大型复杂煤矿通风系统智能化控制方法研究

郝 婧

（大同煤矿集团有限公司马脊梁矿机械队， 山西 大同 037027）

引言

大型复杂煤矿通风系统作为确保煤矿能够安全生产的核心系统，必须提高对其的重视程度[1]。通过智能化控制方法提高通风系统的运行能力，能够有效消除通风系统中存在的安全隐患。智能化控制指的是通过对通风系统的工频信号进行转化，对系统的通风能力进行有效控制。智能化控制方法的提出主要是针对实现通风系统智能化，通过对控制操作模式的设置，为大型复杂煤矿通风系统的开发作准备。实现大型复杂煤矿通风系统智能化控制的前提条件，就是建立通风系统的控制机制。目前，我国已有大量文献针对大型复杂煤矿通风系统智能化控制方法进行研究，证明智能化控制方法对提高通风系统性能方面的有效性。本文结合郝艳飞提出的浅谈煤矿通风系统中自动化控制技术的应用研究，在此基础上提出一种新型大型复杂煤矿通风系统的智能化控制方法。

1 大型复杂煤矿通风系统智能化控制方法的分析

1.1 建立通风系统智能化控制机制

为了实现通风系统智能化控制，本文以消息中间件为通风系统信息传递方式，建立通风系统智能化控制机制[2]。其具体结构如图1 所示。

根据图1 可知，本文采用三层分布式架构的方式，对整体通风系统机制进行综合调控。采用上述建立控制机制的方式，可在得到通风系统的运行数据的基础上，为其协调控制方面提供技术帮助[3]。

1.2 计算通风系统风量

图1 通风系统智能化控制机制结构

在通风系统智能化控制机制中，智能化控制通风系统的关键参数就是风量[4]。基于大型复杂煤矿通风系统复杂、多样化的特点，本文采用由内向外逐级原则对通风系统风量进行计算。设通风系统风量为∑q采，则其计算公式如公式（1）所示：

式中：q综采为大型复杂煤矿通风系统综合需要的通风量，m3/s；q机采为大型复杂煤矿工作区域需要的通风量，m3/s；q其他为大型复杂煤矿其他工作区域需要的通风量，m3/s；q备为备用工作区域需要的通风量，m3/s；n 为通风距离系数。通过计算通风系统风量，采用控制协调面板的方式，对通风系统中风量输送功率进行控制。

1.3 煤矿通风系统变频智能化控制

根据控制风量输送功率的大小，进行大型复杂煤矿通风系统智能化控制承担处理增量值的计算。设承担处理增量值为ΔP，则其计算公式，如公式（2）所示：

式中：PT0为稳定风量目标的计划控制功率；PT为实际输出功率。根据上述功率增量计算公式，可进行控制偏差值的分析，实现煤矿通风系统变频智能化控制目标的确定。基于上述计算得出的承担处理增量值将采用建立通风系统变频智能化控制目标与线路联系的方式，实现大型复杂煤矿通风系统智能化控制方法的设计[5]。首先，在通风系统传递的控制数据中查找是否存在异常数据，再通过计算通风系统智能化控制承担处理增量值进行综合性评估。其次，建立路径与目标数据的映射关系，智能化可实时校正通风系统中出现数据偏差的现象。最后，通过控制风量输送功率的大小，可提升大型复杂煤矿通风系统变频智能化控制的稳定性。

2 实例分析

2.1 实验准备

本次实例分析选取福建某大型复杂煤矿为实验对象，内容为测试两种控制方法的控制偏差值，控制偏差值与标准控制偏差值数值越接近，证明该控制方法的控制性能越好。该大型复杂煤矿通风系统风量的标准控制偏差值为0.20 m3/s，分别使用传统的控制方法以及本文设计的控制方法进行对比实验，设置传统的控制方法为实验对照组。针对得出的实验结果进行记录，判断控制效果更好的控制方法。

2.2 实验结果分析与结论

根据上述设计的实验步骤，将分析横向振幅从0.2～1.2 Hz 的6 组实验结果，并将两种控制方法下的控制偏差值进行对比，对比结果如图2 所示。

通过图2 可知，本文设计的控制方法控制偏度系数相较于实验对照组更接近标准偏度系数，控制效果更好，能够实现大型复杂煤矿通风系统智能化控制，说明所设计的控制方法其各项功能都可以满足设计要求。

3 结语

图2 控制偏差值对比图

通过对大型复杂煤矿通风系统智能化控制方法进行设计，证明控制方法的真实性和可靠性。本文设计的控制方法不但能够优化传统控制方法的控制机制，还能够针对通风系统风量进行相应的计算，完成传统控制方法所不能实现的控制目标。因此，本文设计的大型复杂煤矿通风系统智能化控制方法是具有现实意义的，能够满足对大型复杂煤矿通风系统智能化控制的总体要求，为大型复杂煤矿通风系统智能化控制提供学术意义。本文唯一不足之处在于没有针对智能化控制方法输出/ 执行准确性进行验算，这一点可以作为日后研究方向之一。