CN114609963B - 一种抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统，包括n个抽采管路、第一抽采干管、第二抽采干管、多个第一抽采支管、多个第二抽采支管及控制系统。本发明同时提供了一种抽采管网数据智能采集与负压分配调控方法，采用所述抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统实现。本发明通过设置第一抽采干管与第二抽采干管，并通过PLC控制柜远程控制各抽采管路的各第一电子阀、第二电子阀和第三电子阀的导通状态实现对各抽采管路瓦斯抽采参数循环采集监测，并对各抽采管路负压进行合理分配控制，具有精细化计量、自动化程度高、可智能调控、所需多参数测量系统少、装置简单、易于操作优点，降低了劳动强度，提高了计量精度，适于推广应用。

Description

一种抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统及方法

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯抽采技术领域，特别涉及一种抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统及方法。

背景技术

煤矿瓦斯抽采是瓦斯治理的最有效手段之一，瓦斯抽采达标后开采煤炭是保障矿井安全生产的“治本之举”，而评价抽采达标最重要的依据就是准确可靠的瓦斯抽采计量。煤矿瓦斯抽采管网监测系统是瓦斯抽采计量的主要工具，通过对矿井抽采管道的瓦斯浓度、流量、温度和压力等参数的实时监测，获取瓦斯抽采计量信息，实现煤层瓦斯抽采效果和抽采达标的评价、分析。瓦斯抽采计量最重要的是瓦斯浓度、流量的监测，它直接决定瓦斯抽采达标评价的准确性。

目前瓦斯抽采计量手段大多通过抽采总管路安装瓦斯浓度、流量、温度和负压等传感器，对工作面整条顺槽瓦斯抽采参数进行总体监测，并通过巡检工人轮班巡检的方式，对各钻孔抽采情况进行人工监测，由于各工作面顺槽较长(一般大于1000米)，抽采钻孔数量繁多(顺槽抽采钻孔数量一般大于500个)，严重增加了巡检工人劳动强度，近年来出现了巡检工人招工难的现象，除此之外，由于各抽采钻孔参数均在不断发生变化，人工巡检的瞬时数据仅能为计量提供参考，并发现无效钻孔，无法实现对抽采数据的精细化采集监测。若采用在各抽采钻孔均连接多参数传感器的方式进行监测计量，由于需要同时计量瓦斯浓度、流量、温度、负压等多项参数，多参数传感器造价较高，存在无法推广使用的问题。

现有技术中，如专利申请号为201921233148.4，名称为多孔联抽单孔瓦斯抽采参数自动巡回分检装置的专利，采用通过在外部容器抽采管段上安装电磁三通阀的方式，实现第二抽采支管数据精细化采集，然而由于电磁三通阀体积较大，多个电磁三通阀造成外部容器体积过大，不适于巷道狭小空间，且安装困难，除此之外仅具备第二抽采支管的开关控制，无法对第二抽采支管的负压分配进行调节；特别对于回采工作面预抽钻孔，由于钻孔大多采用等间距布置方式(一般钻孔间距大于2米)，采用外部容器汇总的结构方式，连接的第二抽采支管有限，且较难集中，极大增加了系统的复杂程度，且不易回收，使用的传感器测量系统仍然较多，成本较高，故而无法推广应用；

为解决上述问题，急需一种抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统及方法，实现瓦斯抽采数据的精细化、自动化采集与监测计量。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统及方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统，包括n个抽采管路、第一抽采干管、第二抽采干管、多个第一抽采支管、多个第二抽采支管及控制系统；

所述第一抽采干管和第二抽采干管平行布置，在第一抽采干管上设有多个第一抽采支管，在第二抽采干管上设有多个第二抽采支管；在每个第一抽采支管上均设有第一电子阀，且在每个第二抽采支管上设有第二电子阀；第二抽采干管一端封闭，另一端与第一抽采干管相连通，在第二抽采干管上设有多个用于封堵第二抽采干管的第三电子阀，且在第二抽采干管上设有多参数测定系统，第一电子阀、第二电子阀、第三电子阀及多参数测定系统均与控制系统相连接；

n个抽采管路的底端分别直接与一个第一抽采支管相连通，每个抽采管路的侧端分别与一个第二抽采支管相连通；

或者将所述n个抽采管路划分成m个抽采管路单元，每个抽采管路单元中的抽采管路底端与汇总管组件相连通，每个汇总管组件底端与一个第一抽采支管相连通，每个汇总管组件侧端与一个第二抽采支管相连通。

进一步地，所述汇总管组件包括汇总管、连接管和汇总支管，所述汇总管的内部为空腔，在所述汇总管的上端开设有多个开孔，在每个开孔处向上延伸设有用于与抽采管路相连通的连接管，在所述汇总管的下端设有与汇总管相垂直的汇总支管，汇总支管顶端与汇总管内部空腔相连通，汇总支管底端与第一抽采支管相连通。

进一步地，所述第一电子阀的开度可通过控制系统进行控制。

进一步地，在位于每两个相邻的第二抽采支管之间的第二抽采干管上分别设有一个第三电子阀。

进一步地，所述多参数测定系统包括管道流量传感器、瓦斯浓度传感器、负压传感器和温度传感器，管道流量传感器实现对第二抽采干管的管道流量进行测量、瓦斯浓度传感器实现对第二抽采干管的瓦斯浓度进行测量、负压传感器实现对第二抽采干管的负压进行测量、温度传感器实现对第二抽采干管的温度进行测量，多参数测定系统实时显示测量数据并反馈至控制系统。

进一步地，所述第一抽采干管与抽采泵站系统相连，管内为负压状态。

进一步地，所述控制系统包括PLC控制柜、井下网络交换机、井下环网、地面网络交换机、远端PC主机监测平台和调度室，所述PLC控制柜与井下网络交换机相连，井下网络交换机、井下环网、地面网络交换机、远端PC主机监测平台依次通过网线串接，地面网络交换机、远端PC主机监测平台置于调度室内，所述PLC控制柜分别与第一电子阀、第二电子阀、第三电子阀及多参数测定系统通过485通讯或无线的方式实现数据传输。

本发明同时提供一种抽采管网数据智能采集与负压分配调控方法，采用所述抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统实现，当n个抽采管路的底端分别直接与一个第一抽采支管相连通时，具体包括以下步骤：

步骤一：将n个抽采管路1按照从左到右的顺序依次编号为L1、L2、L3……Ln，施工各抽采钻孔封孔完毕后，将各抽采钻孔管路与抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统中的每个抽采管路相连；

步骤二：通过控制系统设置第一电子阀的初始状态为全开状态、各第二电子阀初始状态为关闭状态；此时各抽采管路处于非抽采数据测量状态；

步骤三：准备对各抽采管路进行巡检时，通过远端PC主机监测平台或PLC控制柜按钮操作下达指令，指令通过远端PC主机监测平台、地面网络交换机、井下环网、井下网络交换机、PLC控制柜至各第一电子阀、第二电子阀和第三电子阀，依次将L1、L2、L3……Ln抽采管路调至测定状态进行往复循环；

进而通过多参数测定系统循环测定各抽采管路流经第二抽采干管的瓦斯相关参数，多参数测定系统实时显示各参数的同时将数据信息通过PLC控制柜、井下网络交换机、井下环网、地面网络交换机传输至远端PC主机监测平台，从而实现对各抽采管路的巡检、监测与数据存储；

步骤四：准备对某个抽采管路抽检时，通过远端PC主机监测平台或PLC控制柜输入准备检查的抽采管路的编号，进而按钮操作下达指令，将对应编号抽采管路调至测定状态，从而实现对某个抽采管路的精细化抽检；

步骤五：当巡检或抽检测的某个抽采管路的抽采负压多次测定结果平均值减去其他所有抽采管路抽采负压多次测定结果的平均值的差值大于设定临界值P1时，远端PC主机监测平台发出报警；可通过控制系统将该抽采管路上的第一电子阀的初始状态开度调小，达到负压的均衡分配；

步骤六：当巡检或抽检测的某个抽采管路的瓦斯浓度多次测定结果平均值小于设定临界值C1时，远端PC主机监测平台发出报警；可通过控制系统将该抽采管路上的第一电子阀的初始状态开度调小或关闭，减小负压损耗；

步骤七：当某个抽采管路的抽采数据统计结果达到抽采标准或接近抽采标准后，可设置该抽采管路的第一电子阀的初始状态开度调小或关闭，降低该抽采管路的负压损耗，从而增大其他抽采管路的抽采负压分配。

进一步地，所述步骤三中的L1、L2、L3……Ln抽采管路的测定状态具体为：

当L1抽采管路处于测定状态时，与其相连的第一抽采支管上的第一电子阀关闭，与该抽采管路相连的第二抽采支管上的第二电子阀开启，其他非当前测定抽采管路上的第二电子阀全部关闭，所有的第三电子阀全部开启；多参数测定系统仅通过第二抽采干管与L1抽采管路上的第一抽采支管导通，与其他第一抽采支管不导通，进而测定该抽采管路的抽采数据，该抽采管路进入测定状态；

当L2～Ln抽采管路处于测定状态时，与当前测定抽采管路相连的第一抽采支管上的第一电子阀关闭，与其相连的第二抽采支管上的第二电子阀开启，其他非当前测定抽采管路上的第二电子阀全部关闭，位于当前测定抽采管路左侧最近的第三电子阀关闭，其他的第三电子阀全部开启，多参数测定系统仅测定当前测定抽采管路的抽采数据，当前测定抽采管路进入测定状态。

本发明同时提供一种抽采管网数据智能采集与负压分配调控方法，采用所述抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统实现，当所述n个抽采管路划分成m个抽采管路单元时，具体包括以下步骤：

步骤一：将抽采区域按照一定长度或煤层赋存特点将n个抽采管路划分为m个抽采管路单元，将各抽采管路单元依次编号为N1单元、N2单元、N3单元……Nm单元，施工各抽采钻孔封孔完毕后，将各抽采钻孔管路与每个抽采管路单元中的抽采管路相连通；

步骤二：通过控制系统设置各第一电子阀初始状态为全部开启状态、各第二电子阀初始状态为全部关闭状态；此时各单元处于非抽采数据测量状态；

步骤三：准备对各抽采管路单元抽采数据进行巡检时，通过远端PC主机监测平台或PLC控制柜按钮操作下达指令，指令通过远端PC主机监测平台、地面网络交换机、井下环网、井下网络交换机、PLC控制柜至各电子阀，依次将各抽采管路单元调至测定状态进行循环，进而通过多参数测定系统测定流经第二抽采干管的瓦斯相关参数，多参数测定系统实时显示各参数的同时将数据信息通过PLC控制柜、井下网络交换机、井下环网、地面网络交换机传输至远端PC主机监测平台，从而实现对各抽采管路单元的精细化巡检、监测与数据存储；

步骤四：准备对某个抽采管路单元抽检时，通过远端PC主机监测平台或PLC控制柜输入准备检查的抽采管路单元编号，进而按钮操作下达指令，将对应抽采管路单元调至测定状态，从而实现对抽采管路单元抽采数据的精细化抽检；

步骤五：当巡检或抽检发现某个抽采管路单元的抽采负压多次测定结果平均值减去其他所有抽采管路单元的抽采负压多次测定结果的平均值的差值大于设定临界值W1时，远端PC主机监测平台发出报警；通过控制系统将该抽采管路单元上的第一电子阀的初始状态开度调小，达到负压的均衡分配；

步骤六：当巡检或抽检发现某个抽采管路单元的瓦斯浓度多次测定结果平均值小于设定临界值C2时，远端PC主机监测平台发出报警；通过控制系统将该单元第一电子阀的初始状态开度调小或关闭，减小负压损耗；

步骤七：当某个抽采管路单元抽采数据统计结果达到抽采标准或接近抽采标准后，可设置该单元的第一电子阀初始状态开度调小或关闭，降低该抽采管路单元负压损耗，从而增大其他抽采管路单元抽采负压分配。

进一步地，所述步骤三中的各抽采管路单元的测定状态具体为：

当N1单元处于测定状态时，与其相连的第一抽采支管上的第一电子阀关闭，与该抽采管路单元相连的第二抽采支管上的第二电子阀开启，其他非当前测定抽采管路单元上的第二电子阀全部关闭，所有的第三电子阀全部开启；多参数测定系统仅通过第二抽采干管与N1单元上的汇总管组件连接的第一抽采支管导通，与其他第一抽采支管不导通，进而测定该抽采管路单元的抽采数据，该抽采管路单元进入测定状态；

当抽采管路单元的N2单元～Nm单元处于测定状态时，与当前测定抽采管路单元上的汇总管组件连接的第一抽采支管上的第一电子阀关闭，与其相连的第二抽采支管上的第二电子阀开启，其他非当前测定抽采管路单元上的第二电子阀全部关闭，位于当前测定抽采管路单元左侧最近的第三电子阀关闭，其他的第三电子阀全部开启，多参数测定系统仅测定当前测定抽采管路单元的抽采数据，当前测定抽采管路单元进入测定状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明通过设置第一抽采干管与第二抽采干管，并通过PLC控制柜远程控制各第一电子阀、第二电子阀和第三电子阀的导通状态实现对各抽采管路瓦斯抽采参数循环采集监测，并对各抽采管路负压进行合理分配控制，很好地解决了现有技术存在的问题。可以实现对工作面整条顺槽瓦斯抽采参数进行总体监测，本系统可应用在抽采钻孔数量大于500个，工作面顺槽长度大于1000米的煤矿瓦斯抽采工作，具有精细化计量、自动化程度高、可智能调控、所需多参数测量系统少、适用于巷道狭小空间、装置简单、易于操作优点，降低了劳动强度，提高了计量精度，适于推广应用。

附图说明

图1为本发明实施例1的抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统结构示意图；

图2为本发明实施例3的抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统结构示意图；

图3为本发明的控制系统控制原理图；

图中：1、抽采管路；2、第一抽采干管；3、第二抽采干管；301、第三电子阀；4、第一抽采支管；401、第一电子阀；5、第二抽采支管；501、第二电子阀；6、多参数测定系统；7、PLC控制柜；8、井下网络交换机；9、井下环网；10、地面网络交换机；11、远端PC主机监测平台；12、调度室；13、汇总管组件；1301、汇总管；1302、连接管；1303、汇总支管；100、抽采管路单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施条例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1和图3，一种抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统，包括n个抽采管路1、第一抽采干管2、第二抽采干管3、多个第一抽采支管4、多个第二抽采支管5及控制系统；n的数量为500个以上；

所述第一抽采干管2和第二抽采干管3平行布置，在第一抽采干管2上设有多个第一抽采支管4，在第二抽采干管3上设有多个第二抽采支管5；在每个第一抽采支管4上均设有第一电子阀401，且在每个第二抽采支管5上设有第二电子阀501；第二抽采干管3一端封闭，另一端与第一抽采干管2相连通，在第二抽采干管3上设有多个用于封堵第二抽采干管3的第三电子阀301，且在第二抽采干管3上设有多参数测定系统6，第一电子阀401、第二电子阀501、第三电子阀301及多参数测定系统6均与控制系统相连接。

n个抽采管路1的底端分别直接与一个第一抽采支管4相连通，每个抽采管路1的侧端分别与一个第二抽采支管5相连通。

所述第一电子阀401的开度可通过控制系统进行控制。

在位于每两个相邻的第二抽采支管5之间的第二抽采干管3上分别设有一个第三电子阀301。

所述多参数测定系统6包括管道流量传感器、瓦斯浓度传感器、负压传感器和温度传感器，管道流量传感器实现对第二抽采干管3的管道流量进行测量、瓦斯浓度传感器实现对第二抽采干管3的瓦斯浓度进行测量、负压传感器实现对第二抽采干管3的负压进行测量、温度传感器实现对第二抽采干管3的温度进行测量，多参数测定系统实时显示测量数据并反馈至控制系统。

所述第一抽采干管2与抽采泵站系统相连，管内为负压状态。

所述控制系统包括PLC控制柜7、井下网络交换机8、井下环网9、地面网络交换机10、远端PC主机监测平台11和调度室12，所述PLC控制柜7与井下网络交换机8相连，井下网络交换机8、井下环网9、地面网络交换机10、远端PC主机监测平台11依次通过网线串接，地面网络交换机10、远端PC主机监测平台11置于调度室12内，所述PLC控制柜7分别与第一电子阀401、第二电子阀501、第三电子阀301及多参数测定系统6通过485通讯或无线的方式实现数据传输。通过PLC控制柜7实现对开度可控的第一电子阀401的阀门开度控制以及对第二电子阀501及第三电子阀301的开关状态控制；第一电子阀401开度大小决定了各抽采管路1抽采流量的大小，进而决定了各抽采管路1的负压分配情况，当第一电子阀401开度较大时，该抽采管路1的流量越大，负压损失越大，开度越小，该抽采管路1的流量越小，负压损失越小；

实施例2

参照图1和图3，一种抽采管网数据智能采集与负压分配调控方法，采用实施例1的所述抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统实现，具体包括以下步骤：

步骤一：将n个抽采管路1按照从左到右的顺序依次编号为L1、L2、L3……Ln，施工各抽采钻孔封孔完毕后，将各抽采钻孔管路与抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统中的每个抽采管路1相连；

步骤二：通过控制系统设置第一电子阀401的初始状态为全开状态、各第二电子阀501初始状态为关闭状态；此时各抽采管路1处于非抽采数据测量状态；

步骤三：准备对各抽采管路1进行巡检时，通过远端PC主机监测平台11或PLC控制柜7按钮操作下达指令，指令通过远端PC主机监测平台11、地面网络交换机10、井下环网9、井下网络交换机8、PLC控制柜7至各第一电子阀401、第二电子阀501和第三电子阀301，依次将L1、L2、L3……Ln抽采管路1调至测定状态进行往复循环；

当L1抽采管路1处于测定状态时，与其相连的第一抽采支管4上的第一电子阀401关闭，与该抽采管路1相连的第二抽采支管5上的第二电子阀501开启，所有的第三电子阀301全部开启；多参数测定系统6仅通过第二抽采干管3与L1抽采管路1上的第一抽采支管4导通，与其他编号的第一抽采支管4不导通，进而测定该抽采管路1的抽采数据，该抽采管路1进入测定状态；

当L2～Ln抽采管路1处于测定状态时，与当前测定抽采管路1相连的第一抽采支管4上的第一电子阀401关闭，与其相连的第二抽采支管5上的第二电子阀501开启，其他非当前测定抽采管路1上的第二电子阀501全部关闭，位于当前测定抽采管路1左侧最近的第三电子阀301关闭，其他的第三电子阀301全部开启，多参数测定系统6仅测定当前测定抽采管路1的抽采数据，当前测定抽采管路1进入测定状态。

进而通过多参数测定系统6循环测定各抽采管路1流经第二抽采干管3的瓦斯相关参数，多参数测定系统6实时显示各参数的同时将数据信息通过PLC控制柜7、井下网络交换机8、井下环网9、地面网络交换机10传输至远端PC主机监测平台11，从而实现对各抽采管路1的巡检、监测与数据存储；各抽采管路1的测定时间t1可由控制系统设置；

步骤四：准备对某个抽采管路1抽检时，通过远端PC主机监测平台11或PLC控制柜7输入准备检查的抽采管路1的编号，进而按钮操作下达指令，将对应编号抽采管路1调至测定状态，从而实现对某个抽采管路1的精细化抽检；

步骤五：当巡检或抽检测的某个抽采管路1的抽采负压多次测定结果平均值减去其他所有抽采管路1抽采负压多次测定结果的平均值的差值大于设定临界值P1时(可能由于距离抽采泵站的远近或其他原因导致)，远端PC主机监测平台11发出报警；可通过控制系统将该抽采管路1上的第一电子阀401的初始状态开度调小，达到负压的均衡分配；

步骤六：当巡检或抽检测的某个抽采管路1的瓦斯浓度多次测定结果平均值小于设定临界值C1时，远端PC主机监测平台11发出报警；可通过控制系统将该抽采管路1上的第一电子阀401的初始状态开度调小或关闭，减小负压损耗；

步骤七：当某个抽采管路1的抽采数据统计结果达到抽采标准或接近抽采标准后(抽采数据包括管道流量、瓦斯浓度、负压及温度参数)，可设置该抽采管路1的第一电子阀401初始状态开度调小或关闭，降低该抽采管路1的负压损耗，从而增大其他抽采管路1的抽采负压分配。

实施例3

参照图2和图3，一种抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统，包括n个抽采管路1、第一抽采干管2、第二抽采干管3、多个第一抽采支管4、多个第二抽采支管5及控制系统；n的数量为500个以上；

所述第一抽采干管2和第二抽采干管3平行布置，在第一抽采干管2上设有多个第一抽采支管4，在第二抽采干管3上设有多个第二抽采支管5；在每个第一抽采支管4上均设有第一电子阀401，且在每个第二抽采支管5上设有第二电子阀501；第二抽采干管3一端封闭，另一端与第一抽采干管2相连通，在第二抽采干管3上设有多个用于封堵第二抽采干管3的第三电子阀301，且在第二抽采干管3上设有多参数测定系统6，第一电子阀401、第二电子阀501、第三电子阀301及多参数测定系统6均与控制系统相连接；

将所述n个抽采管路1划分成m个抽采管路单元100，每个抽采管路单元100包括10个抽采管路1，每个抽采管路单元100中的抽采管路1底端与汇总管组件13相连通，每个汇总管组件13底端与一个第一抽采支管4相连通，每个汇总管组件13侧端与一个第二抽采支管5相连通。

所述汇总管组件13包括汇总管1301、连接管1302和汇总支管1303，所述汇总管1301的内部为空腔，在所述汇总管1301的上端开设有多个开孔，在每个开孔处向上延伸设有用于与抽采管路1相连通的连接管1302，在所述汇总管1301的下端设有与汇总管1301相垂直的汇总支管1303，汇总支管1303顶端与汇总管1301内部空腔相连通，汇总支管1303底端与第一抽采支管4相连通。

所述第一电子阀401的开度可通过控制系统进行控制。

在位于每两个相邻的第二抽采支管5之间的第二抽采干管3上分别设有一个第三电子阀301。

所述多参数测定系统6包括管道流量传感器、瓦斯浓度传感器、负压传感器和温度传感器，管道流量传感器实现对第二抽采干管3的管道流量进行测量、瓦斯浓度传感器实现对第二抽采干管3的瓦斯浓度进行测量、负压传感器实现对第二抽采干管3的负压进行测量、温度传感器实现对第二抽采干管3的温度进行测量，多参数测定系统实时显示测量数据并反馈至控制系统。

所述第一抽采干管2与抽采泵站系统相连，管内为负压状态。

所述控制系统包括PLC控制柜7、井下网络交换机8、井下环网9、地面网络交换机10、远端PC主机监测平台11和调度室12，所述PLC控制柜7与井下网络交换机8相连，井下网络交换机8、井下环网9、地面网络交换机10、远端PC主机监测平台11依次通过网线串接，地面网络交换机10、远端PC主机监测平台11置于调度室12内，所述PLC控制柜7分别与第一电子阀401、第二电子阀501、第三电子阀301及多参数测定系统6通过485通讯或无线的方式实现数据传输。通过PLC控制柜7实现对开度可控的第一电子阀401的阀门开度控制以及对第二电子阀501及第三电子阀301的开关状态控制；第一电子阀401开度大小决定了各单元抽采流量的大小，进而决定了各单元的负压分配情况，当第一电子阀401开度较大时，该单元的流量越大，负压损失越大，开度越小，该单元的流量越小，负压损失越小。

实施例4

参照图2和图3，一种抽采管网数据智能采集与负压分配调控方法，采用实施例3的所述抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统实现，具体包括以下步骤：

步骤一：将抽采区域(工作面顺槽长度为1000米)按照一定的抽采管路数量(一般为10个)划分为m个抽采管路单元100(按每个抽采管路单元100中包括10个抽采管路1计算，钻孔间距一般为2米，则m的数量为50个)，将各抽采管路单元100依次编号为N1单元、N2单元、N3单元……Nm单元，施工各抽采钻孔封孔完毕后，将各抽采钻孔管路与每个抽采管路单元100中的抽采管路1相连通；

步骤二：通过控制系统设置各第一电子阀401初始状态为全部开启状态、各第二电子阀501初始状态为全部关闭状态；此时各单元处于非抽采数据测量状态；

步骤三：准备对各抽采管路单元100抽采数据进行巡检时，通过远端PC主机监测平台11或PLC控制柜7按钮操作下达指令，指令通过远端PC主机监测平台11、地面网络交换机10、井下环网9、井下网络交换机8、PLC控制柜7至各电子阀，依次将各抽采管路单元100调至测定状态进行循环，进而通过多参数测定系统6测定流经第二抽采干管3的瓦斯相关参数，多参数测定系统6实时显示各参数的同时将数据信息通过PLC控制柜7、井下网络交换机8、井下环网9、地面网络交换机10传输至远端PC主机监测平台11，从而实现对各抽采管路单元100的精细化巡检、监测与数据存储；各单元的测定时间t2可由控制系统设置；

当N1单元处于测定状态时，与其相连的第一抽采支管4上的第一电子阀401关闭，与该抽采管路单元100相连的第二抽采支管5上的第二电子阀501开启，其他非当前测定抽采管路单元100上的第二电子阀501全部关闭，所有的第三电子阀301全部开启；多参数测定系统6仅通过第二抽采干管3与N1单元上的汇总管组件13连接的第一抽采支管4导通，与其他编号的第一抽采支管4不导通，进而测定该抽采管路单元100的抽采数据，该抽采管路单元100进入测定状态；

当抽采管路单元100的N2单元～Nm单元处于测定状态时，与当前测定抽采管路单元100上的汇总管组件13连接的第一抽采支管4上的第一电子阀401关闭，与其相连的第二抽采支管5上的第二电子阀501开启，其他非当前测定抽采管路单元100上的第二电子阀501全部关闭，位于当前测定抽采管路单元100左侧最近的第三电子阀301关闭(防止第二抽采干管3左侧长距离的非流通段内残存气体扩散，影响该当前测定抽采管路单元100的抽采数据测量结果)，其他的第三电子阀301全部开启，多参数测定系统6仅测定当前测定抽采管路单元100的抽采数据，当前测定抽采管路单元100进入测定状态；

步骤四：准备对某个抽采管路单元100抽检时，通过远端PC主机监测平台11或PLC控制柜7输入准备检查的抽采管路单元100编号，进而按钮操作下达指令，将对应抽采管路单元100调至测定状态，从而实现对抽采管路单元100抽采数据的精细化抽检；

步骤五：当巡检或抽检发现某个抽采管路单元100的抽采负压多次测定结果平均值减去其他所有抽采管路单元100的抽采负压多次测定结果的平均值的差值大于设定临界值W1时(可能由于距离抽采泵站的远近或其他原因导致)，远端PC主机监测平台发出报警，通过控制系统将该抽采管路单元100上的第一电子阀401的初始状态开度调小，达到负压的均衡分配；

步骤六：当巡检或抽检发现某个抽采管路单元100的瓦斯浓度多次测定结果平均值小于设定临界值C2时，远端PC主机监测平台11发出报警；通过控制系统将该单元第一电子阀401的初始状态开度调小或关闭，减小负压损耗；

步骤七：当某个抽采管路单元100抽采数据统计结果达到抽采标准或接近抽采标准后(抽采数据包括管道流量、瓦斯浓度、负压及温度参数)，可设置该单元的第一电子阀401初始状态开度调小或关闭，降低该抽采管路单元100负压损耗，从而增大其他抽采管路单元100抽采负压分配。

此外，本发明还可通过多参数测定系统6中的管道流量传感器，对各第二电子阀501进行自诊断，当其他抽采管路1或抽采管路单元100进入测定状态，多参数测定系统6的管道流量传感器均有读数，某一抽采管路1或抽采管路单元100进入测定状态，多参数测定系统6的管道流量传感器读数接近于零，此时可判断该第二电子阀501失灵，可通过远端PC主机监测平台11判断并发出故障报警；

第一电子阀401的开度可控，第二电子阀501和第三电子阀301只有开、关两种状态，第一电子阀401可由开度可控的气动阀替代，第二电子阀501和第三电子阀301可由只有开、关两种状态的气动阀替代。

该抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统可以应用于回采工作面预抽、穿层孔预抽抽采场景以及矿井总管网的负压分配场景。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统，其特征在于，包括n个抽采管路、第一抽采干管、第二抽采干管、多个第一抽采支管、多个第二抽采支管及控制系统；

所述第一抽采干管和第二抽采干管平行布置，在第一抽采干管上设有多个第一抽采支管，在第二抽采干管上设有多个第二抽采支管；在每个第一抽采支管上均设有第一电子阀，且在每个第二抽采支管上设有第二电子阀；第二抽采干管一端封闭，另一端与第一抽采干管相连通，在第二抽采干管上设有多个用于封堵第二抽采干管的第三电子阀，且在第二抽采干管上设有多参数测定系统，第一电子阀、第二电子阀、第三电子阀及多参数测定系统均与控制系统相连接；

n个抽采管路的底端分别直接与一个第一抽采支管相连通，每个抽采管路的侧端分别与一个第二抽采支管相连通；

或者将所述n个抽采管路划分成m个抽采管路单元，每个抽采管路单元中的抽采管路底端与汇总管组件相连通，每个汇总管组件底端与一个第一抽采支管相连通，每个汇总管组件侧端与一个第二抽采支管相连通。

2.如权利要求1所述的一种抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统，其特征在于，所述汇总管组件包括汇总管、连接管和汇总支管，所述汇总管的内部为空腔，在所述汇总管的上端开设有多个开孔，在每个开孔处向上延伸设有用于与抽采管路相连通的连接管，在所述汇总管的下端设有与汇总管相垂直的汇总支管，汇总支管顶端与汇总管内部空腔相连通，汇总支管底端与第一抽采支管相连通。

3.如权利要求1所述的一种抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统，其特征在于，所述第一电子阀的开度可通过控制系统进行控制，在位于每两个相邻的第二抽采支管之间的第二抽采干管上分别设有一个第三电子阀。

4.如权利要求1所述的一种抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统，其特征在于，所述多参数测定系统包括管道流量传感器、瓦斯浓度传感器、负压传感器和温度传感器，管道流量传感器实现对第二抽采干管的管道流量进行测量、瓦斯浓度传感器实现对第二抽采干管的瓦斯浓度进行测量、负压传感器实现对第二抽采干管的负压进行测量、温度传感器实现对第二抽采干管的温度进行测量，多参数测定系统实时显示测量数据并反馈至控制系统。

5.如权利要求1所述的一种抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统，其特征在于，所述第一抽采干管与抽采泵站系统相连，管内为负压状态。

6.如权利要求1所述的一种抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统，其特征在于，所述控制系统包括PLC控制柜、井下网络交换机、井下环网、地面网络交换机、远端PC主机监测平台和调度室，所述PLC控制柜与井下网络交换机相连，井下网络交换机、井下环网、地面网络交换机、远端PC主机监测平台依次通过网线串接，地面网络交换机、远端PC主机监测平台置于调度室内，所述PLC控制柜分别与第一电子阀、第二电子阀、第三电子阀及多参数测定系统通过485通讯或无线的方式实现数据传输。

7.一种抽采管网数据智能采集与负压分配调控方法，采用如权利要求1至6中任意一项所述抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统实现，当n个抽采管路的底端分别直接与一个第一抽采支管相连通时，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤一：将n个抽采管路按照从左到右的顺序依次编号为L1、L2、L3……Ln，施工各抽采钻孔封孔完毕后，将各抽采钻孔管路与抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统中的每个抽采管路相连；

步骤二：通过控制系统设置第一电子阀的初始状态为全开状态、各第二电子阀初始状态为关闭状态；此时各抽采管路处于非抽采数据测量状态；

步骤三：准备对各抽采管路进行巡检时，通过远端PC主机监测平台或PLC控制柜按钮操作下达指令，指令通过远端PC主机监测平台、地面网络交换机、井下环网、井下网络交换机、PLC控制柜至各第一电子阀、第二电子阀和第三电子阀，依次将L1、L2、L3……Ln抽采管路调至测定状态进行往复循环；

进而通过多参数测定系统循环测定各抽采管路流经第二抽采干管的瓦斯相关参数，多参数测定系统实时显示各参数的同时将数据信息通过PLC控制柜、井下网络交换机、井下环网、地面网络交换机传输至远端PC主机监测平台，从而实现对各抽采管路的巡检、监测与数据存储；

步骤四：准备对某个抽采管路抽检时，通过远端PC主机监测平台或PLC控制柜输入准备检查的抽采管路的编号，进而按钮操作下达指令，将对应编号抽采管路调至测定状态，从而实现对某个抽采管路的精细化抽检；

步骤五：当巡检或抽检测的某个抽采管路的抽采负压多次测定结果平均值减去其他所有抽采管路抽采负压多次测定结果的平均值的差值大于设定临界值P1时，远端PC主机监测平台发出报警；可通过控制系统将该抽采管路上的第一电子阀的初始状态开度调小，达到负压的均衡分配；

步骤六：当巡检或抽检测的某个抽采管路的瓦斯浓度多次测定结果平均值小于设定临界值C1时，远端PC主机监测平台发出报警；可通过控制系统将该抽采管路上的第一电子阀的初始状态开度调小或关闭，减小负压损耗；

步骤七：当某个抽采管路的抽采数据统计结果达到抽采标准或接近抽采标准后，可设置该抽采管路的第一电子阀的初始状态开度调小或关闭，降低该抽采管路的负压损耗，从而增大其他抽采管路的抽采负压分配。

8.如权利要求7所述的一种抽采管网数据智能采集与负压分配调控方法，其特征在于，所述步骤三中的L1、L2、L3……Ln抽采管路的测定状态具体为：

当L1抽采管路处于测定状态时，与其相连的第一抽采支管上的第一电子阀关闭，与该抽采管路相连的第二抽采支管上的第二电子阀开启，其他非当前测定抽采管路上的第二电子阀全部关闭，所有的第三电子阀全部开启；多参数测定系统仅通过第二抽采干管与L1抽采管路上的第一抽采支管导通，与其他第一抽采支管不导通，进而测定该抽采管路的抽采数据，该抽采管路进入测定状态；

当L2～Ln抽采管路处于测定状态时，与当前测定抽采管路相连的第一抽采支管上的第一电子阀关闭，与其相连的第二抽采支管上的第二电子阀开启，其他非当前测定抽采管路上的第二电子阀全部关闭，位于当前测定抽采管路左侧最近的第三电子阀关闭，其他的第三电子阀全部开启，多参数测定系统仅测定当前测定抽采管路的抽采数据，当前测定抽采管路进入测定状态。

9.一种抽采管网数据智能采集与负压分配调控方法，采用如权利要求1至6中任意一项所述抽采管网数据智能采集与负压分配调控系统实现，当所述n个抽采管路划分成m个抽采管路单元时，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤一：将抽采区域按照一定长度或煤层赋存特点将n个抽采管路划分为m个抽采管路单元，将各抽采管路单元依次编号为N1单元、N2单元、N3单元……Nm单元，施工各抽采钻孔封孔完毕后，将各抽采钻孔管路与每个抽采管路单元中的抽采管路相连通；

步骤二：通过控制系统设置各第一电子阀初始状态为全部开启状态、各第二电子阀初始状态为全部关闭状态；此时各单元处于非抽采数据测量状态；

步骤三：准备对各抽采管路单元抽采数据进行巡检时，通过远端PC主机监测平台或PLC控制柜按钮操作下达指令，指令通过远端PC主机监测平台、地面网络交换机、井下环网、井下网络交换机、PLC控制柜至各电子阀，依次将各抽采管路单元调至测定状态进行循环，进而通过多参数测定系统测定流经第二抽采干管的瓦斯相关参数，多参数测定系统实时显示各参数的同时将数据信息通过PLC控制柜、井下网络交换机、井下环网、地面网络交换机传输至远端PC主机监测平台，从而实现对各抽采管路单元的精细化巡检、监测与数据存储；

步骤四：准备对某个抽采管路单元抽检时，通过远端PC主机监测平台或PLC控制柜输入准备检查的抽采管路单元编号，进而按钮操作下达指令，将对应抽采管路单元调至测定状态，从而实现对抽采管路单元抽采数据的精细化抽检；

步骤五：当巡检或抽检发现某个抽采管路单元的抽采负压多次测定结果平均值减去其他所有抽采管路单元的抽采负压多次测定结果的平均值的差值大于设定临界值W1时，远端PC主机监测平台发出报警；通过控制系统将该抽采管路单元上的第一电子阀的初始状态开度调小，达到负压的均衡分配；

步骤六：当巡检或抽检发现某个抽采管路单元的瓦斯浓度多次测定结果平均值小于设定临界值C2时，远端PC主机监测平台发出报警；通过控制系统将该单元第一电子阀的初始状态开度调小或关闭，减小负压损耗；

步骤七：当某个抽采管路单元抽采数据统计结果达到抽采标准或接近抽采标准后，可设置该单元的第一电子阀初始状态开度调小或关闭，降低该抽采管路单元负压损耗，从而增大其他抽采管路单元抽采负压分配。

10.如权利要求9所述的一种抽采管网数据智能采集与负压分配调控方法，其特征在于，所述步骤三中的各抽采管路单元的测定状态具体为：

当N1单元处于测定状态时，与其相连的第一抽采支管上的第一电子阀关闭，与该抽采管路单元相连的第二抽采支管上的第二电子阀开启，其他非当前测定抽采管路单元上的第二电子阀全部关闭，所有的第三电子阀全部开启；多参数测定系统仅通过第二抽采干管与N1单元上的汇总管组件连接的第一抽采支管导通，与其他第一抽采支管不导通，进而测定该抽采管路单元的抽采数据，该抽采管路单元进入测定状态；

当抽采管路单元的N2单元～Nm单元处于测定状态时，与当前测定抽采管路单元上的汇总管组件连接的第一抽采支管上的第一电子阀关闭，与其相连的第二抽采支管上的第二电子阀开启，其他非当前测定抽采管路单元上的第二电子阀全部关闭，位于当前测定抽采管路单元左侧最近的第三电子阀关闭，其他的第三电子阀全部开启，多参数测定系统仅测定当前测定抽采管路单元的抽采数据，当前测定抽采管路单元进入测定状态。