本發(fā)明屬于礦井通風(fēng)，尤其涉及基于葉片角度-風(fēng)阻特性曲線的百葉式風(fēng)窗過風(fēng)量調(diào)控方法。

背景技術(shù)：

1、風(fēng)窗作為礦井主要通風(fēng)構(gòu)筑物之一，在通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量調(diào)控方面起到關(guān)鍵作用。隨著智能化礦山建設(shè)進(jìn)度的加快，各種遠(yuǎn)程控制風(fēng)窗逐漸被各大礦山企業(yè)采用，通過配套安裝攝像儀、顯示屏及風(fēng)窗過風(fēng)量監(jiān)測設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)風(fēng)窗遠(yuǎn)程監(jiān)測調(diào)控，大幅提升了通風(fēng)系統(tǒng)集中管控效率。

2、目前煤礦比較普遍的風(fēng)窗過風(fēng)量調(diào)控方法為風(fēng)窗前安裝風(fēng)速傳感器，根據(jù)風(fēng)速傳感器上傳數(shù)據(jù)計(jì)算實(shí)時(shí)過風(fēng)量，再通過遠(yuǎn)程控制風(fēng)窗開啟面積進(jìn)行風(fēng)窗過風(fēng)量監(jiān)測與調(diào)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程風(fēng)量調(diào)控的目的。但在實(shí)際應(yīng)用中，雖然風(fēng)速傳感器滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的精度要求，但風(fēng)速傳感器受風(fēng)流擾動(dòng)、粉塵等因素影響，計(jì)算得出的風(fēng)窗過風(fēng)量數(shù)據(jù)波動(dòng)較大，這對系統(tǒng)的監(jiān)測與調(diào)控工作產(chǎn)生了不利影響。發(fā)明專利cn113236335a公開礦用百葉式連續(xù)調(diào)節(jié)風(fēng)窗及分支風(fēng)量的pid調(diào)控方法，通過差壓傳感器反演計(jì)算的風(fēng)量進(jìn)行負(fù)反饋調(diào)控葉片，反復(fù)調(diào)節(jié)直至逼近目標(biāo)過風(fēng)量。每次采取的葉片角度調(diào)節(jié)量則需根據(jù)算法進(jìn)行優(yōu)化，并且對于不同風(fēng)窗還需單獨(dú)設(shè)置單次調(diào)節(jié)量。但是，葉片角度調(diào)節(jié)后，由于風(fēng)窗過風(fēng)面積、風(fēng)窗區(qū)域等效風(fēng)阻隨之改變，使得壓力傳感器監(jiān)測值產(chǎn)生波動(dòng)，需待一定反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)穩(wěn)定后再將壓力監(jiān)測值反饋給pid控制器執(zhí)行下一次調(diào)節(jié)，由此反復(fù)調(diào)節(jié)的時(shí)間相對較長。再者，此專利技術(shù)方案中測定壓差的方式是需先在參數(shù)測定區(qū)域安裝壓力傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，再將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綁翰顐鞲衅鬟M(jìn)行壓差計(jì)算。但在煤礦井下實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于可調(diào)節(jié)風(fēng)窗大多安裝在采煤工作面回風(fēng)巷、掘進(jìn)工作面回風(fēng)巷或采區(qū)主要進(jìn)回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷之間，使得安裝區(qū)域風(fēng)流擾動(dòng)、粉塵濃度、空氣濕度較高。因此，較差的空氣環(huán)境對壓力傳感器精度、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性和安裝后期設(shè)備維護(hù)等方面均有不利影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有礦井風(fēng)窗的調(diào)控過程主要采用風(fēng)速傳感器或連接壓力傳感器的壓差傳感器，但風(fēng)速傳感器、壓力傳感器易受風(fēng)流擾動(dòng)和粉塵等環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致計(jì)算出的風(fēng)窗過風(fēng)量數(shù)據(jù)波動(dòng)較大，降低風(fēng)窗遠(yuǎn)程監(jiān)測調(diào)控準(zhǔn)確度，且系統(tǒng)調(diào)控時(shí)間較長。

2、因此，本發(fā)明的目的在于提供一種精準(zhǔn)調(diào)控百葉式風(fēng)窗過風(fēng)量調(diào)控方法。

3、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

4、首先，通過對所需調(diào)控風(fēng)窗區(qū)域的通風(fēng)參數(shù)測定擬合構(gòu)建葉片角度-風(fēng)阻特性曲線和葉片角度-風(fēng)窗過風(fēng)量預(yù)測曲線，根據(jù)葉片角度-風(fēng)阻特性曲線及巷道壓差得出風(fēng)窗實(shí)時(shí)過風(fēng)量；其次，設(shè)置目標(biāo)風(fēng)量及目標(biāo)風(fēng)量誤差閾值，根據(jù)目標(biāo)風(fēng)量利用葉片角度-風(fēng)窗過風(fēng)量預(yù)測曲線初次調(diào)控葉片角度；最后，計(jì)算風(fēng)量調(diào)控誤差，利用其風(fēng)量誤差閾值之間關(guān)系啟動(dòng)風(fēng)窗過風(fēng)量等值調(diào)控流程對葉片角度進(jìn)行調(diào)控，如此重復(fù)調(diào)控葉片角度直至風(fēng)窗過風(fēng)量等值調(diào)控流程結(jié)束。

5、本技術(shù)方案調(diào)控風(fēng)窗葉片方法的有益效果在于：

6、由于構(gòu)建了葉片角度-等效風(fēng)阻特性曲線、葉片角度-風(fēng)窗過風(fēng)量預(yù)測曲線，使得測算出的風(fēng)窗實(shí)時(shí)過風(fēng)量更為精準(zhǔn)；可在確定目標(biāo)過風(fēng)量后進(jìn)行初步判斷達(dá)到目標(biāo)過風(fēng)量所需葉片角度范圍，其后再執(zhí)行微調(diào)，可大幅縮短風(fēng)量調(diào)控時(shí)間；且構(gòu)建風(fēng)量預(yù)測曲線便于使用者直觀掌握風(fēng)窗調(diào)控能力及風(fēng)量調(diào)節(jié)范圍，為礦井通風(fēng)系統(tǒng)區(qū)域風(fēng)量精準(zhǔn)調(diào)控提供快速有效手段。

7、本發(fā)明還利用了壓差傳感器測得測定巷道壓差，避免了由于風(fēng)速傳感器的風(fēng)速傳感元件積塵而降低的風(fēng)速監(jiān)測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的風(fēng)險(xiǎn)；以及風(fēng)速傳感器的風(fēng)速傳感元件受風(fēng)流擾動(dòng)所帶來的不利因素，從而提升了巷道壓差測量的精確性，而且也便于采集設(shè)備的日常使用與維護(hù)。

8、本發(fā)明還在壓差傳感器上外接壓差參數(shù)采集氣管用于采集氣管端口的環(huán)境壓差參數(shù)，可降低風(fēng)速監(jiān)測過程中的監(jiān)測數(shù)據(jù)波動(dòng)大、不穩(wěn)定等現(xiàn)象；且這種壓差采集方式相較于連接壓力傳感器的壓差傳感器采集方式，克服了在連續(xù)調(diào)節(jié)風(fēng)窗葉片時(shí)，由于壓力傳感器監(jiān)測值產(chǎn)生波動(dòng)，需一定反應(yīng)時(shí)間待穩(wěn)定數(shù)據(jù)后再傳輸所造成的調(diào)節(jié)的時(shí)間過長問題。

9、本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書來實(shí)現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.基于葉片角度-風(fēng)阻特性曲線的百葉式風(fēng)窗過風(fēng)量調(diào)控方法，其特征在于包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于葉片角度-風(fēng)阻特性曲線的百葉式風(fēng)窗過風(fēng)量調(diào)控方法，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于葉片角度-風(fēng)阻特性曲線的百葉式風(fēng)窗過風(fēng)量調(diào)控方法，其特征在于：所述風(fēng)窗過風(fēng)量等值調(diào)控流程，具體為：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于葉片角度-風(fēng)阻特性曲線的百葉式風(fēng)窗過風(fēng)量調(diào)控方法，其特征在于：所述葉片角度-風(fēng)阻特性曲線ri＝f(θi)、所述葉片角度-風(fēng)窗過風(fēng)量預(yù)測曲線qi＝f(θi)采用以下方式實(shí)現(xiàn)：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于葉片角度-風(fēng)阻特性曲線的百葉式風(fēng)窗過風(fēng)量調(diào)控方法，其特征在于：所述巷道壓差△hj為壓差傳感器(5)測得，壓差傳感器(5)安裝在風(fēng)窗進(jìn)風(fēng)側(cè)的巷幫上，壓差傳感器(5)外接兩根壓差參數(shù)采集氣管，壓差參數(shù)采集氣管兩端口分別延伸至風(fēng)窗的進(jìn)風(fēng)側(cè)與回風(fēng)側(cè)；進(jìn)風(fēng)側(cè)壓差參數(shù)采集氣管端口(7)延伸至進(jìn)風(fēng)側(cè)參數(shù)測定截面a的平均風(fēng)速線處；回風(fēng)側(cè)壓差參數(shù)采集氣管端口(8)延伸至回風(fēng)側(cè)參數(shù)測定截面b的平均風(fēng)速線處。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于葉片角度-風(fēng)阻特性曲線的百葉式風(fēng)窗過風(fēng)量調(diào)控方法，其特征在于：θi為90°時(shí)，所述風(fēng)窗目標(biāo)過風(fēng)量q0為最大值，即q0max＝qθi＝90°；風(fēng)窗安裝位置若為煤巷時(shí)，目標(biāo)過風(fēng)量q0最小值為q0min＝0.25×min{sa，sb}；風(fēng)窗安裝位置若為巖巷時(shí)，目標(biāo)過風(fēng)量q0最小值為q0min＝0.15×min{sa，sb}，其中，sa為進(jìn)風(fēng)側(cè)參數(shù)測定截面a的面積，sb回風(fēng)側(cè)參數(shù)測定截面b的面積。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于葉片角度-風(fēng)阻特性曲線的百葉式風(fēng)窗過風(fēng)量調(diào)控方法，其特征在于：所述風(fēng)量誤差閾值δ0＝5％。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于葉片角度-風(fēng)阻特性曲線的百葉式風(fēng)窗過風(fēng)量調(diào)控方法，其特征在于：所述風(fēng)窗過風(fēng)量等值調(diào)控流程中，每次調(diào)節(jié)葉片的角度量k＝1°。

9.一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于：所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1～8中任意一項(xiàng)所述方法。

10.基于葉片角度-風(fēng)阻特性曲線的百葉式風(fēng)窗過風(fēng)量調(diào)控裝置，包括第一計(jì)算模塊、第二計(jì)算模塊、第一調(diào)節(jié)模塊以及第二調(diào)節(jié)模塊，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及基于葉片角度?風(fēng)阻特性曲線的百葉式風(fēng)窗過風(fēng)量調(diào)控方法，具體涉及礦井通風(fēng)技術(shù)領(lǐng)域。首先，通過對風(fēng)窗區(qū)域的通風(fēng)參數(shù)擬合構(gòu)建葉片角度?風(fēng)阻特性曲線和葉片角度－風(fēng)窗過風(fēng)量預(yù)測曲線，根據(jù)葉片角度?風(fēng)阻特性曲線及巷道壓差得出風(fēng)窗實(shí)時(shí)過風(fēng)量；其次，設(shè)置目標(biāo)風(fēng)量及目標(biāo)風(fēng)量誤差閾值，根據(jù)目標(biāo)風(fēng)量利用葉片角度?風(fēng)窗過風(fēng)量預(yù)測曲線初次調(diào)控葉片角度；最后，利用風(fēng)量調(diào)控誤差與風(fēng)量誤差閾值之間關(guān)系啟動(dòng)風(fēng)窗過風(fēng)量等值調(diào)控流程，反復(fù)調(diào)控葉片角度直至所需過風(fēng)量，等值調(diào)控流程結(jié)束。由此，礦井巷道風(fēng)量實(shí)現(xiàn)了精確智能調(diào)控，確保了用風(fēng)地點(diǎn)所需風(fēng)量的準(zhǔn)確供應(yīng)，為智能通風(fēng)系統(tǒng)的構(gòu)建提供了精確的風(fēng)量調(diào)控方法以及執(zhí)行裝置。

技術(shù)研發(fā)人員：陳書鵬,姚亞虎,梁軍,劉哲,和樹棟,王潔琛,趙吉玉,韓超,張浩,嚴(yán)顧鑫,許昊宇,劉飛,葛軍,劉雨佩,張習(xí)軍,董浩民,胡育鵬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2