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申请/专利权人：中国矿业大学;江苏拓海煤矿钻探机械有限公司

摘要：本发明公开了一种矿井通风网络的多分支联合调控风量系统及方法，调控风量系统包括：通风监测监控子系统，配置为用于实时监测井下通风参数；通风网络实时解算子系统，配置为基于所述通风参数对矿井内的各个风机的特征曲线、运行工况参数、巷道风量和通风阻力进行实时解算；风量需求动态计算子系统，配置为基于井下各个采场的瓦斯、二氧化碳和其他有害气体的浓度数据、人员数量、温湿度数据和人体舒适度数据实时计算采场的最佳适宜风量；风量按需优化调控子系统，配置为基于采场网络位置和风量需求，分析多分支同时联合调控时的相互扰动关系，计算最佳的高效调节分支集、风阻可调范围、风量可调度和按需调控方案。

主权项：1.一种矿井通风网络的多分支联合调控风量系统，其特征在于，包括：通风监测监控子系统，配置为用于实时监测井下通风参数；通风网络实时解算子系统，配置为基于所述通风参数对矿井内的各个风机的特征曲线、运行工况参数、巷道风量和通风阻力进行实时解算；风量需求动态计算子系统，配置为基于井下各个采场的瓦斯、二氧化碳和其他有害气体的浓度数据、人员数量、温湿度数据和人体舒适度数据实时计算采场的最佳适宜风量；风量按需优化调控子系统，配置为基于采场网络位置和风量需求，分析多分支同时联合调控时的相互扰动关系，计算最佳的高效调节分支集、风阻可调范围、风量可调度和按需调控方案；所述风量按需优化调控子系统包括：调节分支集优选模块，配置为针对各采场需风量和巷道的风量约束，基于灵敏度矩阵和二阶灵敏度矩阵分析调节分支间的相互扰动规律，快速选择最佳的调节分支集，实现以最小的风阻调节量满足各分支用风需求；调控方案快速计算模块，配置为根据所述调节分支集计算其各分支的可调范围及其调节过程中需风支的风量可调度，在调节分支集可调范围内快速计算调控方案；其中，调控方案包括调节方式和调节量，以满足所有分支的风量约束和采场的用风需求；其中，最佳的调节分支集的表达式如下： ；式中：i为需风支编号；j为调节分支编号；为灵敏度矩阵中第i行，第j列位置的值；为灵敏度矩阵中第j列的所有值；其中，灵敏度矩阵及二阶灵敏度矩阵的建立包括如下步骤：假设j分支的风阻Rj发生ΔRj变化时，分支i的风量值Qi相应改变，变化为ΔQi，当|ΔRj|趋于0时，则灵敏度的表达式为： ；灵敏度数值越大，表明分支j风阻变化对分支i风量的影响越明显；灵敏度数值正负仅表示分支i的风量Qi随着分支j风阻Rj的变化趋势，与影响程度无关；将各分支的灵敏度值写为矩阵形式即为灵敏度矩阵，对于具有N条分支的通风网络，经灵敏度偏微分方程组求解后，计算出一个N×N维的通风网络的灵敏度矩阵为： ；若存在多个调节分支时，其中某个分支阻力变化会影响其他调阻分支对需风分支风量的灵敏度；若选不同的调节分支集，需风支风量变化也会存在较大的差异；因此，利用二阶灵敏度表征两个调节分支联合调风时分支之间的相互影响关系；二阶灵敏度表达式为： ；二阶灵敏度数值大小表示为两个调节分支的相互影响程度，也能够表示为两个调节分支同时调节对风量的影响程度；数值为正表示两个调节分支j，k相互促进调风，为负表示两个分支调节相互抑制调风；将所有分支的二阶灵敏度写为矩阵形式为二阶灵敏度矩阵，在灵敏度矩阵的基础上再求一次偏导数，计算得到二阶灵敏度矩阵；对于具有N条分支的通风网络，其二阶灵敏度矩阵为N×N×N的三维矩阵，其三维矩阵形式为： 。

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百度查询： 中国矿业大学 江苏拓海煤矿钻探机械有限公司 一种矿井通风网络的多分支联合调控风量系统及方法