一种矿井通风的智能监控调节系统的制作方法

本发明涉及自动控制，更具体的说是涉及一种矿井通风的智能监控调节系统。

背景技术：

1、目前，煤矿安全生产中，通风系统稳定、可靠是安全生产的重要环节。

2、但是，现有对矿井环境的监控往往将影响安全的多个因素进行分别测量，或者通过加权的方式将多种因素进行综合考虑，然而，这样的方式并未考虑到不同因素之间产生的影响，如温度除了对工作人员造成的直接伤害外，其对于气体浓度和通风阻力也会产生影响。而高温环境会会促进气体反应发生，这些都说明了，危险的判断需要考虑不同影响因素之间的交互作用。

3、此外，通风管道内部环境的复杂导致不同位置的通风阻力不同，随着管道长度的增加，管道内的有毒气体或粉尘的量也会随之增加，即便是在通风过程中，通风阻力或通风压力的不同也将导致不同部位的有害物堆积，产生安全隐患，因此在提供更大通风量的同时，还需要合理分配风压力。

4、因此，如何对矿井危险进行高效监控，实现通风管道内的匀风输出是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种矿井通风的智能监控调节系统，在多个级区中确认通风策略，实现粉尘及有毒有害气体的均匀排出，避免了排出不均匀导致的局部浓度升高的安全隐患。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种矿井通风的智能监控调节系统，包括：通风管道，所述通风管道内部分为多个级区。

4、多个通风机站，设置于所述通风管道中的各个级区首端，用于控制相应级区的输出风量。

5、数据采集装置，用于获取各个级区的温度和有害气体浓度。

6、调节输出装置，用于根据各个级区的温度和有害气体浓度，确认危险级区，对危险级区及其后部级区对应的通风机站进行功率调节，进行匀风输出。

7、进一步的，所述调节输出装置确认危险级区，包括：

8、根据温度和气体浓度的乘积计算危险系数，当所述危险系数，超过预设的第一阈值时，确认当前级区为危险级区。

9、进一步的，还包括监控装置，用于将温度数据和气体浓度数据可视化输出。

10、进一步的，所述监控装置根据预设的危险系数阈值生成温度阈值和气体浓度阈值，并将所述温度阈值和所述气体浓度阈值与实测数据同步显示。

11、进一步的，根据预设的危险系数阈值生成温度阈值和气体浓度阈值，具体为：

12、获取温度数据和有害气体浓度的曲线图；

13、基于当前时刻，在预设范围内进行多次采样，并对采样点进行拟合，生成拟合曲线；

14、根据拟合曲线提取预设危险系数阈值下对应的温度和气体浓度，得到温度阈值和气体浓度阈值。

15、进一步的，所述调节输出装置对危险级区及其后部级区对应的通风机站进行功率调节，包括；

16、将拟合曲线和阈值输入至训练好的神经网络模型中，进行危险级别分类，并决策对应的输出风量；根据危险级区的输出风量，采用pid控制算法对危险级区及后部级区对应通风机站进行调节。

17、进一步的，所述神经网络模型的训练步骤包括：

18、构建训练数据，在同一环境下通过不同风量得到对应的通风时间，得到多组环境下具有风量标签的训练数据；将环境数据和通风时间输入至神经网络模型中，预测风量；并根据预测值和对应的风量标签计算损失并对模型参数进行优化，直至收敛。

19、进一步的，所述数据采集装置包括设置于各个级区首端的第一风速传感器和末端的第二风速传感器；所述第一风速传感器和所述第二风速传感器分别用于获取级区内的首末端风速。

20、进一步的，对危险级区及其后部级区对应的通风机站进行功率调节，步骤包括：所述调节输出装置根据所述末端风速和所述首端风速计算风速比；对各个级区的风俗比并进行归一化处理，得到各个级区的阻力系数；根据所述阻力系数和危险级区的输出风量，计算后部级区的输出风量。

21、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种矿井通风的智能监控调节系统，将通风管道分为由多个通风机站控制风量的多个级区，当确定某一级区为危险级区时，对危险级区进行控制的同时，对其后部的级区进行适应性控制，实现整个通风管道对有害气体的均匀输出；本发明根据历史温度和历史气体浓度进行预测，并得到了在预设微危险系数阈值下的温度阈值和气体浓度阈值，随着温度和气体浓度变化速率的改变，各项阈值也会自适应的进行调整，更加准确的展示了通风管道内的环境情况；本发明在预测温度阈值的同时能够得到抵达危险系数阈值的时限，进而可以通过训练好的神经网络进行危险级别的分类，并生成应对其危险级别的输出风量，通过pid算法将输出风量转化为对通风机站的控制量；本发明通过风速传感器实时测量各个级区的阻力系数，考虑阻力系数，对各个级区的输出风量进行调整，提高了通风的均匀度。

技术特征：

1.一种矿井通风的智能监控调节系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种矿井通风的智能监控调节系统，其特征在于，所述调节输出装置确认危险级区，包括：

3.根据权利要求2所述的一种矿井通风的智能监控调节系统，其特征在于，所述确认危险级区，还包括：

4.根据权利要求2所述的一种矿井通风的智能监控调节系统，其特征在于，还包括监控装置，用于将温度数据和气体浓度数据可视化输出。

5.根据权利要求4所述的一种矿井通风的智能监控调节系统，其特征在于，所述监控装置根据预设的危险系数阈值生成温度阈值和气体浓度阈值，并将所述温度阈值和所述气体浓度阈值与实测数据同步显示。

6.根据权利要求5所述的一种矿井通风的智能监控调节系统，其特征在于，根据预设的危险系数阈值生成温度阈值和气体浓度阈值，具体为：

7.根据权利要求6所述的一种矿井通风的智能监控调节系统，其特征在于，所述调节输出装置对危险级区及其后部级区对应的通风机站进行功率调节，包括；

8.根据权利要求/7所述的一种矿井通风的智能监控调节系统，其特征在于，所述神经网络模型的训练步骤包括：

9.根据权利要求1所述的一种矿井通风的智能监控调节系统，其特征在于，所述数据采集装置包括设置于各个级区首端的第一风速传感器和末端的第二风速传感器；所述第一风速传感器用于获取级区内首端风速；所述第二风速传感器分别用于获取级区内的末端风速。

10.根据权利要求9所述的一种矿井通风的智能监控调节系统，其特征在于，对危险级区及其后部级区对应的通风机站进行功率调节，步骤包括：

技术总结
本发明公开了一种矿井通风的智能监控调节系统，包括：通风管道，所述通风管道内部分为多个级区；多个通风机站，设置于所述通风管道中的各个级区首端；数据采集装置，用于获取各个级区的温度和有害气体浓度；调节输出装置，用于根据各个级区的温度和有害气体浓度，确认危险级区，对危险级区及其后部级区对应的通风机站进行功率调节，进行匀风输出；本发明在多个级区中确认通风策略，实现粉尘及有毒有害气体的均匀排出，避免了排出不均匀导致的局部浓度升高的安全隐患。

技术研发人员：董康宁,李国栋,王文卫,郭俊,陈攀,李小二,李辉,徐卫东,王磊,薛志鹏,刘习山,陈雷,党小涛,范润升,李娟,杨树保,马冬冬
受保护的技术使用者：焦作煤业集团赵固（新乡）能源有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29