动调控通风方式无法对这种变化及时应对，因而也就无法满足时刻变化的井下环境要求。目前，在不少地下矿井都开始采用智能通风方式对井下风流和空气进行调控，但现有的智能通风方式大多以信号传输、反馈模式实现对井下风流和空气的整体调控，而忽视了局部环境的风流和空气质量。实际上，通风最终目的是实现人员安全，以上的人为手动调控通风方式和智能通风方式整体调控均忽视了有人局部环境的通风和空气质量，因而既产生了大量的无效通风，降低了通风效率，也无法真正保证井下人员的作业安全。

技术实现思路

1、为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种以人为中心的矿山井下智能通风调控系统及方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种以人为中心的矿山井下智能通风调控系统，包括：

3、移动式传感模块：用于探测收集人员所处的环境的空气质量信息，并发送至基站；

4、定位模块：用于对人的位置进行定位，并且将人员位置信息发送至基站；

5、固定式传感模块：用于探测收集重要井巷工程和重点作业场所的空气质量信息，并发送至基站；

6、井下通风三维可视化控制平台：用于接收基站发送的人员所处的环境的空气质量信息、人员位置信息和重要井巷工程和重点作业场所的空气质量信息，并经过模拟演算判定井下通风及空气质量是否满足井下人员安全需要，当满足时，不做调整；当不满足时，通过不断自动模拟调节风机风门和风窗演算出满足井下人员对通风和空气质量需要的风机风门和风窗状态，并发出信号远程调控风机风门和风窗以改变井下空气质量和风流状态；

7、当自动模拟调节风机风门和风窗演算结果无法满足井下人员对通风和空气质量需要时，发送报警信号至报警模块；

8、报警模块：用于在接收到井下通风三维可视化控制平台发送的报警信号后，进行报警，对相关人员进行警示撤离人员或设备。

9、优选地，所述移动式传感模块包括o2传感器、co2传感器、风速传感器、温度传感器及湿度传感器、并可根据矿井特点扩展选配甲烷浓度传感器、so2浓度传感器和氡及子体浓度传感器。

10、优选地，所述定位模块包括人员标识卡，通过与基站不断传输交换信号实现对人位置的实时定位。

11、优选地，所述报警模块包括声、光、振动多种报警模式，并将报警信息通过简短文字发送到便携式集成装置的显示屏上，实现对人行为的提示、警告或禁止。

12、优选地，所述基站采用无线传输信号，基站间距为基站有效传输距离之内，为100～200m，基站遍布井下，并通过光缆或光纤实现与地表井下通风三维可视化控制平台相接。

13、优选地，所述井下通风三维可视化控制平台以三维通风可视化软件为主要载体，并有人机交互可视化界面、可实时观测井下各位置人员、设备和风流、空气质量信息，井下三维通风可视化控制平台的三维通风模拟以井下总风量需求和井下工程的三维实体模型为基础建立，而井下总风量需求为井下人员需风量、井下设备需风量和井下开采需风量中的最大值。

14、优选地，所述井下开采需风量为各切割、开采、备采采场、巷道掘进以及硐室需风量总和。

15、优选地，所述风机带有信号接收装置和变频装置，在接受到地表的井下通风三维可视化控制平台传输过来的调控信号后可实现风机变频，进而改变风机转速，调整风量；井下风门和风窗均带有信号接收装置和自动调控装置，在接受到地表的井下通风三维可视化控制平台传输过来的调控信号后能够实现远程控制和调节，改变风阻，从而改变整体或局部风速与空气质量。

16、一种以人为中心的矿山井下智能通风调控方法，方法包括以下步骤：

17、采集人员所处环境的空气质量信息和人员的位置信息；

18、采集重要井巷工程和重点作业场所的空气质量信息；

19、并经过三维动态模拟演算判定井下通风及空气质量是否满足井下人员安全需要，当满足时，不做调整；当不满足时，通过不断自动模拟调节风机风门和风窗演算出满足井下人员对通风和空气质量需要的风机风门和风窗状态，并远程调控风机风门和风窗以改变井下空气质量和风流状态；

20、当自动模拟调节风机风门和风窗演算结果无法满足井下人员对通风和空气质量需要时，进行报警提示井下人员或设备撤离。

21、本发明的有益效果：

22、本发明的通过井下人员随身携带有便携式集成装置，集成有移动式传感模块、定位模块和报警模块，该装置为本发明的核心模块，带有通风和空气质量信息收集与传输，人员定位和危险提示报警功能，且紧跟人员移动，从根本上实现了井下智能通风调控方法的以人为中心，避免了风流和空气质量的低效甚至无效调控，有力保证了井下人员对新鲜风流和空气的需要。

技术特征：

1.一种以人为中心的矿山井下智能通风调控系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种以人为中心的矿山井下智能通风调控系统，其特征在于，所述移动式传感模块包括o2传感器、co2传感器、风速传感器、温度传感器及湿度传感器、并可根据矿井特点扩展选配甲烷浓度传感器、so2浓度传感器和氡及子体浓度传感器。

3.根据权利要求1所述的一种以人为中心的矿山井下智能通风调控系统，其特征在于，所述定位模块包括人员标识卡，通过与基站不断传输交换信号实现对人位置的实时定位。

4.根据权利要求1所述的一种以人为中心的矿山井下智能通风调控系统，其特征在于，所述报警模块包括声、光、振动多种报警模式，并将报警信息通过简短文字发送到便携式集成装置的显示屏上，实现对人行为的提示、警告或禁止。

5.根据权利要求1所述的一种以人为中心的矿山井下智能通风调控系统，其特征在于，所述基站采用无线传输信号，基站间距为基站有效传输距离之内，为100～200m，基站遍布井下，并通过光缆或光纤实现与地表井下通风三维可视化控制平台相接。

6.根据权利要求5所述的一种以人为中心的矿山井下智能通风调控系统，其特征在于，所述井下通风三维可视化控制平台以三维通风可视化软件为主要载体，并有人机交互可视化界面、可实时观测井下各位置人员、设备和风流、空气质量信息，井下三维通风可视化控制平台的三维通风模拟以井下总风量需求和井下工程的三维实体模型为基础建立，而井下总风量需求为井下人员需风量、井下设备需风量和井下开采需风量中的最大值。

7.根据权利要求6所述的一种以人为中心的矿山井下智能通风调控系统，其特征在于，所述井下开采需风量为各切割、开采、备采采场、巷道掘进以及硐室需风量总和。

8.根据权利要求1所述的一种以人为中心的矿山井下智能通风调控系统，其特征在于，所述风机带有信号接收装置和变频装置，在接受到地表的井下通风三维可视化控制平台传输过来的调控信号后可实现风机变频，进而改变风机转速，调整风量；井下风门和风窗均带有信号接收装置和自动调控装置，在接受到地表的井下通风三维可视化控制平台传输过来的调控信号后能够实现远程控制和调节，改变风阻，从而改变整体或局部风速与空气质量。

9.一种以人为中心的矿山井下智能通风调控方法，其特征在于，方法包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种以人为中心的矿山井下智能通风调控系统及方法，涉及通风调控技术领域，包括以下步骤：采集人员所处环境的空气质量信息和人员的位置信息；采集重要井巷工程和重点作业场所的空气质量信息；经过三维动态模拟演算判定井下通风及空气质量是否满足井下人员安全需要，当满足时，不做调整；当不满足时，通过不断自动模拟调节风机风门和风窗演算出满足井下人员对通风和空气质量需要的风机风门和风窗状态，并远程调控风机风门和风窗以改变井下空气质量和风流状态；当自动模拟调节风机风门和风窗演算结果无法满足井下人员对通风和空气质量需要时，进行报警提示井下人员或设备撤离。

技术研发人员：高世强,唐明云,周亮,王乐乐,陈功辉,骆鑫,伍成智,黄超,甯江琪,袁亚楠
受保护的技术使用者：安徽理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14