[发明专利]一种矿井全局精确测风的传感器优化布置方法

说明书

技术领域

本发明属于矿井通风自动化技术领域，具体涉及一种矿井全局精确测风的传感器优化布置方法。

背景技术

矿井通风是保障矿井安全和良好生产环境的最主要技术手段之一。在矿井生产过程中，必须源源不断地将地面新鲜空气输送到井下各作业地点，以供给人员呼吸，并稀释和排除井下各种有毒、有害的气体和矿尘，创造良好的矿内工作环境，保障井下作业人员的身体健康和劳动安全。

矿井通风的主要任务是：根据井下各个地点的温度、湿度、有害气体和矿尘浓度实时保证供风质量，满足正常时期和灾变时期各用风地点按时按需供风。

但是，一般大中矿井的通风系统通常是由几百条，甚至上千条风道组成的非线性流体网络；因此，无论是人工控风还是自动控风，无论正常时期还是灾变时期，如果需要精确掌握供风质量和控风效果，以及，如果需要精确掌握瓦斯涌出量预计、粉煤尘排量测算、漏风诊断、火源温度和热力风压分析、风阻变化等状态识别，都需要实时监测和计算每个用风地点和每条风道的精确供风量。

随着地面大气压和地温的变化、巷道的变形、掘进面和回采面的推进、通风设施的状态改变和各种车辆和设备的扰动，每条风道的风量都是随时变化的。另外，由于各条风道的条件和环境不同，有些风道是无法安装风速传感器的，例如，立井井筒、漏风通道等。既使安装风速传感器，限于现有的风速传感器灵敏度较低、量程太窄，一般的风速传感器启动风速不低于0.2m/s，量程为0.2m/s-5m/s，对于较低的风速无法精确监测。

事实上，由于行人、运输装备的影响，风速传感器只能安装在靠近巷道顶部和两帮的位置，这些位置风速都比较低，因此给风速的精确监测带了很大困难。

综上所述，如何通过安装较少的风速传感器，用科学的安装方法，使得能够精确监测和计算矿井每条风道的通风量，是实现精确按时按需供风必要手段。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种矿井全局精确测风的传感器优化布置方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种矿井全局精确测风的传感器优化布置方法，包括以下步骤：

步骤1，建立完整的矿井通风系统网络拓扑结构图并编号，编号方法为：将进风井口和回风井口这两个节点各编制为一个编号；对于其他节点，按照风流流动方向，从始点到终点对各节点按从小到大顺序进行编号；另外，还编制各风道的风道号；

设矿井通风系统共有m个节点和n条风道，m和n均为自然数；由此得到编号后的矿井通风系统网络拓扑结构图G＝(V,E)，其中，V＝{v₁,v₂,…,v_m}，V为节点集合，v₁,v₂,...,v_m分别代表第1节点、第2节点...第m节点；E＝{e₁,e₂,…,e_n},E为风道集合；e₁,e₂,...,e_n分别代表第1风道、第2风道...第n风道；

步骤2，进行全局通风阻力测定，并通过矿井通风平差计算，获得准确的满足通风平衡定律的通风系统初始状态T⁰＝(R⁰,A⁰,B⁰,C⁰,Q⁰,H⁰,H_z⁰)，其中，T⁰代表通风系统初始状态；R⁰、A⁰、B⁰、C⁰、Q⁰、H⁰和H_z⁰分别为各风道的风网的风阻向量、风机特性曲线二次项系数向量、风机特性曲线一次项系数向量、风机特性曲线常数项向量、风网的风量向量、风网的阻力向量和风网的自然风压向量；

步骤3，根据初始状态T⁰＝(R⁰,A⁰,B⁰,C⁰,Q⁰,H⁰,H_z⁰)，计算得到灵敏度矩阵S_L：