CN116085902A - 基于动态监控的智能通风系统 - Google Patents

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CN116085902A CN202211702791.3A CN202211702791A CN116085902A CN 116085902 A CN116085902 A CN 116085902A CN 202211702791 A CN202211702791 A CN 202211702791A CN 116085902 A CN116085902 A CN 116085902A
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Abstract

本发明公开了基于动态监控的智能通风系统，涉及通风控制技术领域。本发明包括载源划分单元，其根据区域特性对受控供风设备进行划分，将至少一个供风设备圈定为一个载源节点；载源划分单元将载源节点传输至动态模型建立单元，动态模型建立单元，其根据供风设备及载源节点分布状态，获取载源节点与载源通风阻抗的关系并建立动态平衡模型；动态模型建立单元将动态平衡模型传输至平衡分配单元，平衡分配单元：其选择两个载源节点最为动态支援节点，为需要通风的区域进行动态供风，保证区域安全生产，风网高效稳定，节能降耗，实现受控区域内的空气质量监督，并在需要通风时，联动互助，动态调节各区域的空气质量。

Description

基于动态监控的智能通风系统
技术领域
本发明属于通风系统技术领域，特别是涉及基于动态监控的智能通风系统。
背景技术
通风系统是安全生活、生产的一个重要环节。稳定、安全、智能化、可靠的通风系统是保障矿安全稳定生活、生产的重要与必要条件。
目前，在监控系统中，CAN总线具有容纳监控节点多、通信成功率高、通信速率高、传输距离远、多主传输方式、维护成本低等优点，很多监控系统采用此技术进行空气质量的监测管理。还如中国专利CN104179529B公开了一种基于物联网和云计算的矿井通风机智能监控与故障诊断系统，步骤一针对各风机构建风机监控与故障诊断系统；步骤二利用物联网技术，将全矿各风机监控与故障诊断系统与通风安全监控系统集成起来，构建全矿风机风网监控系统；步骤三利用物联网技术将各矿风机风网监控系统集成起来，构建集团级风机风网监管系统；步骤四利用云计算平台，将风机用户、风机制造厂商、风机风网故障诊断专家集成在一个工作环境中，将风机监控与故障诊断系统功能提升至多风机智能控制，实现风网智能优化、风机故障辅助诊断。提高通风系统的效率和可靠性，保证矿山安全生产，风网高效稳定，节能降耗。
但是，采用上述技术进行空气质量监测时，只能一对一的进行通风监控、调节，对于整个通风系统却缺乏有效的协调手段。
发明内容
本发明的目的在于提供基于动态监控的智能通风系统，通过载源划分单元、动态模型建立单元、平衡分配单元的协调，解决了现有的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为基于动态监控的智能通风系统，包括：
载源划分单元，其根据区域特性对受控供风设备进行划分，将至少一个供风设备圈定为一个载源节点；
动态模型建立单元，其根据供风设备及载源节点分布状态，获取载源节点与载源通风阻抗的关系并建立动态平衡模型；
平衡分配单元：其选择两个载源节点最为动态支援节点，为需要通风的区域进行动态供风。
进一步地，一个所述载源节点包括以下供风设备：
获取受控区域内的所有子区域，每两个相邻的子区域之间具有隔墙；
每两个相邻的子区域之间设有换气通道，所述换气通道包括两个单向阀；
获取每一供风设备与能和其形成对流的换气通道之间的连线，形成若干条通风线段；每条通风线段所在的直线共同形成通风模体；其中，每个供风设备至少对应一条通风线段；
载源节点圈定方式为：任选一供风设备对应的一条通风线段所在的直线，定义为预节线；从通风模体中其余供风设备对应的通风线段所在的直线中选择与预节线具有交点的直线，定义为预交线；将预交线、预节线对应的通风线段的端点划分至一个所述载源节点；
再依次任选供风设备对应的另一条通风线段、另一供风设备对应的一条通风线段，重复载源节点圈定方式，直至将所有通风线段分析完成，获得若干个载源节点。
进一步地，所述动态平衡模型为：
获取每一载源节点中供风设备与对应换气通道之间的通风瞬时阻抗Ks；
获取每一载源节点中供风设备与对应换气通道之间的通风实际阻抗Kh；
获取通风实际阻抗Kh和通风瞬时阻抗Ks的均值，形成载源节点对应的载源通风阻抗；
所有的载源节点与载源通风阻抗构成动态平衡模型。
进一步地，所述通风瞬时阻抗为：
根据历史通风数据建立对流函数；历史通风数据包括换气开始前T1时间内的温度均值L1、湿度均值L2、氧气含量均值L3、有害气体含量均值L4；；历史通风数据还包括每次开启供风设备、换气通道后T2时间后，每一个T1时间内的温度均值、湿度均值、氧气含量均值、有害气体含量均值，连续获取N个，分别为温度均值HLi1、湿度均值HLi2、氧气含量均值HLi3、有害气体含量均值HLi4,i＝1、2、3、……、N；对流函数为温度均值、湿度均值、氧气含量均值、有害气体含量均值关于时间的函数；
根据对流函数获取开启供风设备、换气通道后达到预设温度Y1、湿度Y2、氧气含量Y3、有害气体含量Y4所需的预估时间，分别标记为预估时间tj，j＝1、2、3、4；
通风瞬时阻抗Ks为：
Figure BDA0004024458510000041
其中，α、β、η、
Figure BDA0004024458510000042
均为预设值，且
Figure BDA0004024458510000043
T1、T2、N均为预设值。
进一步地，所述预估时间tj为：
分别获取与Yj差值小的两个HLij，并将获取的两个HLij标记为预期值；
将两个预期值按照由大至小排序后，将对应的时刻分别标记为预期时刻YT1j、YT2j；
预估时间
Figure BDA0004024458510000044
其中，β、η均为预设值，且β+η≤0.5，j＝1、2、3、4。
进一步地，所述通风实际阻抗Kh为：
获取开启供风设备、换气通道后达到预设温度Y1、湿度Y2、氧气含量Y3、有害气体含量Y4所需的实际时间，分别标记为实际时间Stj，j＝1、2、3、4；
Figure BDA0004024458510000045
进一步地，所述实际时间Stj为：
从HLij-Yj中获取的最小值对应的时间，标记为实际时间Stj。
进一步地，所述动态支援节点为需要通风的区域进行动态供风的方法为：
当判定为区域需要通风时，获取此时区域内的温度、湿度、氧气含量、有害气体含量，分别标记为Qj，j＝1、2、3、4；
获取需要通风的区域对应的所需的温度、湿度、氧气含量最低值及有害气体含量最大值，分别标记为SQj，j＝1、2、3、4；
进行动态供风(供风时，供风设备的功率保持不变，即不可调)的时间为T：
Figure BDA0004024458510000051
其中，α、β、η、
Figure BDA0004024458510000052
均为预设值，且
Figure BDA0004024458510000053
T1、T2、N均为预设值。
进一步地，所述动态支援节点为：
与所需通风区域相邻且载源通风阻抗最大的两个载源节点；
其中，相邻指：动态支援节点对应的供风设备所供的风能直接或间接到达所需通风区域。
本发明具有以下有益效果：
本发明中载源划分单元根据区域特性对受控供风设备进行划分，将至少一个供风设备圈定为一个载源节点；动态模型建立单元根据供风设备及载源节点分布状态，获取载源节点与载源通风阻抗的关系并建立动态平衡模型；平衡分配单元选择两个载源节点最为动态支援节点，为需要通风的区域进行动态供风，实现受控区域内的空气质量监督，并在需要通风时，联动互助，动态调节各区域的空气质量。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为基于动态监控的智能通风系统，包括载源划分单元，其根据区域特性对受控供风设备进行划分，将至少一个供风设备圈定为一个载源节点；载源划分单元将载源节点传输至动态模型建立单元，动态模型建立单元，其根据供风设备及载源节点分布状态，获取载源节点与载源通风阻抗的关系并建立动态平衡模型；动态模型建立单元将动态平衡模型传输至平衡分配单元，平衡分配单元：其选择两个载源节点最为动态支援节点，为需要通风的区域进行动态供风，保证区域安全生产，风网高效稳定，节能降耗。
作为本发明提供的一个实施例，优选的，所述动态平衡模型为：
获取每一载源节点中供风设备与对应换气通道之间的通风瞬时阻抗Ks；获取每一载源节点中供风设备与对应换气通道之间的通风实际阻抗Kh；获取通风实际阻抗Kh和通风瞬时阻抗Ks的均值，形成载源节点对应的载源通风阻抗；所有的载源节点与载源通风阻抗构成动态平衡模型；操作简单方便，能够根据监控需求快速的调整供气设备的工作状态，有效的提高了通风监控的准确性及空气的动态平衡特性。
作为本发明提供的一个实施例，优选的，一个所述载源节点包括以下供风设备：
获取受控区域内的所有子区域，每两个相邻的子区域之间具有隔墙；
每两个相邻的子区域之间设有换气通道，所述换气通道包括两个单向阀，根据供风方向选择对应的单向阀开启；
获取每一供风设备与能和其形成对流的换气通道之间的连线，形成若干条通风线段；每条通风线段所在的直线共同形成通风模体；其中，每个供风设备至少对应一条通风线段；
载源节点圈定方式为：任选一供风设备对应的一条通风线段所在的直线，定义为预节线；从通风模体中其余供风设备对应的通风线段所在的直线中选择与预节线具有交点的直线，定义为预交线；将预交线、预节线对应的通风线段的端点划分至一个所述载源节点；
再依次任选供风设备对应的另一条通风线段、另一供风设备对应的一条通风线段，重复载源节点圈定方式，直至将所有通风线段分析完成，获得若干个载源节点。为区域内通风提供了监控设备，且能够随时动态的协调区域内的空气质量的情况，使用方便，利于推广。
作为本发明提供的一个实施例，优选的，所述通风瞬时阻抗为：
根据历史通风数据建立对流函数；历史通风数据包括换气开始前T1时间内的温度均值L1、湿度均值L2、氧气含量均值L3、有害气体含量均值L4；(每一温度、湿度、氧气含量、有害气体含量值均是每隔预设之间测量一次，获取T1时间内的均值即可，若有害气体需要测量几种，则取几种有害气体的均值进行计算)；历史通风数据还包括每次开启供风设备、换气通道后T2时间后，每一个T1时间内的温度均值、湿度均值、氧气含量均值、有害气体含量均值，连续获取N个，分别为温度均值HLi1、湿度均值HLi2、氧气含量均值HLi3、有害气体含量均值HLi4,i＝1、2、3、……、N；对流函数为温度均值、湿度均值、氧气含量均值、有害气体含量均值关于时间的函数；
根据对流函数获取开启供风设备、换气通道后达到预设温度Y1、湿度Y2、氧气含量Y3、有害气体含量Y4所需的预估时间，分别标记为预估时间tj，j＝1、2、3、4；
通风瞬时阻抗Ks为：
Figure BDA0004024458510000081
其中，α、β、η、
Figure BDA0004024458510000091
均为预设值，且
Figure BDA0004024458510000092
T1、T2、N均为预设值。本系统具有很好的选择性、无固定供风设备的依赖性、寿命长。
作为本发明提供的一个实施例，优选的，所述预估时间tj为：
分别获取与Yj差值小的两个HLij，并将获取的两个HLij标记为预期值；
将两个预期值按照由大至小排序后，将对应的时刻分别标记为预期时刻YT1j、YT2j；
预估时间
Figure BDA0004024458510000093
其中，β、η均为预设值，且β+η≤0.5，j＝1、2、3、4。
作为本发明提供的一个实施例，优选的，所述通风实际阻抗Kh为：
获取开启供风设备、换气通道后达到预设温度Y1、湿度Y2、氧气含量Y3、有害气体含量Y4所需的实际时间，分别标记为实际时间Stj，j＝1、2、3、4；
Figure BDA0004024458510000094
作为本发明提供的一个实施例，优选的，所述实际时间Stj为：
从HLij-Yj中获取的最小值对应的时间，标记为实际时间Stj。
作为本发明提供的一个实施例，优选的，所述动态支援节点为需要通风的区域进行动态供风的方法为：
当判定为区域需要通风时，获取此时区域内的温度、湿度、氧气含量、有害气体含量，分别标记为Qj，j＝1、2、3、4；
获取需要通风的区域对应的所需的温度、湿度、氧气含量最低值及有害气体含量最大值，分别标记为SQj，j＝1、2、3、4；
进行动态供风(供风时，供风设备的功率保持不变，即不可调)的时间为T：
Figure BDA0004024458510000101
其中，α、β、η、
Figure BDA0004024458510000102
均为预设值，且
Figure BDA0004024458510000103
T1、T2、N均为预设值。
作为本发明提供的一个实施例，优选的，所述动态支援节点为：
与所需通风区域相邻且载源通风阻抗最大的两个载源节点；
其中，相邻指：动态支援节点对应的供风设备所供的风能直接或间接到达所需通风区域。
基于动态监控的智能通风系统，载源划分单元根据区域特性对受控供风设备进行划分，将至少一个供风设备圈定为一个载源节点；动态模型建立单元根据供风设备及载源节点分布状态，获取载源节点与载源通风阻抗的关系并建立动态平衡模型；平衡分配单元选择两个载源节点最为动态支援节点，为需要通风的区域进行动态供风，实现受控区域内的空气质量监督，并在需要通风时，联动互助，动态调节各区域的空气质量。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.基于动态监控的智能通风系统，其特征在于，包括：
载源划分单元，其根据区域特性对受控供风设备进行划分，将至少一个供风设备圈定为一个载源节点；
动态模型建立单元，其根据供风设备及载源节点分布状态，获取载源节点与载源通风阻抗的关系并建立动态平衡模型；
平衡分配单元：其选择两个载源节点最为动态支援节点，为需要通风的区域进行动态供风。
2.根据权利要求1所述的基于动态监控的智能通风系统，其特征在于，一个所述载源节点包括以下供风设备：
获取受控区域内的所有子区域；每两个相邻的子区域之间设有换气通道；
获取每一供风设备与能和其形成对流的换气通道之间的连线，形成若干条通风线段；每条通风线段所在的直线共同形成通风模体；其中，每个供风设备至少对应一条通风线段；
载源节点圈定方式为：任选一供风设备对应的一条通风线段所在的直线，定义为预节线；从通风模体中其余供风设备对应的通风线段所在的直线中选择与预节线具有交点的直线，定义为预交线；将预交线、预节线对应的通风线段的端点划分至一个所述载源节点；
再依次任选供风设备对应的另一条通风线段、另一供风设备对应的一条通风线段，重复载源节点圈定方式，直至将所有通风线段分析完成，获得若干个载源节点。
3.根据权利要求1所述的基于动态监控的智能通风系统，其特征在于，所述动态平衡模型为：
获取每一载源节点中供风设备与对应换气通道之间的通风瞬时阻抗Ks；
获取每一载源节点中供风设备与对应换气通道之间的通风实际阻抗Kh；
获取通风实际阻抗Kh和通风瞬时阻抗Ks的均值，形成载源节点对应的载源通风阻抗；
所有的载源节点与载源通风阻抗构成动态平衡模型。
4.根据权利要求3所述的基于动态监控的智能通风系统，其特征在于，所述通风瞬时阻抗为：
根据历史通风数据建立对流函数；历史通风数据包括换气开始前T1时间内的温度均值L1、湿度均值L2、氧气含量均值L3、有害气体含量均值L4；历史通风数据还包括每次开启供风设备、换气通道后T2时间后，每一个T1时间内的温度均值、湿度均值、氧气含量均值、有害气体含量均值，连续获取N个，分别为温度均值HLi 1、湿度均值HLi2、氧气含量均值HLi 3、有害气体含量均值HLi4,i＝1、2、3、……、N；对流函数为温度均值、湿度均值、氧气含量均值、有害气体含量均值关于时间的函数；
根据对流函数获取开启供风设备、换气通道后达到预设温度Y1、湿度Y2、氧气含量Y3、有害气体含量Y4所需的预估时间，分别标记为预估时间tj，j＝1、2、3、4；
通风瞬时阻抗Ks为：
Figure FDA0004024458500000031
其中，α、β、η、
Figure FDA0004024458500000032
均为预设值，且
Figure FDA0004024458500000033
T1、T2、N均为预设值。
5.根据权利要求4所述的基于动态监控的智能通风系统，其特征在于，所述预估时间tj为：
分别获取与Yj差值小的两个HLij，并将获取的两个HLij标记为预期值；
将两个预期值按照由大至小排序后，将对应的时刻分别标记为预期时刻YT1 j、YT2j；
预估时间
Figure FDA0004024458500000034
其中，β、η均为预设值，且β+η≤0.5，j＝1、2、3、4。
6.根据权利要求4所述的基于动态监控的智能通风系统，其特征在于，所述通风实际阻抗Kh为：
获取开启供风设备、换气通道后达到预设温度Y1、湿度Y2、氧气含量Y3、有害气体含量Y4所需的实际时间，分别标记为实际时间Stj，j＝1、2、3、4；
Figure FDA0004024458500000041
7.根据权利要求6所述的基于动态监控的智能通风系统，其特征在于，所述实际时间Stj为：
从|HLij-Yj|中获取的最小值对应的时间，标记为实际时间Stj。
8.根据权利要求3所述的基于动态监控的智能通风系统，其特征在于，所述动态支援节点为需要通风的区域进行动态供风的方法为：
当判定为区域需要通风时，获取此时区域内的温度、湿度、氧气含量、有害气体含量，分别标记为Qj，j＝1、2、3、4；
获取需要通风的区域对应的所需的温度、湿度、氧气含量最低值及有害气体含量最大值，分别标记为SQj，j＝1、2、3、4；
进行动态供风的时间为T：
Figure FDA0004024458500000042
其中，α、β、η、
Figure FDA0004024458500000043
均为预设值，且
Figure FDA0004024458500000044
T1、T2、N均为预设值。
9.根据权利要求8所述的基于动态监控的智能通风系统，其特征在于，所述动态支援节点为：
与所需通风区域相邻且载源通风阻抗最大的两个载源节点；
其中，相邻指：动态支援节点对应的供风设备所供的风能直接或间接到达所需通风区域。
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