本文選題：通風(fēng)安全　切入點(diǎn)：風(fēng)網(wǎng)解算　出處：《西安科技大學(xué)》2013年博士論文

【摘要】：井巷風(fēng)阻是礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，精度要求高，現(xiàn)場測取費(fèi)工費(fèi)時(shí)，直接影響到網(wǎng)絡(luò)解算技術(shù)在現(xiàn)場的應(yīng)用。風(fēng)速/風(fēng)量監(jiān)測屬于礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的重要監(jiān)測功能。深入提取風(fēng)量監(jiān)測數(shù)據(jù)中隱含的包括風(fēng)阻波動變化在內(nèi)的系統(tǒng)信息，能夠形成對礦井通風(fēng)計(jì)算常態(tài)化應(yīng)用的有力支撐，對于提高礦井通風(fēng)安全管理的精細(xì)化水平具有重要的意義。 常規(guī)操作的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算在驗(yàn)證和認(rèn)定風(fēng)阻數(shù)據(jù)時(shí)需要基于經(jīng)驗(yàn)的人為介入，無嚴(yán)格的程序可遵循，，難以準(zhǔn)確反映礦井客觀實(shí)際。有鑒于此，本論文在綜合有關(guān)風(fēng)量和風(fēng)阻分布數(shù)據(jù)全部信息的基礎(chǔ)之上，通過優(yōu)化平衡實(shí)現(xiàn)了風(fēng)量監(jiān)測數(shù)據(jù)的全局性推演，進(jìn)而以得到驗(yàn)證的全礦風(fēng)量分配格局為目標(biāo)和限制條件，獲取了各風(fēng)道風(fēng)阻數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)模型，并設(shè)計(jì)了風(fēng)量和風(fēng)阻計(jì)算的兩級控制和校驗(yàn)，有效改善了模型的適用性及可靠性，顯著降低了對人為介入的要求，并穩(wěn)定提高了計(jì)算數(shù)據(jù)的客觀符合度，能夠形成對通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算技術(shù)在煤礦現(xiàn)場常態(tài)化應(yīng)用的有力支撐。 在論文研究中，提出了將日常生產(chǎn)條件下的監(jiān)測風(fēng)量變化分為風(fēng)量波動和風(fēng)量漂移的概念；提出了風(fēng)量波動屬于白噪聲平穩(wěn)序列，而風(fēng)量漂移屬于非平穩(wěn)序列的論點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上以泰勒級數(shù)展開將風(fēng)量變化的非線性函數(shù)線性化，構(gòu)建了風(fēng)量波動與漂移溯源分析的數(shù)學(xué)模型，以通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的靈敏度矩陣為指導(dǎo)，辨識風(fēng)量變化的致因分支及其風(fēng)阻變化量，進(jìn)而獲得礦井風(fēng)量/風(fēng)阻波動的統(tǒng)計(jì)特征及風(fēng)阻漂移數(shù)據(jù)。為定量描述屬于非線性復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)的通風(fēng)系統(tǒng)變化特征邁出了重要的一步，可有效指導(dǎo)礦井通風(fēng)的隱患辨識與風(fēng)阻數(shù)據(jù)維護(hù)。 論文研究表明，風(fēng)量變化溯源分析在整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)的辨識力存在一定的區(qū)域性差異，因而影響辨識精度的均勻性，甚至形成局部的“辨識盲區(qū)”而引起溯源分析的多解問題。論文研究因此指出了通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)風(fēng)量監(jiān)測點(diǎn)布局優(yōu)化的必要性，提出了基于單風(fēng)道風(fēng)阻變化影響分析的布局優(yōu)化和設(shè)置附加判據(jù)處理多解辨識的方法，提高了溯源分析對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的適應(yīng)能力及辨識精度。 本論文研究提出了通風(fēng)系統(tǒng)數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺的概念，基于隨機(jī)過程和蒙特卡羅方法的有關(guān)理論提供了完整的數(shù)字實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并以數(shù)字實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了風(fēng)量波動與漂移溯源分析的數(shù)學(xué)模型。通風(fēng)數(shù)字實(shí)驗(yàn)平臺能夠提供高度接近現(xiàn)場通風(fēng)實(shí)際的模擬場景，適宜于在廣泛的研究范圍內(nèi)展開專題論證與方案分析，具有明顯的應(yīng)用前景。
[Abstract]:Air resistance is an important basic data of mine ventilation network calculation, which requires high precision and takes time and time to measure, which directly affects the application of network computing technology in the field.Wind speed / air volume monitoring is an important monitoring function of mine safety monitoring system.The deep extraction of systematic information, including the variation of air resistance fluctuation, from the air volume monitoring data, can form a strong support for the normal application of mine ventilation calculation.It is of great significance to improve the fine level of mine ventilation safety management.The calculation of ventilation network for conventional operation requires human intervention based on experience in the verification and determination of air drag data, and there is no strict procedure to follow, so it is difficult to accurately reflect the objective reality of mine.In view of this, on the basis of synthesizing all the information about air volume and wind resistance distribution data, this paper realizes the global deduction of air volume monitoring data by optimizing the balance.Then, the mathematical model of wind resistance data of each duct is obtained with the verified distribution pattern of total mine air volume as the target and the limiting condition, and the two-stage control and verification of air volume and wind resistance calculation are designed, which effectively improves the applicability and reliability of the model.The requirement of artificial intervention is significantly reduced, and the objective coincidence degree of calculation data is improved stably, which can form a strong support for the application of ventilation network calculation technology in coal mine field normalization.In this paper, the concept of air volume fluctuation and air volume drift is proposed, and the argument that air volume fluctuation belongs to white noise stationary sequence and air volume drift belongs to non-stationary sequence is put forward.On this basis, the nonlinear function of air volume change is linearized by Taylor series expansion, and the mathematical model of traceability analysis of wind volume fluctuation and drift is constructed, which is guided by the sensitivity matrix of ventilation network.The cause branch of air volume change and its wind resistance variation are identified, and the statistical characteristics of mine air volume / air resistance fluctuation and the wind resistance drift data are obtained.It takes an important step to quantitatively describe the variation characteristics of ventilation system which belongs to nonlinear complex dynamic system and can effectively guide the hidden trouble identification and air resistance data maintenance of mine ventilation.The research shows that there is a regional difference in the identification force of traceability analysis of air volume change in the whole ventilation system, which affects the uniformity of identification accuracy, and even forms a local "blind area" for traceability analysis, which leads to the multi-solution problem of traceability analysis.Therefore, the paper points out the necessity of the layout optimization of the air flow monitoring points in the ventilation system, and puts forward the layout optimization based on the influence analysis of the air resistance change of the single air duct and the method of setting additional criteria to deal with the multi-solution identification.The adaptability and identification accuracy of traceability analysis to network system are improved.In this paper, the concept of ventilation system digital experimental platform is proposed, and the complete digital experimental design is provided based on the theory of stochastic process and Monte Carlo method.The mathematical model of traceability analysis of wind volume fluctuation and drift is verified by digital experiment.The ventilation digital experimental platform can provide the simulation scene which is close to the actual situation of field ventilation. It is suitable for the special topic demonstration and scheme analysis in a wide range of research, and has obvious application prospect.
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TD722

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本文編號：1723260