全断面无人精准测风机器人在梅花井煤矿的研究与应用
蒋栋 周鹏 常立华 李权 赵俊达摘要提出了种固定安装巷道壁上非介入式精准风量测量机器人以实现实监测巷道全断面平风速、风向和单位风量。
借可矿井通风管理提供精准实测数据提高矿井通风安全有针对性增减通风设施及指导通风设备选型以减少不必要通风方面费用投入和电力无效损耗对实现智能通风管控具有很指导义。
br rv r r vl r rb x ll l r v rl rg vrg r r vl r l" ll r rv r r r vl g rv vl r r r vl l rg r g l vl q r r vl vl l r rr g llg vl rl关键词测风机器人;实性;动运行;节约能耗K r rg rb;rl; r;vg rg 图分类6 献标识码 编0063（00）03900 引言巷道全断面平风速、风向和单位风量数据精确性对井下用风地风量按分配起定性作用。
常规测风方法虽也能测定某地风速但存着测风速慢、实性差、可靠性差等弊端。
梅花井煤矿目前进行巷道风量测量普遍采用测量巷道某风速方式然通估算巷道几何断面换算乘积方式实现对巷道风量估算。
测风人员常用气体流速测量设备是机械式风速测定仪每班到井下固定测风测量风速采用人工计算方式計算风量0天全矿进行次系统风量测定并出次测风报表实际操作受测风员技能水平和责任心因素影响存数据测量不准确不及数据实性差等问题。
矿井安全检测工作针对通风阻力测定、算、反风等工作目前实现起工作量周期长测定结滞对矿井安全起到指导作用很有限。
通介绍梅花井矿全断面无人精准测风机器人研究与应用有效了上述问题。
该技术方案国现有井工煤矿测风方法具有先驱性能够满足测风实性要具有很推广义。
传统测风方式局限性传统机械式风速测定仪要定期进行检测和维护高粉尘环境下容易发生磨损维护鉴定成较高。
且由测风程测风人员移动影响到测定断面风流稳定性使得各风速不断变化所测数据存定误差。
而安全监测系统安装风速传感器测量风速要传感器悬挂巷道央顶部传感器探头离顶部距离要50距传感器0围若有遮挡物体存会挡住风流影响传感器正常测量要探头进风口始终要对准风方向。
实际操作受巷道实际环境条件限制和维护保养不及等诸多原因往往不能达到使用理想要导致测风所得数据与实际工况偏差较。
外机械式风速测定仪和风速传感器也只能测量单气体流速风速无法体现全断面风速值测风员通常采用隔取方式得到测量区域平速这种方式也不能有效测量巷道风量测量结参考价值有限。
由对矿井风量测量不准确导致目前矿井通风机选型都是按照3倍以上功率进行设计选型具有盲目性造成许多不必要通风设备投入和电力无效损耗。
且按照验和不准确风量数据测算出结指导通风设计通风头数据不准确导致通风设计设备选型准确及通风结构优化都无法实现预期目标。
基测风机器人全断面无人精准测风系统设计设计提出了种固定安装巷道壁上非介入式精准风量测量机器人采用声波低频长距离传输特性。
根据煤矿现场应用环境采用基声波气体顺、逆流方向上声飞行再根据设备安装角与声波传播距离便可得到气体流速进而可得测量截面上风量。
通使用声波原理传感器阵列进行全断面多测风极提高了通风测量精和数据密。
传感器将测得数据上传至现场边缘计算机处理将测得数据结利用现有井下环交换机提供通讯接口通矿井工业环上传至井上系统控制心。
通地面控制心平台可以实看各测风风速、围岩断面、风向、风量、温等矿井通风状况。
改变了现有人员测量周期长、精不够、实性差状况。
测风设备安装位置如图所示。
声波测风算法系统包括信调理、信滤波、卷积计算等信处理算法能够精确获取巷道截面多风速可以根据数据用途对测得数据进行选择。
矿用风速测量采用声波测量原理主要由拾音器、扩音器、信发生和算主机三部分组成基框图如图所示。
扩音器部分主要由声波收发装置和驱动电路构成;拾音器部分主要由高性能数据采集卡构成采样率。
信发生和算主机构成边缘计算机具备高性能计算功能满足煤矿现场使用工况要支持远程部署和运维边缘计算机信算提供算力支持。
信发生和算主机通络通讯关与系统软件进行通信将所处截面测量数据上传到系统软件。
测量机器人实监测数据可以通地面心软件数据平台积累形成序数据通数据挖掘和数据分析可以指导巷道和通风设施建设并制定智能通风控制策略节约能耗。
外软件平台可全面采集全矿各截面风速信息根据、巷道连通关系、风门开闭状态和截面积进行全矿风流算。
软件平台具备3风流显示、风流算、巷道设计规划、通风设施、通风机选型规划等功能从而有效指导矿井通风系统改造。
3 测风机器人系统优越性①建立矿井无人实风量精准测量实现不以人工测量数据主要数据依据。
采用精准测量数据主要通风数据实算矿井风量、风流真实反应矿井通风现状。
并建立了矿井实通风算平台实现矿井通风阻力、设计、执行体化平台减少通风设计人员重复性工作提高工作效率减少矿井人力成投入。
②建立矿井实通风数据高效指导矿井通风设计提高矿井通风安全减少矿井非必要通风设施投入。
③通非介入式方式实现量风速、风量、围岩断面识别、风向、温精准测量将采集信息实上传到地面监控心。
地面上位机将实采集数据通设定程序进行巷道标准风量计算获取巷道实际风量。
也可以通设定相应参数进行反算获得不参数条件下所对应风量从而风量调节提供指导。
充分利用了矿山络技术和智能设备实现矿井通风系统动化和智能化对矿井安全生產减人提效起到至关重要作用。
④测风机器人系统不要人工参与动实现闭环运行只有当出现故障和移装才要人工参与。
软件平台能充分利用矿井动化技术实现矿井通风系统线分析、识别、诊断和优调优控确保矿井通风系统正常期和灾变期按按低功耗优供风。
⑤搭建系统平台能够轻松实现矿井通风能力测定、通风阻力测定有效指导矿井通风设施完善减少漏风量。
避免了很多较低风速风道风量无法精确测定情况提高了通风系统状态识别能力也提高了通风阻力测定、数据平差、风速传感器调校等工作质量。
结论通全断面无人精准测风机器人研究与应用梅花井矿现可以精准掌握矿井各用风地风量借指导矿井通风机合理选型减少“马拉车”现象可直接减少不必要通风设备投入和电力无效损耗。
能够减少井下测风人员数量降低职业健康风险提高矿井通风安全对矿井安全生产和减人提效起到至关重要作用具有创新性和先进性类似条件煤矿有巨推广应用前景。
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