矿井通风系统在线闭环优调优控方法

摘要

本发明提供一种矿井通风系统在线闭环优调优控方法，所搭建矿井通风在线闭环优调优控系统包括矿井通风监测平台、布置于每个需风风道的需风风道状态采集子系统、布置于每个风机风道的风机工况采集子系统以及布置于每个调节风道且用于调节风阻调节装置风阻变化量的调控子系统。本发明直接利用各需风点的实测供风量和风机实际工况计算目标函数值，用风阻调节装置的实际调节量为控制策略，既能有效避免通风系统本身参数的不精确性和不可知性等问题，又可节省大量的通风系统状态识别传感器，更重要的是，可直接得到调节效果。从根本上保证了矿井通风系统的按时按需低功耗供风，该方法可有效地解决矿井通风系统正常时期和灾变时期的风流控制问题。

主权项

一种矿井通风系统在线闭环优调优控方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，根据矿井通风系统调控目的，将风道划分为四类，分别为Ⅰ类风道、Ⅱ类风道、Ⅲ类风道和Ⅳ类风道；其中，Ⅰ类风道、Ⅱ类风道和Ⅲ类风道为控制风道；Ⅳ类风道为非控制风道；具体的，Ⅰ类风道为风机风道；Ⅱ类风道为需风风道；Ⅲ类风道为安装有风阻调节装置的调节风道；将风机所在风道的集合记为S_l；将需风风道的集合记为S_f；将调节风道的集合记为S_t；步骤2，搭建矿井通风在线闭环优调优控系统；所述矿井通风在线闭环优调优控系统包括矿井通风监测平台、布置于每个需风风道的需风风道状态采集子系统、布置于每个风机风道的风机工况采集子系统以及布置于每个调节风道且用于调节风阻调节装置风阻变化量的调控子系统；步骤3，所述矿井通风监测平台预存储初始参数值；所述初始参数值包括：1)每个需风风道的调节阈值β_i，i∈S_f，其含义为：当需风风道i的实测供风量和目标需风量之差超过阈值β_i时，需要进行优化调控；2)调风反应时间T，其含义为：当改变一个或多个风阻调节装置的调阻量后，需风风道的风量变化滞后时间；步骤4，在当前时刻，所述矿井通风监测平台实时接收各个所述需风风道状态采集子系统上传的每个需风风道的风道状态信息；其中，所述风道状态信息包括实测供风量q_i，i∈S_f；所述矿井通风监测平台还实时接收各个所述风机工况采集子系统上传的每个风机工况点的实测风机风量q_fi和实测风机风压h_fi，i∈S_l；步骤5，所述矿井通风监测平台根据每个需风风道在当前时刻的风道状态信息，结合矿井地理信息和生产信息，计算得到每个需风风道在当前时刻的目标需风量i∈S_f；步骤6，所述矿井通风监测平台比较每个需风风道的目标需风量和实测供风量q_i之差是否超过阈值β_i，如果均未超过，则返回步骤4，继续监测；如果存在至少一个需风风道的目标需风量和实测供风量q_i之差超过阈值β_i，则执行步骤7的优化调控过程；步骤7，所述矿井通风监测平台预建立以下的矿井通风系统在线闭环优调优控数学模型：目标函数为：$\mathrm{MinF}\left(\Theta \right)=F({\theta }_1,{\theta }_2,...,{\theta }_n)=\underset{i\in S_f}{\Sigma }{(q_i-q_i^0)}^2+M\underset{i\in S_l}{\Sigma }{q}_{\mathrm{fi}}{h}_{\mathrm{fi}}$约束条件为：θ_i∈[d_i,U_i],i∈S_t其中，F为目标函数；q_i为需风风道i的实测风量；为需风风道i的目标需风量；n为调节风道的数量；M≥0为常数；Θ＝(θ₁,θ₂,...,θ_n)，为所有调节风道的风阻调节装置的调节参数组成的向量；θ为风阻调节装置的调节参数；S_t为调节风道的集合，即：S_t＝{1,2,…,n}；则：θ_i为第i个风阻调节装置的调节参数，d_i和U_i为调节参数θ_i的调节范围下限和上限；所述矿井通风监测平台运行所述在线闭环优调优控数学模型，进行矿井通风系统在线优化调节，其运行方法为：1)将当前时刻风机工况点的实测风机风量q_fi、实测风机风压h_fi、每个需风风道在当前时刻的目标需风量和实测供风量q_i代入目标函数，计算得到目标函数值；然后，以目标函数值达到最小为控制策略，各风阻调节装置的调节参数为控制变量，通过预设搜索算法，得到各风阻调节装置的调节参数值；2)所述矿井通风监测平台根据所述调节参数值，生成对各个风阻调节装置的调控指令，并将所述调控指令发送给对应的调控子系统；3)在对应的调控子系统动作、改变风阻调节装置的调阻量后，从调控子系统动作开始计时，经过调风反应时间T后，返回执行步骤4。