通风网络等效简化的方法、装置和电子设备

摘要

本发明提出一种通风网络等效简化的方法、装置和电子设备，方法包括：获取通风网络，所述通风网络包括风道和风道节点；检测风道的风阻，若找到无法检测风阻的风道，则以无法检测风阻的风道为中心向其两端延伸，确定将无法检测风阻的风道包围起来的最小范围的始节点和终节点；根据风阻等效原则将所述始节点和所述终结点之间的风道进行简化。本发明解决了现有技术中无法对包括多个进风节点、多个出风节点以及内部包括多个通风节点和风道的复杂通风网络进行简化的问题，使复杂的通风网络能够被正确的简化。

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿领域，尤其涉及一种通风网络等效简化的方法、装置和电子设备。

背景技术

矿井井下必须进行通风以供给井下足够的新鲜空气，满足人员对氧气的需要，同时冲淡井下有毒有害气体和粉尘，保证安全生产，调节井下气候，创造良好的工作环境。矿井通风是矿井生产环节中最基本的一环，它在矿井建设和生产期间始终占有非常重要的地位。

复杂通风网络拓扑结构的复杂性给矿井通风状态估计、阻力测定、通风系统分析、优化和预测工作增加了一定难度，另外有些节点风道之间要获取他们的准确风阻存在一定的难度，因此对于通风网络拓扑进行等效简化处理非常有必要。

目前很多通风节点的简化处理主要是应用了串联巷道和并联巷道的风阻、风压、风量定律，其实质上只是将串联在一起的多个节点简化成了一个节点或是将并联的风道重新计算风阻后拟合成一条风道。但是对于如何将一个具有N条进风，M条出风的，内部具有多个通风节点、风道的复杂通风区域内的节点(如图1所示的通风区域)进行简化，现有技术没有给出解决方案，因此需要探索新的解决方案。

发明内容

基于以上问题，本发明提出一种通风网络等效简化的方法、装置和电子设备，解决了现有技术中无法对包括多个进风节点、多个出风节点以及内部包括多个通风节点和风道的复杂通风网络进行简化的问题，使复杂的通风网络能够被正确的简化。

本发明提出一种通风网络等效简化的方法，包括：

获取通风网络，所述通风网络包括风道和风道节点；

检测风道的风阻，若找到无法检测风阻的风道，则以无法检测风阻的风道为中心向其两端延伸，确定将无法检测风阻的风道包围起来的最小范围的始节点和终节点；

根据风阻等效原则将所述始节点和所述终结点之间的风道进行简化。

此外，在所述根据风阻等效原则将所述始节点和所述终结点之间的风道进行简化之前，还包括：找到与所述始节点相连的两个以上入风节点和与所述终节点相连的两个以上出风节点。

此外，所述根据风阻等效原则将所述始节点和所述终结点之间的风道进行简化包括：

计算所述始节点和所述终结点之间的风道的风阻，将所述始节点和所述终结点拟合为中间风道节点，将风阻分配到所述中间风道节点与所述出风节点之间的风道上，得到简化通风网络。

此外，所述方法还包括：通过计算所述通风网络的风阻、风压或风量验证简化后的所述简化通风网络是否正确。

此外，在所述以无法检测风阻的风道为中心向其两端延伸，确定将无法检测风阻的风道包围起来的最小范围的始节点和终节点之前，所述方法还包括：若判断无法检测风阻的风道为冗余风道，则将冗余风道删除。

本发明还提出一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：

获取通风网络，所述通风网络包括风道和风道节点；

检测风道的风阻，若找到无法检测风阻的风道，则以无法检测风阻的风道为中心向其两端延伸，确定将无法检测风阻的风道包围起来的最小范围的始节点和终节点；

根据风阻等效原则将所述始节点和所述终结点之间的风道进行简化。

此外，在所述根据风阻等效原则将所述始节点和所述终结点之间的风道进行简化之前，还包括：找到与所述始节点相连的两个以上入风节点和与所述终节点相连的两个以上出风节点。

此外，所述根据风阻等效原则将所述始节点和所述终结点之间的风道进行简化包括：

计算所述始节点和所述终结点之间的风道的风阻，将所述始节点和所述终结点拟合为中间风道节点，将风阻分配到所述中间风道节点与所述出风节点之间的风道上，得到简化通风网络。

此外，还包括：通过计算所述通风网络的风阻、风压或风量验证简化后的所述简化通风网络是否正确。

此外，在所述以无法检测风阻的风道为中心向其两端延伸，确定将无法检测风阻的风道包围起来的最小范围的始节点和终节点之前，还包括：若判断无法检测风阻的风道为冗余风道，则将冗余风道删除。

本发明还提出一种通风网络等效简化的装置，包括：

获取模块，用于获取通风网络，所述通风网络包括风道和风道节点；

确定模块，用于检测风道的风阻，若找到无法检测风阻的风道，则以无法检测风阻的风道为中心向其两端延伸，确定将无法检测风阻的风道包围起来的最小范围的始节点和终节点；

简化模块，用于根据风阻等效原则将所述始节点和所述终结点之间的风道进行简化。

通过采用上述技术方案，具有如下有益效果：

本发明通过使复杂通风网络中不能测得风阻的风道找到将其包围的最小范围的始节点和终节点的方式来简化通风网络，解决了现有技术中无法对包括多个进风节点、多个出风节点以及内部包括多个通风节点和风道的复杂通风网络进行简化的问题，使复杂的通风网络能够被正确的简化。

附图说明

图1是复杂通风网络示意图；

图2是本发明一个实施例提供的通风网络等效简化的方法的流程图；

图3是本发明一个实施例提供的复杂通风网络示意图；

图4是本发明一个实施例提供的通风网络等效简化的方法的流程图；

图5是本发明一个实施例提供的通风网络等效简化的方法中的示意图；

图6是本发明一个实施例提供的通风网络等效简化的方法中的示意图；

图7是本发明一个实施例提供的通风网络等效简化后的通风网络示意图；

图8是本发明一个实施例提供的通风网络等效简化的方法中的示意图；

图9是本发明一个实施例提供的通风网络等效简化的方法中的示意图；

图10是本发明一个实施例提供的通风网络等效简化的方法中的示意图；

图11是本发明一个实施例提供的通风网络等效简化的方法中的示意图；

图12是本发明一个实施例提供的通风网络等效简化的方法中的示意图；

图13是本发明一个实施例提供的通风网络等效简化的方法中的示意图；

图14是本发明一个实施例提供的通风网络等效简化的方法中的示意图；

图15是本发明一个实施例提供的通风网络等效简化的方法中的示意图；

图16是本发明一个实施例提供的通风网络等效简化的方法中的示意图；

图17是本发明一个实施例提供的通风网络等效简化的方法中的示意图；

图18是本发明一个实施例提供的一种电子设备的示意图；

图19是本发明一个实施例提供的通风网络等效简化的装置的框图。

具体实施方式

以下结合具体实施方案和附图对本发明进行进一步的详细描述。其只意在详细阐述本发明的具体实施方案，并不对本发明产生任何限制，本发明的保护范围以权利要求书为准。

参照图2，本发明实施例提出一种通风网络等效简化的方法，包括：

步骤S001，获取通风网络，通风网络包括风道和风道节点；

步骤S002，检测风道的风阻，若找到无法检测风阻的风道，则以无法检测风阻的风道为中心向其两端延伸，确定将无法检测风阻的风道包围起来的最小范围的始节点和终节点；

步骤S003，根据风阻等效原则将始节点和终结点之间的风道进行简化。

通风网络是矿井下通风的系统，在步骤S001中，首先获取通风网络，通风网络通过实际对矿井下的风道进行检测得到。在通风网络中风道为通风的风道，风道节点为两个风道的连接处，风道的两个端点根据风流的方向分为起点和终点，风道按照风流的方向从左向右形成的网络为通风网络。

在步骤S002中，检测风道的风阻，可以通过风阻仪器对风道的风阻进行测量，当发现有无法测出风阻的风道时，说明此处的风道需要进行简化，那么以该无法测出风阻的风道为中心，向风道的两端进行延伸，从而确定将该风道包围起来的最小范围的始节点和终节点。以图3为例进行说明，在图3的通风网络中，风道④-⑤为无法获取风阻的风道，此时根据以风道④-⑤为中心，向风道的两端延伸，找到将风道包围起来的最小范围为③-⑧-⑥-⑦-③，该最小范围的始节点和终节点为③和⑥。图3中的R代表风阻。

可选地，也可以同时对不能测出风阻的多个风道进行选择将其包围起来的最小范围，如风道④-⑤、风道⑤-⑥和风道③-⑦都无法测出具体的风阻，所以找到将这三个风道包围起来的最小范围为③-⑧-⑥-⑦-③，该最小范围的始节点和终节点为③和⑥。

可选地，在测量风道的风阻时，可以对能够获取风阻的风道进行标识，通过对风道进行标识，能够方便记录不能测出风阻的风道。

在步骤S003中，根据风阻等效原则将始节点和终结点之间的风道进行简化。当已经找到需要进行简化的通风网络时，此时需要根据风阻等效原则，对需要进行简化的通风网络进行简化，一般地，可以选择通过对风道节点进行拟合的方式对通风网络进行简化。

本发明实施例中，通过使复杂通风网络中不能测得风阻的风道找到将其包围的最小范围的始节点和终节点的方式来简化通风网络，解决了现有技术中无法对包括多个进风节点、多个出风节点以及内部包括多个通风节点和风道的复杂通风网络进行简化的问题，使复杂的通风网络能够被正确的简化。

参照图4，本发明实施例提出一种通风网络等效简化的方法，包括：

步骤S401，获取通风网络，通风网络包括风道和风道节点。

步骤S402，检测风道的风阻，对能够检测到风阻的风道进行标记。

步骤S403，在以无法检测风阻的风道为中心向其两端延伸，确定将无法检测风阻的风道包围起来的最小范围的始节点和终节点之前，方法还包括：若判断无法检测风阻的风道为冗余风道，则将冗余风道删除。

找到无法检测风阻的风道，若判断无法检测风阻的风道为冗余风道，则将冗余风道删除。通过将冗余风道删除，使后续的简化过程更加便利。

步骤S404，对剩下无法检测风阻的风道，以无法检测风阻的风道为中心向其两端延伸，确定将无法检测风阻的风道包围起来的最小范围的始节点和终节点。

步骤S405，在根据风阻等效原则将始节点和终结点之间的风道进行拟合和简化之前，还包括：找到与始节点相连的两个以上入风节点和与终节点相连的两个以上出风节点。

步骤S406，根据风阻等效原则将始节点和终结点之间的风道进行简化包括：

计算始节点和终结点之间的风道的风阻，将始节点和终结点拟合为中间风道节点，将风阻分配到中间风道节点与出风节点之间的风道上，得到简化通风网络。

步骤S407，方法还包括：通过计算通风网络的风阻、风压或风量验证简化后的简化通风网络是否正确。

下面举例进行说明。

图3为复杂的通风网络，入风节点为2个，出风节点为3个，可选地，若当出风节点⑨、⑩和等效可以将三者虚拟为一个出风节点⑨，添加虚拟回风风道①-⑨，②-⑨，并赋予风量值分别为70和20。参照图5所示，利用软件管理程序赋予风量值分别为70和20。

通过网络解算得到各个风道的风量、风压情况如图6所示：⑥-⑨风道30015的风量为31.402，风压为29.5833，⑥-⑩风道30016的风量为27.195，风压为29.5833，⑥-风道30017的风量为31.402，风压为29.5833。同时，⑨-①的风压为41.624，⑨-②的风压为43.824。

将通风网络简化，将③-⑥区域范围内的点都简化为一个节点，使得整个通风网络的风压、风阻等效，将③-⑥区域范围内的风阻转移到⑥-⑨，⑥-⑩和⑥-中。图6经过风阻转移后变换为如图7所示，至此简化过程结束。

关于网络解算可以参照现有技术中的网络解算的方法。

下面验证简化的结果是否正确。

首先通过风阻来验证，求取⑥-⑨，⑥-⑩和⑥-中的风阻，通过给出①-⑥和②-⑥的风阻，⑨-①和⑨-②的风压，以及⑥-⑨，⑥-⑩和⑥-的风量来求解。如图8所示，解算得到⑥-⑨，⑥-⑩和⑥-的风阻为0.03277，0.04303和0.03227，如图9所示，根据本次解算，当①-⑥和②-⑥的风量为70和20的时候，⑨-①的风压和⑨-②的风压同样为41.624，43.824。所以是等效简化。

下面验证当风量发生变化，但使用等效风阻仍然为0.03277，0.04303，0.03227的时候，是否能够满足要求。当⑨-①的风量为100，⑨-②的风量为40，如图10所示，进行数据解算。进行数据解算后，结果如图11所示：⑥-⑨风道30015的风量为48.848，⑥-⑩风道30016的风量为42.304，⑥-风道30017的风量为48.848。⑨-①风道的风压为-97.0077，⑨-②风道的风压为-125.0077。

输入等效风阻解算，编辑数据如图12所示，通过数据解算后如图13所示，：⑥-⑨风道30015的风量为48.732，⑥-⑩风道30016的风量为42.529，⑥-风道30017的风量为48.739。⑨-①风压为-97.8447，⑨-②风压为-125.8447。

两者解算结果对比如下表所示：

对比项简化前简化后误差误差比例6-9风量48.84848.732-0.116-0.24％6-10风量42.30442.5290.2250.53％6-11风量48.84848.732-0.116-0.24％9-1风压-97.0077-97.8447-0.8370.86％9-2风压-125.0077-125.8447-0.8370.67％

总体误差比例不超过1％。

当⑨-①风道的风量为130，⑨-②风道的风量为40的时候编辑数据如图14所示，解算结果如图15所示，⑥-⑨风道30015的风量为59.316，⑥-⑩风道30016的风量为51.369，⑥-风道30017的风量为59.316。⑨-①风压为-147.3452，⑨-②风压为-161.5452。输入等效风阻解算，编辑数据如图16所示，通过数据解算后如图17所示：⑥-⑨风道30015的风量为59.177，⑥-⑩风道30016的风量为51.642，⑥-风道30017的风量为59.181。⑨-①风压为-148.5747，⑨-②风压为-162.7747。

两者解算结果对比如下表所示：

总体误差比例不超过1％。

通过简化后的等效对比可以得出，这种等效方法是可行的。对于图3所示的这类通风网络，我们不需要去逐个了解③-⑦，⑦-⑧，③-④，④-⑥，③-⑤，⑤-⑥，③-⑧，⑧-⑥和④-⑤各个风道的风阻，只需测量出⑥-⑨，⑥-⑩，⑥-的风量，测出①-⑨，②-⑨风压即可将③-⑥之间的内部风阻转移到⑥-⑨，⑥-⑩，⑥-中。不仅解决了风阻测定的问题，同时也解决了通风网络分析困难的问题。

参照图18，本发明还提出一种电子设备，包括：

至少一个处理器410；以及，

与所述至少一个处理器410通信连接的存储器420；其中，

所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：

获取通风网络，所述通风网络包括风道和风道节点；

检测风道的风阻，若找到无法检测风阻的风道，则以无法检测风阻的风道为中心向其两端延伸，确定将无法检测风阻的风道包围起来的最小范围的始节点和终节点；

根据风阻等效原则将所述始节点和所述终结点之间的风道进行简化。

电子设备还可以包括输入装置430和输出装置440。

此外，在所述根据风阻等效原则将所述始节点和所述终结点之间的风道进行简化之前，还包括：找到与所述始节点相连的两个以上入风节点和与所述终节点相连的两个以上出风节点。

此外，所述根据风阻等效原则将所述始节点和所述终结点之间的风道进行简化包括：

计算所述始节点和所述终结点之间的风道的风阻，将所述始节点和所述终结点拟合为中间风道节点，将风阻分配到所述中间风道节点与所述出风节点之间的风道上，得到简化通风网络。

此外，还包括：通过计算所述通风网络的风阻、风压或风量验证简化后的所述简化通风网络是否正确。

此外，在所述以无法检测风阻的风道为中心向其两端延伸，确定将无法检测风阻的风道包围起来的最小范围的始节点和终节点之前，还包括：若判断无法检测风阻的风道为冗余风道，则将冗余风道删除。

参照图19，本发明还提出一种通风网络等效简化的装置，包括：

获取模块501，用于获取通风网络，所述通风网络包括风道和风道节点；

确定模块502，用于检测风道的风阻，若找到无法检测风阻的风道，则以无法检测风阻的风道为中心向其两端延伸，确定将无法检测风阻的风道包围起来的最小范围的始节点和终节点；

简化模块503，用于根据风阻等效原则将所述始节点和所述终结点之间的风道进行简化。

以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。