CN114676490A - 一种矿井智能通风网络解算方法 - Google Patents

一种矿井智能通风网络解算方法 Download PDF

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CN114676490A CN202210588711.XA CN202210588711A CN114676490A CN 114676490 A CN114676490 A CN 114676490A CN 202210588711 A CN202210588711 A CN 202210588711A CN 114676490 A CN114676490 A CN 114676490A
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王泉栋
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乔晓光
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刘雨豪
雷倩茹
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Abstract

本申请涉及矿山安全智能装备领域，具体涉及一种矿井智能通风网络解算方法。该方法包括测算矿井智能通风系统中各条巷道和采掘工作面的风阻数值，将测算出的风阻数值赋予矿井通风网络中的相应风路分支，获得风路分支的风阻大小；获取矿井通风网络中的余树，对余树的各分支赋值初始风量；基于赋值完成的余树各分支初始风量，将矿井通风网络中未赋值完成分支风量用余树分支风量表示；校正余树分支的初始风量，确定各分支真实风量的近似风量；根据确定的各分支的近似风量和风阻，确定矿井通风网络的近似总风阻。本发明对矿井通风系统进行树形简化处理，有效提高矿井通风网络解算速度，减少不同通风回路阻力计算产生的误差。

Description

一种矿井智能通风网络解算方法
技术领域
本申请涉及矿山安全智能装备领域，尤其涉及一种矿井智能通风网络解算方法。
背景技术
矿井智能通风是通过智能控制实现按需供风，其技术核心在于将信息采集处理技术、控制技术与通风系统深度融合。随着矿井采掘程度的不断加深、开采时间的不断延长、生产规模的不断扩大，矿井巷道的结构分布和连接关系也变得日益复杂，如何在复杂通风网络下进行快速高效的通风网络解算是当面矿井智能通风面临的技术难题之一。
由于矿井通风系统中各条风路分支之间的关联性较强，任意一条分支的通风参数发生变化都会对整个通风系统产生不同程度的影响，因而在矿山现场工程实践中需要根据某一分支通风条件的变化去计算通风系统中未赋值完成分支的风量分配情况，这对矿井智能通风数据处理模式的准确性和实时性提出了更高的要求。传统通风网络解算方法具有一定程度的滞后性和误差率，难以满足智能通风系统动态变化的计算需求，因此有必要开发更为高效的通风网络解算方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于矿井智能通风系统的高效通风网络解算方法，该方法能够根据矿井通风系统的实际条件，高效精准地进行通风网络解算，快速确定矿井通风网络中各条分支的风阻和风量，实现矿井关键通风参数的实时获取与更新；本发明利用图论的基本方法分析矿井复杂通风网络中风流状况的动态变化过程，能够进一步优化矿井智能通风系统的数据分析与处理模式。
为实现上述目的，本申请实施例提供了如下的技术方案：
第一方面，在本申请提供的一个实施例中，提供了一种矿井智能通风网络解算方法，应用于矿井智能通风系统，该方法包括以下步骤：
基于矿井二维通风平面图，识别获得矿井通风网络的基本框架；
测算所述矿井智能通风系统的风阻数值，将所述风阻数值赋予所述矿井通风网络中对应的风路分支，获得风路分支的风阻大小；
获取所述矿井通风网络中的余树，对所述余树的各分支赋值初始风量；
基于赋值完成的余树各分支初始风量，将矿井通风网络中未赋值完成分支风量用余树分支风量表示；
校正余树分支的初始风量，确定各分支真实风量的近似风量；
根据确定的各分支的近似风量和风阻，确定矿井通风网络的近似总风阻。
作为本发明的进一步方案，所述获得矿井通风网络的基本框架，包括以下步骤：
识别矿井二维通风平面图上的关键巷道交叉点；
对所述关键巷道交叉点中的各个巷道交叉点进行简化处理以形成节点，并沿着风流流动方向对各个节点进行顺序编号；
使用单方向线条顺序连接各个节点，逐步从矿井进风井口连接至扩散器出口，形成矿井通风网络的基本框架。
作为本发明的进一步方案，所述对所述关键巷道交叉点中的各个巷道交叉点进行简化处理以形成节点，包括：
获取所述关键巷道交叉点中各个巷道交叉点的阻力值以及各个巷道交叉点的位置信息；
遍历所述关键巷道交叉点中各个巷道交叉点的阻力值，将同一矿井巷道中巷道交叉点总和低于预设阻力阈值的矿井巷道简化为一个节点；将预设距范围内阻力值总和低于预设阻力阈值的相邻巷道交叉点简化为一个节点。
作为本发明的进一步方案，所述对所述关键巷道交叉点中的各个巷道交叉点进行简化处理以形成节点，还包括：将标高相同的进风井口简化为一个节点，简化为一个节点后引起的计算误差不得超过3%。
作为本发明的进一步方案，所述获取所述矿井通风网络中的余树，对所述余树的各分支赋值初始风量，包括：
确定所述矿井通风网络中的余树，其中，所述余树包含所述矿井通风网络全部节点且不构成回路或网孔的分支组合构成的图形；
对所述余树的各分支赋值初始风量；其中，对于含有通风机的分支，设定的初始风量为所述通风机处于高效点的理论风量；对于供风需求不变的固定风量分支，设定的初始风量为所述固定风量分支的需求风量；对于不含风机和无固定风量要求的分支，设定的初始风量为矿井总风量与独立回路个数的比值。
作为本发明的进一步方案，基于赋值完成的余树各分支初始风量，将矿井通风网络中未赋值完成分支风量用余树分支风量表示，还包括：根据流入矿井通风网络中各个节点风量总和为零的原则，得出各个节点的风量平衡方程，求解出未赋值完成分支的风量。
作为本发明的进一步方案，所述校正余树分支的初始风量，包括：
计算所述矿井通风网络中各独立回路的风量校正值，并判断所述风量校正值的绝对值是否大于预设的精度阈值；
若是，则对赋值的初始风量进行校正；否则，判定赋值的初始风量趋于真实风量，不对赋值的初始风量进行校正。
作为本发明的进一步方案，所述确定各分支真实风量的近似风量，包括：
对于校正后的余树分支的初始风量重复校正余树分支的初始风量操作，直至计算的风量校正值的绝对值小于等于预设的精度阈值，将余树分支校正后风量认定为各分支真实风量的近似值。
作为本发明的进一步方案，所述确定矿井通风网络的近似总风阻，包括：
基于所述余树分支中各分支真实风量的近似值，确定矿井通风网络的近似总风阻；所述近似总风阻为所述矿井通风网络中从通风入口到出口任意一条串联风路中各分支阻力的累加值与测得的矿井总风量平方的比值。
第二方面，在本申请提供的又一个实施例中，提供了一种矿井智能通风网络解算系统，该系统包括通风网络生成模块、风阻计算模块、初始风量赋值模块、初始风量校正模块以及总风阻确定模块；
所述通风网络生成模块用于识别矿井二维通风平面图上的关键巷道交叉点，对各个巷道交叉点进行简化处理以形成节点，沿着风流流动方向对各个节点进行顺序编号，使用单方向线条顺序连接各个节点，逐步从矿井进风井口连接至扩散器出口，形成矿井通风网络的基本框架；
所述风阻计算模块用于测算矿井通风系统中各条巷道和采掘工作面的风阻大小，并将测算出的风阻数值赋予矿井通风网络中的相应风路分支；
所述初始风量赋值模块用于根据确定的矿井通风网络中的余树，余树各分支赋值初始风量；
所述初始风量校正模块用于根据计算的矿井通风网络中各独立回路的风量校正值，判断校正值的绝对值是否大于划定的精度值，若是，则对赋值的初始风量进行校正，若否，则判定各分支赋值的初始风量近似于真实风量，确定各分支真实风量的近似值；
所述总风阻确定模块用于根据确定的各分支的近似风量和风阻，确定矿井通风网络的近似总风阻。
本申请提供的技术方案，具有如下有益效果：
本申请提供的矿井智能通风网络解算方法，通过对矿井通风系统进行树形简化处理，以矿井通风网络中余树分支作为通风网络解算初始对象，改进了通风网络解算中风量风阻数据的处理算法，能够有效提高矿井通风网络解算速度，在不降低解算准确度的前提下大幅减少计算步数，降低计算不收敛的概率，减少不同通风回路阻力计算产生的误差，为矿井智能通风系统提供了一种高效准确的数据处理方法。
本申请的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例。在附图中：
图1为本申请的一种矿井智能通风网络解算方法的流程图。
图2为本申请一个实施例的一种矿井智能通风网络解算方法中获得矿井通风网络的基本框架的流程图。
图3为本申请一个实施例的一种矿井智能通风网络解算方法中巷道交叉点进行简化处理的流程图。
图4为本申请一个实施例的一种矿井智能通风网络解算方法中对分支赋值初始风量的流程图。
图5为本申请一个实施例的一种矿井智能通风网络解算方法中校正余树分支的初始风量的流程图。
图6为本申请一个实施例的一种矿井智能通风网络解算系统的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
由于矿井通风系统中各条风路分支之间的关联性较强，任意一条分支的通风参数发生变化都会对整个通风系统产生不同程度的影响，因而在矿山现场工程实践中需要根据某一分支通风条件的变化去计算通风系统中未赋值完成分支的风量分配情况。但是传统通风网络解算方法具有一定程度的滞后性和误差率，难以满足智能通风系统动态变化的计算需求。
针对传统通风网络解算方法的滞后性和误差率问题，本申请提供了一种矿井智能通风网络解算方法，能够根据矿井通风系统的实际条件，高效精准地进行通风网络解算，快速确定矿井通风网络中各条分支的风阻和风量，实现矿井关键通风参数的实时获取与更新，利用图论的基本方法分析矿井复杂通风网络中风流状况的动态变化过程，能够进一步优化矿井智能通风系统的数据分析与处理模式。
请参阅图1，图1是本申请提供的一种矿井智能通风网络解算方法的流程图，如图1所示，本申请提供的一种矿井智能通风网络解算方法，应用于矿井智能通风系统，该矿井智能通风网络解算方法包括步骤S10至步骤S60。
S10、基于矿井二维通风平面图，识别获得矿井通风网络的基本框架。
S20、测算所述矿井智能通风系统的风阻数值，将所述风阻数值赋予所述矿井通风网络中对应的风路分支，获得风路分支的风阻大小。
S30、获取所述矿井通风网络中的余树，对所述余树的各分支赋值初始风量。
S40、基于赋值完成的余树各分支初始风量，将矿井通风网络中未赋值完成分支风量用余树分支风量表示。
S50、校正余树分支的初始风量，确定各分支真实风量的近似风量。
S60、根据确定的各分支的近似风量和风阻，确定矿井通风网络的近似总风阻。
在本申请的矿井智能通风网络解算方法中，通过获取矿井通风网络的基本框架，测算分支风阻大小，并获取矿井通风网络中的余树及其各分支赋值初始风量。用余树分支风量将其余分支风量表示出来，并校正余树分支的初始风量，并进行确定各分支真实风量的近似风量，在确定各分支的近似风量和风阻后，计算确定矿井通风网络的近似总风阻。
本实施例的矿井智能通风网络解算方法，能够根据矿井通风系统的实际条件，高效精准地进行通风网络解算，快速确定矿井通风网络中各条分支的风阻和风量，实现矿井关键通风参数的实时获取与更新。
具体地，下面结合附图，对本申请实施例作进一步阐述。
本发明的实施例提供的用于矿井智能通风系统的高效通风网络解算方法，在进行解算时，具体步骤如下：
步骤一、获取矿井通风网络的基本框架。
在本发明的一些实施例中，请参阅图2所示，所述获得矿井通风网络的基本框架，包括以下步骤S101至步骤S103：
步骤S101、识别矿井二维通风平面图上的关键巷道交叉点；
步骤S102、对所述关键巷道交叉点中的各个巷道交叉点进行简化处理以形成节点，并沿着风流流动方向对各个节点进行顺序编号；
步骤S103、使用单方向线条顺序连接各个节点，逐步从矿井进风井口连接至扩散器出口，形成矿井通风网络的基本框架。
在本申请实施例中，请参阅图3所示，所述对所述关键巷道交叉点中的各个巷道交叉点进行简化处理以形成节点，包括步骤S1011-步骤S1012：
步骤S1011、获取所述关键巷道交叉点中各个巷道交叉点的阻力值以及各个巷道交叉点的位置信息；
步骤S1012、遍历所述关键巷道交叉点中各个巷道交叉点的阻力值，将同一矿井巷道中巷道交叉点总和低于预设阻力阈值的矿井巷道简化为一个节点；将预设距范围内阻力值总和低于预设阻力阈值的相邻巷道交叉点简化为一个节点。
在本申请实施例中，所述对所述关键巷道交叉点中的各个巷道交叉点进行简化处理以形成节点，还包括步骤S1013；
步骤S1013、将标高相同的进风井口简化为一个节点。
因此，本申请实施例中，所述巷道交叉点的简化方式，遵循以下基本原则：整体阻力较小（≤10Pa）的矿井巷道简化为一个节点，局部阻力较小（≤10Pa）且距离较近（间距不超过100m）的相邻交叉点简化为一个节点，标高相同的进风井口简化为一个节点，简化为一个节点后引起的计算误差不得超过3%。
步骤二、获取分支风阻大小R。
在本申请的实施例中，根据公式（1）测算出矿井通风系统中各条巷道和采掘工作面的风阻大小R，并将测算出的风阻数值赋予矿井通风网络中的相应风路分支。
Figure 848042DEST_PATH_IMAGE001
（1）
式中，
Figure 549894DEST_PATH_IMAGE002
和
Figure 244005DEST_PATH_IMAGE003
分别为摩擦阻力系数和局部阻力系数，L、U、S分别为巷道的长度、周 界、断面面积，
Figure 50025DEST_PATH_IMAGE004
为局部的空气密度。
步骤三、获取矿井通风网络中的余树及其各分支赋值初始风量。
在本申请实施例中，请参阅图4所示，所述获取所述矿井通风网络中的余树，对所述余树的各分支赋值初始风量，包括步骤S301至步骤S302：
步骤S301、确定所述矿井通风网络中的余树，其中，所述余树包含所述矿井通风网络全部节点且不构成回路或网孔的分支组合构成的图形；
步骤S302、对所述余树的各分支赋值初始风量；其中，对于含有通风机的分支，设定的初始风量为所述通风机处于高效点的理论风量；对于供风需求不变的固定风量分支，设定的初始风量为所述固定风量分支的需求风量；对于不含风机和无固定风量要求的分支，设定的初始风量为矿井总风量与独立回路个数的比值。
在本申请的实施例中，确定矿井通风网络中的余树，此处余树概念涉及到图论领域，是指包含矿井通风网络全部节点而不构成回路或网孔的分支组合构成的图形。
对所述余树的各分支赋值初始风量时，根据公式（2）的原则对余树各分支赋值初始风量q；
Figure 330833DEST_PATH_IMAGE005
（2）
式中，
Figure 829686DEST_PATH_IMAGE006
为通风机处于高效点的理论风量，
Figure 858428DEST_PATH_IMAGE007
为某些固定风量分支的需求风量，
Figure 479857DEST_PATH_IMAGE008
为测得的矿井总风量，M为矿井通风网络的独立回路个数。
在本申请的实施例中，对于含有通风机的分支，设定其初始风量为通风机处于高效点的理论风量；对于供风需求不变的固定风量分支，设定其初始风量为固定风量分支的需求风量；对于不含风机和无固定风量要求的其余分支，设定其初始风量为矿井总风量与独立回路个数的比值。
步骤四、用余树分支风量将其余分支风量表示。
在本申请实施例中，基于赋值完成的余树各分支初始风量，将矿井通风网络中未赋值完成分支风量用余树分支风量表示，包括：根据流入矿井通风网络中各个节点风量总和为零的原则，得出各个节点的风量平衡方程，求解出未赋值完成分支的风量。
步骤五、校正余树分支的初始风量。
在本申请实施例中，请参阅图5所示，所述校正余树分支的初始风量，包括：
计算所述矿井通风网络中各独立回路的风量校正值，并判断所述风量校正值的绝对值是否大于预设的精度阈值；
若是，则对赋值的初始风量进行校正；否则，判定赋值的初始风量趋于真实风量，不对赋值的初始风量进行校正。
在本申请实施例中，根据公式（3）计算矿井通风网络中各独立回路的风量校正值
Figure 411910DEST_PATH_IMAGE009
，若校正值的绝对值小于或等于划定的精度值
Figure 268614DEST_PATH_IMAGE010
，则判定各分支赋值的初始风量近似于 真实风量；若校正值的绝对值大于划定的精度值
Figure 489380DEST_PATH_IMAGE010
，则采用公式（4）对赋值的初始风量进行 校正，其中：
Figure 355312DEST_PATH_IMAGE011
（3）
式中，
Figure 934016DEST_PATH_IMAGE012
和
Figure 931928DEST_PATH_IMAGE013
分别为通风机风压和自然风压。
在本实施例中，若所计算通风回路中不含通风机或不存在自然风压时，两者数值 为零；
Figure 466421DEST_PATH_IMAGE014
为所计算通风回路中所有分支风阻与风量平方乘积的累加值，若分支风 流方向为顺时针，取
Figure 621196DEST_PATH_IMAGE015
为正值，若分支风流方向为逆时针，取
Figure 527841DEST_PATH_IMAGE015
为负值；为所计算通风 回路中所有分支风阻与风量乘积的累加值，
Figure 894454DEST_PATH_IMAGE016
均取正值。
对赋值的初始风量进行校正时，其中，公式（4）如下：
Figure 886550DEST_PATH_IMAGE017
（4）
式中，
Figure 110595DEST_PATH_IMAGE018
为校正后的余树各分支风量，若分支风流方向为顺时针，校正值前的符号 取正，若分支风流方向为逆时针，校正值
Figure 573544DEST_PATH_IMAGE009
前的符号取负。
在本申请实施例中，所述余树各分支中若存在供风需求不变的固定风量分支或风机所在分支，则该分支所在通风回路不参与校正。
所述精度值
Figure 975576DEST_PATH_IMAGE010
取值的合适范围规定在0.01～0.001，因为较小的精度值虽能够使各 分支风量计算的更加精确，但随之产生的计算次数与不收敛的概率也会随之增大。
步骤六、确定各分支真实风量的近似风量。
在本申请实施例中，所述确定各分支真实风量的近似风量，包括：
对于校正后的余树分支的初始风量重复校正余树分支的初始风量操作，直至计算的风量校正值的绝对值小于等于预设的精度阈值，将余树分支校正后风量认定为各分支真实风量的近似值。
对于已经校正后的各分支风量
Figure 902905DEST_PATH_IMAGE018
，重复步骤五，计算出新的校正值
Figure 681374DEST_PATH_IMAGE019
，并再次与 精度值
Figure 546299DEST_PATH_IMAGE010
做比较，如此循环往复，直至达到精度要求为止，最终满足精度要求的各分支校 正后风量即认定为各分支真实风量的近似值。
步骤七、确定矿井通风网络的近似总风阻。
在本申请实施例中，所述确定矿井通风网络的近似总风阻，包括：
基于所述余树分支中各分支真实风量的近似值，确定矿井通风网络的近似总风阻；所述近似总风阻为所述矿井通风网络中从通风入口到出口任意一条串联风路中各分支阻力的累加值与测得的矿井总风量平方的比值。
在本申请实施例中，在确定各分支的近似风量和风阻后，根据公式（5）确定矿井 通风网络的近似总风阻
Figure 352188DEST_PATH_IMAGE020
；所述近似总风阻
Figure 318876DEST_PATH_IMAGE020
的计算公式为：
Figure 614552DEST_PATH_IMAGE021
（5）
式中，
Figure 68405DEST_PATH_IMAGE022
是矿井通风网络中从通风入口到出口任意一条串联风路中各 分支阻力的累加值，
Figure 546659DEST_PATH_IMAGE008
为测得的矿井总风量。
上述实施例公开的矿井智能通风网络解算方法，对矿井通风系统进行了特定的树形简化处理，以矿井通风网络中余树分支作为通风网络解算初始对象，改进了通风网络解算中风量风阻数据的处理算法，能够有效提高矿井通风网络解算速度，在不降低解算准确度的前提下大幅减少计算步数，降低计算不收敛的概率，减少不同通风回路阻力计算产生的误差，为矿井智能通风系统提供了一种高效准确的数据处理方法。
应该理解的是，上述虽然是按照某一顺序描述的，但是这些步骤并不是必然按照上述顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，本实施例的一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，参见图6所示，本申请的实施例还提供了一种矿井智能通风网络解算系统400，所述矿井智能通风网络解算系统400包括：
通风网络生成模块401，用于识别矿井二维通风平面图上的关键巷道交叉点，对各个巷道交叉点进行简化处理以形成节点，沿着风流流动方向对各个节点进行顺序编号，使用单方向线条顺序连接各个节点，逐步从矿井进风井口连接至扩散器出口，形成矿井通风网络的基本框架；
风阻计算模块402，用于测算矿井通风系统中各条巷道和采掘工作面的风阻大小，并将测算出的风阻数值赋予矿井通风网络中的相应风路分支；
初始风量赋值模块403，用于根据确定的矿井通风网络中的余树，余树各分支赋值初始风量；
初始风量校正模块404，用于根据计算的矿井通风网络中各独立回路的风量校正值，判断校正值的绝对值是否大于划定的精度值，若是，则对赋值的初始风量进行校正，若否，则判定各分支赋值的初始风量近似于真实风量，确定各分支真实风量的近似值；
总风阻确定模块405，用于根据确定的各分支的近似风量和风阻，确定矿井通风网络的近似总风阻。
在本申请的实施例中，所述风阻计算模块402在进行测算矿井通风系统中各条巷道和采掘工作面的风阻大小R时，采用以下公式：
Figure 436862DEST_PATH_IMAGE023
式中，
Figure 291554DEST_PATH_IMAGE002
和
Figure 142790DEST_PATH_IMAGE003
分别为摩擦阻力系数和局部阻力系数，L、U、S分别为巷道的长度、周 界、断面面积，
Figure 24902DEST_PATH_IMAGE024
为局部的空气密度。
在本申请的实施例中，所述初始风量赋值模块403在计算的矿井通风网络中各独立回路的风量校正值q时，采用以下公式：
Figure 435024DEST_PATH_IMAGE025
式中，
Figure 591943DEST_PATH_IMAGE026
为通风机处于高效点的理论风量，
Figure 344561DEST_PATH_IMAGE027
为某些固定风量分支的需求风 量，
Figure 899039DEST_PATH_IMAGE008
为测得的矿井总风量，M为矿井通风网络的独立回路个数。
其中，对余树各分支赋值初始风量时，对于含有通风机的分支，设定其初始风量为通风机处于高效点的理论风量；对于供风需求不变的固定风量分支，设定其初始风量为固定风量分支的需求风量；对于不含风机和无固定风量要求的其余分支，设定其初始风量为矿井总风量与独立回路个数的比值。
在本申请的实施例中，所述初始风量校正模块404计算矿井通风网络中各独立回 路的风量校正值
Figure 763833DEST_PATH_IMAGE009
时，采用以下公式：
Figure 225907DEST_PATH_IMAGE028
式中，
Figure 695810DEST_PATH_IMAGE012
和
Figure 217927DEST_PATH_IMAGE013
分别为通风机风压和自然风压，若所计算通风回路中不含通风机 或不存在自然风压时，两者数值为零； 为所计算通风回路中所有分支风阻与风量平方乘积 的累加值，若分支风流方向为顺时针，取正值，若分支风流方向为逆时针，取
Figure 863627DEST_PATH_IMAGE029
为负值； 为所计算通风回路中所有分支风阻与风量乘积的累加值，
Figure 362348DEST_PATH_IMAGE030
均取正值。
在本申请的实施例中，所述初始风量校正模块404在校正值的绝对值大于划定的精度值时，对赋值的初始风量进行校正，采用以下公式：
Figure 781697DEST_PATH_IMAGE017
式中，
Figure 723983DEST_PATH_IMAGE018
为校正后的余树各分支风量，若分支风流方向为顺时针，校正值
Figure 840667DEST_PATH_IMAGE009
前的 符号取正，若分支风流方向为逆时针，校正值
Figure 644544DEST_PATH_IMAGE009
前的符号取负。
在本申请的实施例中，所述总风阻确定模块405在确定矿井通风网络的近似总风 阻时，近似总风阻
Figure 151355DEST_PATH_IMAGE020
采用以下公式：
Figure 998963DEST_PATH_IMAGE031
式中，
Figure 561532DEST_PATH_IMAGE022
是矿井通风网络中从通风入口到出口任意一条串联风路中各 分支阻力的累加值，
Figure 679353DEST_PATH_IMAGE008
为测得的矿井总风量。
在一个实施例中，在本申请的实施例中还提供了一种计算机设备，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，所述存储器存储有可被所述至少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执行所述的矿井智能通风网络解算方法，该处理器执行指令时实现上述各方法实施例中的步骤：
基于矿井二维通风平面图，识别获得矿井通风网络的基本框架；
测算所述矿井智能通风系统的风阻数值，将所述风阻数值赋予所述矿井通风网络中对应的风路分支，获得风路分支的风阻大小；
获取所述矿井通风网络中的余树，对所述余树的各分支赋值初始风量；
基于赋值完成的余树各分支初始风量，将矿井通风网络中未赋值完成分支风量用余树分支风量表示；
校正余树分支的初始风量，确定各分支真实风量的近似风量；
根据确定的各分支的近似风量和风阻，确定矿井通风网络的近似总风阻。
在上下文中所称“计算机设备”，也称为“电脑”，是指可以通过运行预定程序或指令来执行数值计算和/或逻辑计算等预定处理过程的智能电子设备，其可以包括处理器与存储器，由处理器执行在存储器中预存的存续指令来执行预定处理过程，或是由ASIC、FPGA、DSP等硬件执行预定处理过程，或是由上述二者组合来实现。计算机设备包括但不限于服务器、个人电脑、笔记本电脑、平板电脑、智能手机等。
所述计算机设备包括用户设备与网络设备。其中，所述用户设备包括但不限于电脑、智能手机、PDA等；所述网络设备包括但不限于单个网络服务器、多个网络服务器组成的服务器组或基于云计算(CloudComputing)的由大量计算机或网络服务器构成的云，其中，云计算是分布式计算的一种，由一群松散耦合的计算机集组成的一个超级虚拟计算机。其中，所述计算机设备可单独运行来实现本申请，也可接入网络并通过与网络中的其他计算机设备的交互操作来实现本申请。其中，所述计算机设备所处的网络包括但不限于互联网、广域网、城域网、局域网、VPN网络等。
在本申请的一个实施例中还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤：
基于矿井二维通风平面图，识别获得矿井通风网络的基本框架；
测算所述矿井智能通风系统的风阻数值，将所述风阻数值赋予所述矿井通风网络中对应的风路分支，获得风路分支的风阻大小；
获取所述矿井通风网络中的余树，对所述余树的各分支赋值初始风量；
基于赋值完成的余树各分支初始风量，将矿井通风网络中未赋值完成分支风量用余树分支风量表示；
校正余树分支的初始风量，确定各分支真实风量的近似风量；
根据确定的各分支的近似风量和风阻，确定矿井通风网络的近似总风阻。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。
综上所述，本申请提供的矿井智能通风网络解算方法，通过对矿井通风系统进行树形简化处理，以矿井通风网络中余树分支作为通风网络解算初始对象，改进了通风网络解算中风量风阻数据的处理算法，能够有效提高矿井通风网络解算速度，在不降低解算准确度的前提下大幅减少计算步数，降低计算不收敛的概率，减少不同通风回路阻力计算产生的误差，为矿井智能通风系统提供了一种高效准确的数据处理方法。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种矿井智能通风网络解算方法，其特征在于，应用于矿井智能通风系统，该方法包括以下步骤：
基于矿井二维通风平面图，识别获得矿井通风网络的基本框架；
测算所述矿井智能通风系统的风阻数值，将所述风阻数值赋予所述矿井通风网络中对应的风路分支，获得风路分支的风阻大小；
获取所述矿井通风网络中的余树，对所述余树的各分支赋值初始风量；
基于赋值完成的余树各分支初始风量，将矿井通风网络中未赋值完成分支风量用余树分支风量表示；
校正余树分支的初始风量，确定各分支真实风量的近似风量；
根据确定的各分支的近似风量和风阻，确定矿井通风网络的近似总风阻。
2.如权利要求1所述的矿井智能通风网络解算方法，其特征在于，所述获得矿井通风网络的基本框架，包括以下步骤：
识别矿井二维通风平面图上的关键巷道交叉点；
对所述关键巷道交叉点中的各个巷道交叉点进行简化处理以形成节点，并沿着风流流动方向对各个节点进行顺序编号；
使用单方向线条顺序连接各个节点，逐步从矿井进风井口连接至扩散器出口，形成矿井通风网络的基本框架。
3.如权利要求2所述的矿井智能通风网络解算方法，其特征在于，所述对所述关键巷道交叉点中的各个巷道交叉点进行简化处理以形成节点，包括：
获取关键巷道交叉点中各个巷道交叉点的阻力值以及各个巷道交叉点的位置信息；
遍历所述关键巷道交叉点中各个巷道交叉点的阻力值，将同一矿井巷道中巷道交叉点总和低于预设阻力阈值的矿井巷道简化为一个节点；将预设距范围内阻力值总和低于预设阻力阈值的相邻巷道交叉点简化为一个节点。
4.如权利要求3所述的矿井智能通风网络解算方法，其特征在于，所述对所述关键巷道交叉点中的各个巷道交叉点进行简化处理以形成节点，还包括：将标高相同的进风井口简化为一个节点。
5.如权利要求1所述的矿井智能通风网络解算方法，其特征在于，所述获取所述矿井通风网络中的余树，对所述余树的各分支赋值初始风量，包括：
确定所述矿井通风网络中的余树，其中，所述余树包含所述矿井通风网络全部节点且不构成回路或网孔的分支组合构成的图形；
对所述余树的各分支赋值初始风量。
6.如权利要求5所述的矿井智能通风网络解算方法，其特征在于，所述对所述余树的各分支赋值初始风量，包括：对于含有通风机的分支，设定的初始风量为所述通风机处于高效点的理论风量；对于供风需求不变的固定风量分支，设定的初始风量为所述固定风量分支的需求风量；对于不含风机和无固定风量要求的分支，设定的初始风量为矿井总风量与独立回路个数的比值。
7.如权利要求6所述的矿井智能通风网络解算方法，其特征在于，基于赋值完成的余树各分支初始风量，将矿井通风网络中未赋值完成分支风量用余树分支风量表示，还包括：根据流入矿井通风网络中各个节点风量总和为零的原则，得出各个节点的风量平衡方程，求解出未赋值完成分支的风量。
8.如权利要求1所述的矿井智能通风网络解算方法，其特征在于，所述校正余树分支的初始风量，包括：
计算所述矿井通风网络中各独立回路的风量校正值，并判断所述风量校正值的绝对值是否大于预设的精度阈值；
若是，则对赋值的初始风量进行校正；否则，判定赋值的初始风量趋于真实风量，不对赋值的初始风量进行校正。
9.如权利要求8所述的矿井智能通风网络解算方法，其特征在于，所述确定各分支真实风量的近似风量，包括：
对于校正后的余树分支的初始风量重复校正余树分支的初始风量操作，直至计算的风量校正值的绝对值小于等于预设的精度阈值，将余树分支校正后风量认定为各分支真实风量的近似值。
10.如权利要求9所述的矿井智能通风网络解算方法，其特征在于，所述确定矿井通风网络的近似总风阻，包括：
基于所述余树分支中各分支真实风量的近似值，确定矿井通风网络的近似总风阻；所述近似总风阻为所述矿井通风网络中从通风入口到出口任意一条串联风路中各分支阻力的累加值与测得的矿井总风量平方的比值。
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