基于能量守恒的全矿风阻在线实时修正方法及系统与流程

本发明涉及矿井通风风阻，尤其涉及一种基于能量守恒的全矿风阻在线实时修正方法及系统。

背景技术：

1、矿井通风网络风阻的实时动态获取方法是矿井智能通风系统建设核心技术难点之一。目前，矿井通风网络解算只能基于人工实测的巷道风阻进行模拟计算，其风量分配计算结果通常与井下实际分风情况存在较大差别，难以满足矿井智能通风系统动态预警与按需调风的需求。传统的固定风量解算法将风量监测巷道转化为定流巷道，尽管可以提高风量分配计算结果与井下实际分风情况的吻合度，但该方法掩盖了矿井通风网络真实的风阻分布情况，可能导致无法计算可靠的通风调控方案。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、基于上述问题，本发明提供一种基于能量守恒的全矿风阻在线实时修正方法及系统，解决现有矿井智能通风系统基于静态网络计算的风阻与井下实际分风情况存在较大差别，或无法展现通风网络真实的风阻分布情况，从而影响矿井智能通风系统的动态预警与通风调控方案的准确性的问题。

3、(二)技术方案

4、基于上述的技术问题，本发明提供一种基于能量守恒的全矿风阻在线实时修正方法，包括：

5、本发明也公开了一种基于能量守恒的全矿风阻在线实时修正系统，包括：

6、s1、建立初始状态的三维矿井通风网络模型，建设风机在线监测系统，实时监测井下风机运行工况数据，所述风机运行工况数据包括风机运行的工况风量和工况风压；

7、s2、根据全矿通风总损失功率或全矿通风总供能功率计算全矿通风总功率，根据所述全矿通风总功率计算全矿总风阻；

8、s3、在更新时间段内风机平均工况风量或平均工况风压超过设定值时，获取风机运行工况数据；

9、s4、根据所述风机运行工况数据，通过计算实测全矿通风总供能功率计算实测全矿总风阻；

10、s5、基于所述三维矿井通风网络模型进行多次迭代修正：在所述三维矿井通风网络模型中不断修改巷道修正风阻值，计算每次迭代修正后的全矿总风阻，直到所述迭代修正后的全矿总风阻与所述实测全矿总风阻之间的差值在给定的误差之内，根据停止迭代的所述巷道修正风阻值计算每条巷道修正后的风阻；

11、s6、根据所述迭代修正后的全矿总风阻和每条巷道修正后的风阻进行动态预警和通风调控。

12、进一步的，所述步骤s2中，包括：

13、s21a、计算全矿通风总损失功率，进入步骤s22；

14、ptotal,loss＝ptotal,friction+ptotal,local+ptotal,adjust+ptotal,exit

15、

16、

17、

18、

19、s22、根据所述全矿通风总损失功率计算全矿通风总功率：

20、ptotal＝ptotal,loss

21、式中，ptotal,loss为全矿通风总损失功率，ptotal,friction为总摩擦损失功率，ptotal,local为总局部损失功率，ptotal,adjust为总调节损失功率，ptotal,exit为出口动压损失功率，ptotal为全矿通风总功率，ri,friction表示第i条巷道的摩擦风阻，ri,local表示第i条巷道的局部风阻，ri,adjust表示第i条巷道的调节风阻，n表示通风网络中巷道的条数，qi表示第i条巷道的风量，hi,friction表示第i条巷道摩擦风阻对应的压降，hi,local表示第i条巷道局部风阻对应的压降，hi,adjust表示第i条巷道调节风阻对应的压降，nout表示所有地面出风巷道集合，hi,exit表示第i条巷道对应的出口压降，ρi表示第i条巷道对应的空气密度，vi表示第i条巷道出口风速。

22、进一步的，所述步骤s2中，包括：

23、s21b、根据风机输出功率计算全矿通风总供能功率，进入步骤s22；

24、

25、s22、根据所述全矿通风总供能功率计算全矿通风总功率：

26、ptotal＝ptotal,power

27、式中，ptotal,fan为总风机输出功率，nfan为风机装机点位置个数，hi,fan为第i个装机点位置风机运行工况风压，qi,fan为第i个装机点位置风机运行工况风量，ni,cascade为第i个装机点位置串联风机的个数，ni,parallel为第i个装机点位置并联风机的个数，ptotal,power为全矿通风总供能功率，ptotal为全矿通风总功率。

28、进一步的，步骤s2中，还包括：

29、s23、根据所述全矿通风总功率计算全矿总风阻：

30、

31、

32、式中，nin表示所有地面进风巷道集合，nout表示所有地面出风巷道集合，qi表示第i条巷道的风量，rtotal为全矿通风总功率，qtotal为全矿总风量。

33、进一步的，步骤s4中，所述实测全矿总风阻计算公式为：

34、

35、

36、式中，rtotal,monitor为实测全矿总风阻，ptotal,fan,monitor为实测总风机输出功率，hi,fan,monitor为第i个装机点位置风机实测运行工况风压，qi,fan,monitor为第i个装机点位置风机实测运行工况风量，ni,cascade为第i个装机点位置串联风机的个数，ni,parallel为第i个装机点位置并联风机的个数。

37、进一步的，步骤s5中，所述每条巷道修正后的风阻为：

38、r′i,lane＝ri,friction+ri,local+ri,adjust+ri,modify,i＝1,2,…,n

39、式中，ri,modify表示基于能量守恒计算的巷道修正风阻，r′i,lane为第i条巷道修正后的风阻。

40、进一步的，步骤s5中，任意一次迭代的所述巷道修正风阻值的计算公式为：

41、

42、

43、在第k-1次迭代修正后，由三维矿井通风网络模型根据迭代修正后的全矿总风阻的计算步骤重新计算；

44、初次迭代时满足以下条件：

45、

46、式中，为第k、k-1、0次迭代时第i条巷道的修正风阻，为第k-1、k-2、0次迭代时第i条巷道的风阻，为第k-1、0次迭代时通风系统的总风阻，ri,lane表示第i条巷道的风阻。

47、进一步的，步骤s5中，所述迭代修正后的全矿总风阻的计算方法包括：在所述三维矿井通风网络模型中修改巷道修正风阻值后，计算每次迭代修正后的全矿通风总损失功率，根据所述迭代修正后的全矿通风总功率计算迭代修正后的全矿总风阻。

48、至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：

49、所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行所述的方法。

50、本发明也公开了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行所述的方法。

51、(三)有益效果

52、本发明的上述技术方案具有如下优点：

53、(1)本发明以矿井智能通风系统建设的风机在线监测系统风机工况实时监测数据为基础，通过能量守恒原理对全矿总风阻进行实时动态修正：先计算正常情况下的全矿总风阻，再根据风机在线监测系统监测的异常情况的风机工况数据来计算实测全矿总风阻，再通过基于能量守恒的多次迭代修正，使得迭代修正后的全矿总风阻与所述实测全矿总风阻之间的差值在给定的误差之内，得到迭代修正后的全矿修正总风阻和每条巷道修正后的风阻，实现实时动态修正，并实时地反映矿井通风系统的风阻分布情况，使得修正结果更加准确，与实际分风情况更相符，更加准确地模拟矿井通风系统的性能，为通风系统的动态预警和优化调控提供更加准确的数据支持，提高矿井通风系统的安全性和经济性；

54、(2)本发明以风机在线监测系统风机工况实时监测数据为基础，因此其修正结果的可靠性取决于风机工况实测数据的准确性，通过提高风机在线监测系统的精度和稳定性，能进一步提高全矿总风阻动态修正结果的可靠性。