矿井智能通风系统架构及实时网络解算研究

来源 :辽宁工程技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:y58jm
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
数字化、智能化是矿井通风工程安全、高效发展的方向,通风参数自动获取、监测数据预处理与网络解算等是实现这一目标的核心技术支撑。矿井通风智能化建设尚处初级阶段,平台建设认知不足、监测传感器选址不科学、监测数据降噪方法不明确、体积流量假设对深井(或热害矿井)风网解算不理想等问题从根本上制约了通风智能化的发展。基于此,论文采用归纳演绎、数值模拟、统计分析等方法对矿井智能通风系统架构和实时网络解算关键技术进行了研究。阐明了矿井通风系统智能化的内涵、体系结构、智能化模型和建设逻辑。矿井通风智能化理论结构由概念层、关键科学问题与技术层、模型层、应用层和理论支撑层组成;建设过程中,需要以通风参数自动感知作为基础,建立通风工程实体、意识人体和数字虚体三者间的联结关系;通过对孪生数据的分析、使用和挖掘,实现构筑物远程调控、灾害预警、故障诊断和提升进化等目标。基于信息熵理论对风速传感器进行了选址,并推导出纵向中线上平均风速等值点位置。布设要素的信息熵越小,在传感器选址中的权重越大,风速传感器选址的条件依次为“风流扰动>巷道支护>与入(回、用)风口距离>巷道类型”;纵向中线上平均风速等值点位置y与湍流核心区边界层高度b的理论关系式为y=elnk/2b-1.5,与顶板平均距离为34.92 cm;平均距离处的真实风速与表显风速呈线性函数关系。分析了FCM、Rloess和S-G等算法降噪效果。FCM算法处理由过程变量引起的数据噪声较为优越,但需要预先指定分类数目;窗宽参数选为7时,Rloess算法去除由状态变量引起的风速异常数据最优;窗宽为5、次数为2时,S-G算法的降噪效果最佳,且降噪过程极大地保留了数据的原始特性;结合使用FCM-Rloss或FCM-SG算法可对过程变量和状态变量引起的风速异常数据进行有效处理。基于热力学理论,分析了热交换、功-热交换条件下,通风系统压能变化情况。仅热交换条件下,进、回风井内气体做功由焓的变化量、附加热量和摩擦生热三部分确定,(近)水平巷道气体所做的功等于附加热量与摩擦能量损失之和;自然风能完全用于摩擦生热;自然通风和风机同时为矿井提供动力时,摩擦阻力做功等于风机与空气做功之和;倾斜工作面气体做功由静压差能和自然通风能量两部分组成。研究成果为矿井通风智能化建设提供了思路,为打造本质安全型、绿色集约型矿井提供了理论与技术支撑。该论文有图86幅,表21个,参考文献147篇。
其他文献
大倾角工作面采空区由于倾角大、垮落方式独特,导致采空区遗煤自燃较为隐蔽,自燃防治难度加大,同时由于大倾角采空区遗煤承压状态不同,破碎程度不同,且煤承压破碎特征尚不明确,存在大倾角采空区遗煤自燃监测难度大、准确性低,相关理论与实验研究结果对相关问题描述准确性欠佳的问题。因此,有必要开展大倾角采空区遗煤承压破碎特征与自燃规律实验研究,确定大倾角工作面采空区遗煤自燃规律,为大倾角遗煤自燃防治提供理论支撑
学位
巷道围岩的破坏和失稳制约着矿产资源的安全高效开采。在冲击扰动下,矿山灾害往往造成巨大的人员伤亡和财产损失。液压支架可有效弥补常规支护方式支护强度不足的问题。采用数值模拟方法研究冲击及液压支架作用下三维巷道围岩的变形-开裂过程是一种有益的探索。鉴于连续方法及非连续方法的不足,采用连续方法与非连续方法耦合方法研究上述问题具有显著优势。将连续方法中的拉格朗日元方法与非连续方法中的离散元方法耦合,提出了一
针对煤矿井下巡检机器人环境适应性差、地形感知能力弱、仅采用基于质点的运动路径规划方法以及无法实现待测设备与已知煤矿设备信息匹配等问题,对基于机器视觉的轮式巡检机器人自主行走与目标识别的理论和技术进行了研究。分析了煤矿井下环境的特殊性,搭建了基于机器视觉的自主行走机器人平台,确定了机器人的机动方式,建立了运动学和动力学模型。通过仿真实验得到了在不同等级路面、不同行驶速度下机器人垂直方向的振动速度和加
为研究煤与瓦斯突出过程中超量瓦斯的来源,揭示煤与瓦斯突出过程中气体的生成路径及机理,采用实验研究、分子建模与理论分析相结合的手段,测试获得5种煤分子结构的基础信息,构建5个矿区的煤分子结构模型,分析煤分子结构的静态物理性质,确定气体生成的化学反应路径,解释超量瓦斯这一特殊现象。通过元素分析实验得到了煤分子结构中C、H、O、N、S的百分比含量及原子比。根据FTIR谱图的波峰与含C、O、N、S官能团的
视觉目标跟踪技术一直是图像与视觉信息计算研究的热点问题之一,在军事和民用领域均具有重要的理论研究意义和实际应用价值。由于科学技术的快速发展、视频采集设备性能的不断提升,目标跟踪技术也取得了长足的进步,但在复杂场景中保持较高的跟踪准确率仍是一项颇具挑战性的问题。复杂场景主要包括:目标形变、遮挡、快速运动、光照变化、相似物体干扰、背景杂波等问题。针对这些问题,本文围绕复杂场景下匹配寻优目标跟踪展开研究
大型机电设备系统内部结构和单元间的关系越来越复杂,研究复杂系统可靠性就显得尤其重要。系统或单元一旦发生故障将可能造成严重的社会影响。当前复杂系统可靠性模型的建立考虑因素不够全面,应考虑复杂系统在实际工程中的多状态性、各单元状态概率和状态性能水平信息不确定性、单元间的共因失效性、工作过程中的动态时序性、不同单元参数的随机变量分布类型差异性问题进行可靠性模型的建立和分析,这样更加符合工程实际情况。本文
学位
炼焦煤兼具燃料与原料双重属性,是一种稀缺、不可再生且短期内无法替代的战略资源。山西省是全国最大的炼焦煤生产基地,深部煤层硫分高,特别是有机硫含量高。硫含量是影响煤自燃的重要内因,随着煤炭开采深度向下延伸,高硫炼焦煤面临自燃危害的巨大挑战。炼焦煤自燃兼具煤矿安全、环境污染、稀缺煤资源损失三大危害。因此,研究其自燃特性及机理具有重要意义。本文依据结构-反应-机理的基本思路,综合氧化反应实验与反应分子动
空间碎片是人类空间活动的产物,随着人类航天活动次数的增加以及空间碎片之间的碰撞解体,空间碎片的数量会进一步增加,空间碎片与在轨航天器的碰撞概率也会持续增长。为保障载人飞船、太空站以及各类卫星的安全运行,对空间碎片进行高精度的跟踪监测势在必行。激光测距技术作为目前空间目标跟踪探测技术中精度最高的一种空间技术,已被世界各国用于空间碎片的探测,其探测原理与卫星等合作目标的探测原理基本相同,但是在实际观测