[发明专利]井下矿山智能排水方法

说明书

本发明公开了一种井下矿山智能排水方法，根据现场水位，对泵站排水所耗电量进行预测，以降低用电费用为目标对各级泵站进行调度调整。上下级泵站之间通过网络进行通讯连接。排水时，针对最底层的泵站和除最底层泵站之外的区域泵站采取不同的控制措施；如果只有单级泵站，则直接采用最底层的泵站的控制策略。本发明结合能源消耗和现场水位等数据，实现对用电量的预测，通过预测做出调度计划指令，实现地下水位的平衡协调控制，达到最大程度的削峰填谷的目的，既避免了溢流，同时也降低了用电的消耗。

技术领域

本发明涉及矿山井下排水方法。

背景技术

矿山今夏各泵站之间按照地势低到高的特点逐级提升，各泵站之间并不是孤立的，而是通过排放管道联系在一起。地下水从最底层泵站(称为最上级泵站)逐级提升到地面，最底层泵站含有至少一个下级泵站。

泵站的进水来源广泛，进水量随人为、自然等因素影响大，进水中很多是充填材料中的浑水，充填时间和水量都不可控制。进水管数目不同，各进水管的进水流量实时变化。每座泵站与至少一座泵站存在级联关系，各级联泵站之间排水相互制约。当某一级泵站流量控制出现问题，直接影响到与之级联的上下级泵站地下水的排放。因此地下水排水系统流量控制所面临的问题主要包括以下几个方面：

1)现有技术主要以单一泵站为控制中心，采用恒速排水的方式，当进水流量较小时，开单台机泵处于开启状态，当进水流量高于一定值时，机泵处于多台泵全速开启运行状态，灵活性差，能耗高。

2)各级泵站之间排水相互协调性差，很难做到流进量等于排出量，无法针对各泵站不同的排水能力及纳容能力协调控制排水量。上级泵站进水量很大，水位上涨很快的情况下，下级泵站的控制器不能及时做出控制决策，将水池的水位下调来增加纳容，导致上级泵站的地下水排不出去，容易造成溢出。

3)缺乏对系统综合优化调度及相应智能决策的研究，由于地下矿井地域分布广泛，在不同时刻，水量状况不同；泵站之间的关联输入流量不同，且管道时滞大小也不同；不合理的流量调度容易造成泵站进水量超负荷，引发溢流。

由此可见，目前的排水系统主要存在无法避免溢流和用电消耗较高的问题。

发明内容

本发明提出了一种井下矿山智能排水方法，其目的是：(1)针对各级泵站之间的排水进行协调，避免溢流；(2)降低排水用电的消耗。

本发明技术方案如下：

一种井下矿山智能排水方法，根据现场水位，对泵站排水所耗电量进行预测，以降低用电费用为目标对各级泵站进行调度调整。

作为本方法的进一步改进：上下级泵站之间通过网络进行通讯连接；运行过程中，各级泵站的控制器通过网络获取上下级泵站的现场数据，该现场数据包括当前实际水位、当前目标水位、机泵数量和机泵工作状态；

各级泵站的控制器还通过网络获取不同时段的电价数据。

作为本方法的进一步改进：排水时，针对最底层的泵站和除最底层泵站之外的区域泵站采取不同的控制措施；如果只有单级泵站，则直接采用最底层的泵站的控制策略。

作为本方法的进一步改进：对于最底层泵站的排水策略方程式为：

γq_in＝αq_n+βq_f；

式中，γ为进水量系数；q_in为该泵站的最大进水量，q_n为机泵运行在工频状态下的排水量，q_f为机泵运行在变频状态下的排水量；α表示运行在工频状态下的机泵的台数，β表示运行在变频状态下的机泵的台数；

α和β为控制参数，为正整数；通过调节α和β，满足地下水不溢出以及变频调速实现节能的要求。