基于在线风量监测的通风系统异常诊断

摘要

矿井通风系统是井下矿山安全生产的重要保障。但当前智能通风理论研究跟不上矿山物联网以及自动控制硬件发展的步伐，通风监测预警所必需的通风系统故障诊断、定位等课题尚未得到解决，成为矿井智能通风的薄弱技术环节。因此，通风系统故障诊断关键理论技术的研究及其应用，对于有效提升通风安全监测监控系统的预警、控灾、治灾等应变能力，推进智慧矿山建设具有重要的现实意义和应用价值。　　根据矿井通风理论结合通风监测监控技术，能够实时、准确地判断实时确定异常发生地点及其原因。因此，本文对异常引起的风量变化机理进行了深度分析，揭示了通风系统异常时风量变化的特征和传递规律，得出了起点或终点的连通度大于1的分支发生风阻变化时，该分支本身的风量变化最大，离该分支越远风量变化越小，即通风网络中发生异常时风量变化最大的分支是异常分支的结论。根据这个结论矿井通风系统异常诊断就是根据有限的风量监测数据寻找风量变化最大的分支，并以此为基础建立基于矿井通风系统异常诊断数学模型，提出了通风系统异常诊断的追踪计算法；进而通过对传感器风量与异常分支风量变化特征的分析，建立了两者间的线性关系，改进了通风系统异常诊断的追踪计算法，提高判断效率，增强了实用性；最后在生产煤矿人为设置故障，进行了异常诊断现场试验，验证了本方法的可靠性和正确性。根据理论研究和试验研究的结果得出了如下结论：　　(1)通风机发生异常时，通风机风量与分支风量同步变化；分支发生异常时，异常分支的风量变化最大；　　(2)通风系统异常诊断的追踪计算法可以唯一确定异常分支的位置；　　(3)改进的追踪计算法计算速度快、精度高，为通风异常实时诊断提供了新模式。

目录

声明

变量注释表

1 绪 论

1.1引 言（Foreword）

1.2国内外研究现状（Research Status at Home and Abroad）

1.3研究内容（Research content）

1.4技术路线(Technical route)

2矿井通风系统异常诊断的基本理论

2.1 矿井通风基本定律及影响因素分析（ Analysis of Basic Law of Mine Ventilation and Influencing Factors）

2.2矿井通风系统异常诊断方法(Method for anomaly diagnosis of mine ventilation system)

2.3本章小结(Section of this chapter)

3通风系统异常诊断基本原理和数学模型

3.1分支风阻发生变化时风量变化的特征和规律(Characteristics and rules of air volume change when branch wind resistance changes)

3.2通风系统异常诊断模型的建立(Ventilation system abnormal diagnosis)

3.3通风异常诊断（Diagnosis of abnormal ventilation）

3.4矿井通风系统异常诊断示例分析(Example analysis)

3.5结果分析（Result analysis）

3.6本章小结(Section of this chapter)

4通风系统异常诊断法的改进--线性逼近计算法

4.1异常分支实际风量的计算（ Calculation of actual wind volume in the hook）

4.2线性法判断异常示例分析（ Example analysis of judging anomalies by linear method）

4.3线性分析法的适用范围（Scope of linear analysis）

4.4本章小节（Section of this chapter）

5矿井通风系统异常诊断现场试验和分析

5.1矿井简介（Mine Introduction）

5.2 实验设备及现场实验（ Experimental equipment and simulation experiment site）

5.3 风阻变化范围及测点选择（ Wind resistance change range and measurement point selection）

5.4 基于实测数据的通风系统异常诊断（ Diagnosis of ventilation abnormalities based on actual measurement data）

5.5本章小结（Section of this chapter）

6结论及展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

作者简历

致谢

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