[發明專利]一種分布式礦井通風實時解算和分析預警方法及系統

在審

• 申請號: 201710660597.6
• 申請日: 2017-08-04
• 公開（公告）號: CN107341621A
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 張以文;吳磊;余國鋒;涂輝;吳金濤
• 申請（專利權）人: 安徽大學;平安煤礦瓦斯治理國家工程研究中心有限責任公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/02
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙)34119
• 代理人: 段曉微,葉美琴

技術領域

本發明涉及煤礦通風技術領域，尤其涉及一種分布式礦井通風實時解算和分析預警方法及系統。

背景技術

礦井通風是向井下作業場所連續不斷地輸送新鮮空氣，以沖淡并排出井下隨煤巖層開采涌出或者生產過程中產生的有毒、有害、爆炸性氣體、粉塵和水蒸氣，進而創造良好的生產環境，以保障井下工人的生命安全，達到安全生產的目的，它是保證礦井正常運轉的決定性因素。因此，研究礦井通風對于保證煤礦安全生產具有重要的意義，是安全生產的基礎。

目前，國內已有很多的通風網絡解算系統。由于井下的通風系統是個動態的，而現有的網絡解算都是非實時的、靜態的。另外，解算的過程需要人過多的干預，包括收集并整理資料和輸入計算機進行通風解算等，以至于不能夠及時對煤礦可能存在的安全隱患進行預警分析，進而不能及時消除煤礦重大安全隱患，避免重大事故的發生。

Storm是一個免費開源的分布式實時計算系統，能輕松可靠地處理無界的數據流，擁有低延遲、高性能、分布式、可擴展、容錯等特性。它應用場景很廣泛，包括實時分析，連續計算，在線機器學習等

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種分布式礦井通風實時解算和分析預警方法及系統；

一種分布式礦井通風實時解算和分析預警方法，包括：

S1、在預設時間點獲取井下目標位置的風速數據和目標位置的風壓數據；

S2、根據設時間點與井下目標位置的風速數據和目標位置的風壓數據建立消息隊列；

S3、通過Storm對消息隊列中的數據進行并行地分風處理，得到井下不同時間點目標位置的分風數據；

S4、根據井下目標位置的風速數據、井下目標位置的風壓數據、井下目標位置的分風數據和預設數據進行井下目標位置安全性分析，并根據分析結果進行預警。

優選地，步驟S3，具體包括：

S31、通過Storm的Spout從消息隊列中獲取目標位置的風速數據和風壓數據；

S32、通過Storm的數據處理Bolt將風速數據轉化為風量數據以及風壓數據轉化為壓差數據；

S33、通過Storm的通風網絡解算Bolt利用風量數據和壓差數據以及巷道屬性對通風網絡進行解算，得到井下目標位置的分風數據。

優選地，步驟S32中，所述通過Storm的數據處理Bolt將風速數據轉化為風量數據，具體包括：

通過Storm的數據處理Bolt根據公式：Q＝V×3.14×(D/2)²，將風速數據轉化為風量數據，其中，Q表示風量,V表示風速,D表示管道直徑；

優選地，步驟S33，具體包括：

Storm的通風網絡解算Bolt采用斯考德-恒斯雷法，對每個需要迭代回路中各分支進行風量的修正，直到各分支風量接近真值，綜合各分支的風量得到得到井下目標位置的分風數據，其中，修正公式為：其中，ΔQ表示風量修正值；R_i表示支路上i的風阻；Q_i表示支路上i的風量；H_通表示獨立回路中的通風機風壓，其作用的風流方向與余樹枝同向時取負值，反之取正值；H_自表示獨立回路中的自然風壓，其作用的風流方向與余樹枝同向時取負值，反之取正值，R_i、H_通和H_自為預設值。

優選地，步驟S1，具體包括：在預設時間點通過風速傳感器獲取井下目標位置的風速數據；在預設時間點通過風壓傳感器獲取井下目標位置的風壓數據；

優選地，步驟S1中，所述井下目標位置，具體包括：井下礦井、采區主要進回風巷道及采掘工作面中一者或多者。

優選地，步驟S4，具體包括：

根據井下目標位置的風速數據、井下目標位置的風壓數據，判斷各分支風量、風速是否滿足預設數據的要求，當風流不滿足《煤礦安全規程》要求時，進行巷道風流狀態預警；

根據井下采掘工作面的風速數據、采掘工作面的風壓數據進行通風安全狀態分析，當發生通風異常或安全隱患，進行采掘工作面通風預警；

根據井下目標位置的風速數據、井下目標位置的風壓數據、井下目標位置的分風數據和預設數據參照《煤礦安全規程》進行風網可靠性分析，當不滿足《煤礦安全規程》要求時，進行風網安全性預警。

一種分布式礦井通風實時解算和分析預警系統，包括：

數據獲取模塊，用于在預設時間點獲取井下目標位置的風速數據和目標位置的風壓數據；