[01766130]矿井通风系统Vent GIS在线监测平台与智能调控关键技术及应用

矿井通风系统高效、可靠运转是保障井下安全生产的先决条件,如何监测与精准控制通风系统是实现上述目标的关键。现有技术仍是采用“人工参数观测→根据经验调风控制”的方法,时效性差、自动化程度低。本项目以实现通风系统参数自动监测、数据自动采集技术为基础,开展了基于大数据分析的矿井通风环境智能监测与控制技术,具体包括： （1）通风系统最优监测技术理论与方法 针对巷道风速测不准问题、井下通风参数数据获取的需求与监测系统数量有限的矛盾问题,提出了通风参数测点最优化布置模型,实现了全风网无盲区监测;研究风表位置与巷道断面特征关系,实现全断面平均风速的精确测定;发展全风网分支风阻的实时反演,获取分支风阻的动态分布信息。引入基于物联网的主通风机智能监控技术,完成对主通风机状态参数、通风参数、环境参数的综合监测,根据通风系统需风量预测控制主通风机的运行频率,解决了矿井主要通风机监测信息不完全,智能化程度不足的问题。 （2）基于海量监测数据的通风系统安全评价与预警技术研究 针对通风系统的运行安全性判定与状态预测问题,井下通风网络健康指数评价及异常预警方面,提出了基于统计特征函数的通风参数跟踪与系统故障预测方法,建立了Monte Carlo随机抽样模型,实现了通风系统可靠性评估预测;建立了矿井通风系统健康指数的实时评价模型,量化了35项诊断指标,提高了事故诱因与隐患识别效率;发展了通风异常的前兆信息挖掘技术,建立了融合RS-SVM的矿井通风系统预警机制。利用傅里叶变换、小波变换等方法进行实时频谱分析,记录振动信号时频域与波形变化特性,实时显示质心振动轨迹,异常状态实时预警;研发了基于振动信号的风机故障实时诊断系统,实现了通风机异常状态的超前预测预警。 （3）矿井通风系统大数据架构及多元信息融合VentGIS平台研发 矿井通风系统监测数据规模庞大,维度丰富,具有强周期性等特点,本项目围绕对矿井通风数据的动态处理,多元信息融合与系统协同集控平台建设,提出了面向井下通风数据的集成管理与深度分析方法,研发了VentGIS软件平台,内嵌了风量参数、通风阻力、风机工况多元在线监测数据,运用风网实时解算技术进行交叉验证,实现通风异常预警、态势发展研判、智能调控方案生成、通风异常恢复的辅助决策;针对风机运行状态的多元参数监测问题,整合监测内容,挖掘关键信息,提出了风机运行状态监测方法,建立了风机运行故障诊断与变频调节模型,研发了风机运行状态监控软件,并嵌入VentGIS平台。 （4）矿井通风系统智能化调控关键技术装备研发 井下环境严重制约了矿井通风设施远程调控的可靠性,人工操作存在时效性差、安全性低的问题。本项目围绕矿井通风设施自动化调控关键装备研发,提出了防火抗爆通风设施的设计方法,发展了智能化控制装置的机器学习和超高容错技术,实现了关键分支用风需求的关联分支风阻精确调节以及复杂通风网络结构的远程联动可靠控制。研发了掘进工作面局部通风机风量调节控制装置并实现了区域联动控制;提出了主风机变频控制与通风设施智能调节相融合的协调集控技术,解决了多风井通风机联合运转的安全问题。