[发明专利]一种煤矿通风参数智能化监测调控装置及其控制方法

摘要

一种煤矿通风参数智能化监测调控装置及其控制方法，由地面监控中心、工业以太网通信系统、地面风机变频监控系统和井下风网监控系统组成；地面监控中心由PLC控制器组成的中心站和服务器组成；工业以太网通信系统由光纤网络、以太网模块与交换机组成；风机变频监控系统由风机工况监测传感器、监控分站和变频控制组件组成；井下风网监控系统由通风与环境参数监测传感器、监控分站和通风设施监控装置组成。在系统应用中，需确定最小余数分支并监测其风量，分析风网结构特征建立元胞自动机模型，计算出最佳关联分支风阻调节方案；根据分支需风量迭代解算出风网总需风量，在风机特性曲线库中查找所需的运行频率，通过风网解算超前验证预期的调节结果。

主权项

1.一种煤矿风网参数监测及智能调控装置，其特征在于：包含地面监控中心、工业以太网通信系统、地面风机变频监控系统和井下风网监控系统；/n其中，井下风网监控系统，用于实时监测井下通风网络分支的环境参数和通风参数，对通风设施的状态进行监测与调控；/n地面风机变频监控系统，用于实时监测地面风机的运行工况参数，完成对风机运行频率的调控；/n工业以太网通信系统，用于将获取的井下通风网络分支的环境参数、井下通风网络分支的通风参数、风机的运行工况参数、通风设施的状态参数以及地面监控中心的控制指令进行传输；/n地面监控中心，用于实时监控整个煤矿风网网络的运行参数；/n所述井下风网监控系统包括井下监控分站、通风参数监测模块、环境参数采集模块和通风设施控制模块；/n井下监控分站，与地面监控中心通信，用于实时监测井下通风网络分支的环境参数和通风参数，对通风设施进行监控与调节；/n通风参数监测模块，用于实时监测井下通风网络分支的通风参数，所述通风参数包括风速、风压、空气密度和干湿空气温度；/n环境参数采集模块，用于实时监测井下通风网络分支的环境参数，所述环境参数包含CH₄浓度、CO浓度、O₂浓度、CO₂浓度和温度；/n通风设施控制模块，用于井下通风网络分通风设施的状态调节与控制；/n所述地面风机变频监控系统包含风机运行工况监测传感器、监控分站和变频控制组件，/n风机运行工况监测传感器，用于实时采集风机的运行工况参数；所述运行工况参数包括：风量、温度、大气压、负压、全压、差压、转速、轴温传感器，电流、电压、功率、效率；/n监控分站，用于实时监测风机的运行工况参数；/n变频控制组件，用于调控风机的运行频率；/n所述地面监控中心包含PLC控制器、以太网通信模块、通风参数显示终端和服务器；/n其中，通风参数显示终端，用于实时显示煤矿风网网络的运行参数；/nPLC控制器，用于对接收的整个煤矿风网网络的运行参数进行预处理；/n以太网通信模块，用于地面监控中心与工业以太网通信系统的数据传输；/n服务器，用于为用户提供服务；/n基于所述煤矿风网参数监测及智能调控装置的调控方法，具体包含如下步骤；/n步骤1，通过井下风网监控系统实时监测井下通风网络分支的环境参数和通风参数，并通过工业以太网通信系统传输给地面监控中心；/n步骤2，当井下风网监控系统监测井下通风网络分支的环境参数和通风参数异常时，则将异常分支的环境参数、通风参数传输至地面监控中心，并发出报警；/n步骤3，地面监控中心根据井下异常分支的环境参数和通风参数，通过分析确定最小余数分支，计算出通风系统排除异常的调控方案；同时，服务器运用数据库中预置的通风模型和监测的通风参数进行通风网络的迭代解算与风网分支通风的安全性检验，实现调节方案的超前模拟，仿真验证拟定的调节方案，保障调节过程的安全；/n通风系统排除异常的调控方案具体如下：/n步骤3.1，若选择对井下通风网络分支进行调节：服务器则根据通风网络结构特征建立元胞自动机模型，根据异常分支在井下通风网络中的逻辑关系，计算出最佳的调节分支，并确定分支的可调度，经过服务器对调节方案进行超前模拟和安全性检验后，服务器将调节命令发送给井下监控分站；井下监控分站执行关键通风设施的调节，同时，服务器实时监测通风网络关联分支调节的过程并实时在通风参数显示终端显示各种通风参数，直至通风异常排除；/n步骤3.2，若选择对地面风机运行频率进行调节时：地面监控中心的服务器根据通风异常情况预测需风量后，具体采用随动调风法和曲线查找法完成调频；/n其中，随动调风法根据需风量与风机运行频率间的关系得到风机运行频率，实时调节风机频率，实现井下分支需风量与风机调频的耦合；/n曲线查找法通过网络解算获取满足需风量的风机特性曲线，并在风机特性曲线库中快速查找，从而得到风机的调节频率；/n经过服务器对调节方案进行超前模拟和安全性检验后，服务器将调节命令发送给风机监控分站；风机监控分站执行风机运行频率的调节，同时，服务器实时监测通风网络关联分支调节的过程并实时在终端显示各种通风参数，直至通风异常排除；/n步骤3.3，若选用对井下通风网络分支和对地面风机运行频率的联合调节；先将地面风机运行频率增至50HZ，若无法达到需风量的要求，再结合对井下通风网络分支进行调节；通过地面监控中心进行通风参数的检测与判读，直至通风异常排除。/n