[發明專利]一種煤礦局部通風參數精準監測與異常預警系統及方法

有效

• 申請號: 202010884560.3
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112177661B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 王凱;郝海清;蔣曙光;吳征艷;裴曉東;奚弦;郭朝偉
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21F1/02
• 分類號: E21F1/02;E21F1/00;E21F1/08;E21F17/18;G01P5/16;G01P5/165;G01L13/00;G01D21/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

本發明公開了一種煤礦局部通風參數精準監測與異常預警系統及方法，所述系統由風筒風量準確監測分析模塊、局部通風系統功耗分析模塊、風量供需匹配分析模塊、通風故障研判預警模塊組成。風量準確測定監測分析模塊包括各種傳感器和監測分站，通過對風筒風量測點優化布置，監測速壓的動能計算校驗，實現局部風量準確監測；通風系統功耗分析模塊包括局部通風阻力參數監測和風壓沿程損失模型，實現局部阻力的可視化監測和阻力異常預警；風量供需匹配分析模塊依據風量數據以及風量供需的超前模擬對風機調節進行預測，建立局部通風風量供需匹配模型；通風故障研判預警模塊依據監測到的多元環境參數，提取局部通風故障狀態的特征樣本和前兆信息，實現局部通風狀態的發展態勢研判預警。

技術領域

本發明涉及屬于煤礦通風系統局部通風安全保障領域，尤其涉及一種煤礦局部通風參數精準監測與異常預警系統及方法。

背景技術

穩定可靠的礦井通風系統是煤礦安全生產的保障，合理可靠的通風系統不僅能為礦井提供足夠的新鮮風流、節約大量的通風費用，而且還可以提高礦井的抗災能力，減少事故的發生，“一通三防”中通風系統是最重要的一環，近年來，隨著礦井開采深度和煤礦機械化的發展，掘進長度越來越長，局部通風更是成為日常通風安全管理的重點和難點，過去的靠人工去采集通風參數和計算通風環境已經不能滿足現代化、智能化礦井的需求，不僅費時費力，而且還不能快速反映掘進巷道的通風狀態，由于掘進工作面的特殊性，風筒是掘進工作面新鮮風流的唯一來源，當前礦井中風筒的通風參數靠人工去采集，還沒有一種準確可靠的監測方法反映通風狀態和異常預警。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對背景技術的不足提供了一種簡便、精準度高的煤礦局部通風參數精準監測與異常預警系統及方法，該系統可以對局部通風參數快速進行精準監測，根據監測參數獲取阻力動態分布信息，對局部通風過程中的阻力和功耗異常進行分析研判并快速定位，參考多元監測信息對風量超前模擬，確定最佳掘進工作面的供需匹配調控方案，對事故誘因和隱患征兆進行識別研判，建立故障預測模型，保障掘進工作面的安全生產，提高了掘進工作面的自動化水平。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種煤礦局部通風參數精準監測與異常預警系統，其特征在于：包含局部通風風量準確監測分析模塊、局部通風功耗分析模塊、局部通風風量供需匹配分析模塊、局部通風故障研判預警模塊；

其中，局部通風風量準確監測分析模塊，用于對掘進巷道的通風參數的準確測定與采集，包括風筒內的靜壓、動壓、風流溫度、巷道的風速，并依據監測的參數快速精準計算風筒內的平均風速、風量等通風與環境參數，同時利用風量平衡定律對計算的風量進行反演解算交叉驗證；

局部通風功耗分析模塊，用于計算分析風筒的百米漏風率與百米風阻等阻力參數，生成風筒內部風阻的動態分布圖，快速定位阻力異常的位置，基于監測監控系統，獲取局部通風機吸風量、風壓、電機功率的動態顯示，對各節風筒的風量風壓進行對比分析，計算整個供風段風筒的風量損失與風壓損失比例，建立局部通風的沿程損失動態分析模型；

局部通風風量供需匹配分析模塊，用于對掘進工作面需風量的超前模擬和研判，基于監測監控系統，對掘進工作面需風量、風筒沿程的風量損失、風壓損失，以及瓦斯涌出量提前預測，依據多元監測信息，預測局部風機總的供風量，進而確定最佳的風量供需匹配調控方案；

局部通風故障研判預警模塊，用于對局部通風異常事件的前兆信息的快速識別，運用貝葉斯網絡算法對局部風機和各種傳感器設備的健康狀況進行診斷，利用粗糙信息收集理論和遺傳算法提取局部通風故障狀態的特征樣本和前兆信息，建立局部通風故障特征庫，基于支持向量機的分類器和回歸器建立局部通風故障決策規則，對故障原因和故障位置快速識別定位，實現局部通風狀態的發展態勢研判預警。

作為本發明一種煤礦局部通風參數精準監測與異常預警系統及方法的進一步優選方案，所述局部通風風量準確監測模塊包括測點優化布置子模塊、皮托管、壓差傳感器、皮托管固定器、風速傳感器、干濕球溫度計、風壓傳感器、監控分站；