[发明专利]基于风阻-风流变化影响关系矩阵的故障巷道确定方法

说明书

基于风阻‑风流变化影响关系矩阵的故障巷道确定方法，属于矿井通风故障诊断技术领域；包括如下步骤：构造待检测故障巷道的风阻‑风流变化影响关系矩阵A；根据A确定待检测故障巷道通风网络中影响第j条巷道风量的巷道初始集合W'(j)；根据报警传感器所在巷道j及其巷道集合W(j)进行巷道检测，确定故障巷道；本发明提出风阻‑风流变化影响关系矩阵，建立巷道通风网络故障巷道范围库，即当某一条或多条安设风速传感器的巷道的风速超限报警时，确定可能引起此巷道风量变化的巷道集合，大大缩小了故障巷道的范围；使用巷道灵敏度法对巷道进行排序，使故障巷道排查效率更高。

技术领域

本发明属于矿井通风故障诊断技术领域，具体涉及基于风阻-风流变化影响关系矩阵的故障巷道确定方法。

背景技术

我国各大、中小型矿井陆续安装了煤矿安全监控系统，然而，对监控系统的应用基本停留在以甲烷为主的单一数据的测量上。通过甲烷监测值判断瓦斯超限位置较易，而通过风速超限值判断通风系统的故障源很难且目前研究尚属空白，其相关研究主要是对通风系统设备的故障诊断，包括通风机和提升机等。矿井通风系统是一个复杂的大系统，引起矿井风流变化的因素很多，归根结底是由于巷道风阻的改变。因此，井下巷道通风系统的故障都可以归结为巷道风阻的变化。井下巷道通风网络是一个有机联系的整体，网络中任一巷道风阻发生变化，其他巷道的风量也相应变化。复杂井下巷道通风网络中的巷道可能有上千条，不可能具体分析每一条巷道风阻变化对通风系统的影响，即每一条巷道都安设风速传感器。而且监控系统给出的变化数据只能反映该条巷道的风量发生了变化，至于这种变化是由该条巷道故障引起的，还是由其他巷道故障引起的，还是风机故障引起的，故障源是单点还是多点都无从判断。因此，不能凭借监控系统中某一结点发出的警报，就判断是传感器所在巷道发生了故障。

矿井通风系统故障源诊断最重要的是找到巷道风量的变化与相关巷道风阻之间的关系，目前主要利用灵敏度算法。然而，灵敏度算法只能确定巷道风阻变化导致巷道风量变化的灵敏程度，不能确定故障源位置。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供基于风阻-风流变化影响关系矩阵的故障巷道确定方法。

本发明的技术方案：

基于风阻-风流变化影响关系矩阵的故障巷道确定方法，包括如下步骤：

步骤1：构造待检测故障巷道的风阻-风流变化影响关系矩阵其中，i，j＝{1,2,3，…，n}，n为待检测故障巷道通风网络中的巷道总数，aij取值采用如下方法：依次改变待检测故障巷道通风网络中第i条巷道的风阻，其它巷道风阻保持不变，通过网络解算得到所有巷道的风量值，将风量值换算成风速值，并与《煤矿安全规程》中对应巷道的允许风速值范围做对比，判断第j条巷道的风速值是否超出允许范围，是，aij＝1，否则，aij＝0；

步骤2：根据A确定待检测故障巷道通风网络中影响第j条巷道风量的巷道初始集合W'(j)＝{w'1j,w'2j,…,w'ij,…,w'nj}，其中，w'ij＝i*aij，删除W'(j)中为0的元素，得到巷道集合W(j)，并存入巷道通风网络故障巷道范围库；

步骤3：利用巷道风速传感器实时监测巷道风速，当风速传感器超限报警时，根据报警传感器所在巷道j及其巷道集合W(j)进行巷道检测，确定故障巷道：