【摘要】：礦井通風(fēng)系統(tǒng)在煤礦安全開采中扮演著舉足輕重的角色,如何確定一種滿足井下各巷道用風(fēng)需求、符合煤礦實際生產(chǎn)條件、避免風(fēng)機發(fā)生喘振、使通風(fēng)工作所需費用最少的控風(fēng)方案,是礦井通風(fēng)安全節(jié)能領(lǐng)域研究的熱點和難點。論文詳細(xì)闡述了礦井通風(fēng)領(lǐng)域相關(guān)的基礎(chǔ)理論及基本定律,研究了通風(fēng)系統(tǒng)的供風(fēng)設(shè)備和調(diào)風(fēng)設(shè)施,探討了如何利用改進(jìn)后的粒子群算法對井下各分支的風(fēng)阻和風(fēng)量進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控,以確保煤礦開采工作更加節(jié)能、安全、高效地進(jìn)行。針對礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)量優(yōu)化問題,以通風(fēng)機總功率最小為目標(biāo),以分支的阻力方程、回路的風(fēng)壓平衡方程、節(jié)點的風(fēng)量平衡方程、風(fēng)機的特性曲線方程為約束條件,提出一種多種群自適應(yīng)粒子群優(yōu)化算法(MA-PSO)對其進(jìn)行解算尋優(yōu)。首先對隨機生成的種群進(jìn)行初始化預(yù)處理,將粒子的適應(yīng)值從高到低排序;隨后以局部最優(yōu)粒子的位置為圓心,以局部最優(yōu)粒子與其他粒子的歐式距離的平均值為半徑,將種群劃分為五個子種群;接著在粒子的速度更新公式中引入拓?fù)漤椇头N群交流因子,使其以種群為單位在求解空間中搜索,既保證了種群的活力與多樣性,又加快了種群的進(jìn)化和算法收斂的速度;最后通過增加慣性權(quán)重的自適應(yīng)性和淘汰無用粒子的方法來提升算法的全局尋優(yōu)能力和自我學(xué)習(xí)能力。經(jīng)實踐論證:多種群自適應(yīng)粒子群算法的性能均衡,優(yōu)化礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)時無明顯短板,解算速度快且收斂精度高;優(yōu)化后主通風(fēng)機所消耗的總功率相較于優(yōu)化前下降了26.78%,比經(jīng)典遺傳算法的優(yōu)化性能提高了6.2%,比免疫遺傳算法的優(yōu)化性能提高了2.4%,可見多種群自適應(yīng)粒子群優(yōu)化算法的節(jié)能優(yōu)化效果更為顯著。論文最后探討了如何將改進(jìn)后的粒子群優(yōu)化算法應(yīng)用于煤礦的實際生產(chǎn)之中。鑒于Matlab編寫和解算復(fù)雜智能優(yōu)化算法的優(yōu)勢突出,故通過OPC協(xié)議將其與工業(yè)PLC結(jié)合,以實現(xiàn)對煤礦各類通風(fēng)參數(shù)的實時采集、解算和顯示,同時進(jìn)行通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的建模和MA-PSO優(yōu)化算法的調(diào)用,最終協(xié)同完成風(fēng)網(wǎng)風(fēng)量的在線優(yōu)化調(diào)控工作,指導(dǎo)煤礦的實際開采工作。論文對于智慧礦山智能通風(fēng)系統(tǒng)的建設(shè)具有一定的參考價值,可使煤礦通風(fēng)系統(tǒng)更加高效、節(jié)能運行。
【圖文】：

Mine Ventilation System）統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖稱風(fēng)網(wǎng)）是指按照井下風(fēng)流的流動據(jù)井下各巷道連接的復(fù)雜程度又可[50]，假如某分支網(wǎng)絡(luò)中包含串聯(lián)、并風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，在研究礦井風(fēng)網(wǎng)風(fēng)量優(yōu)化般型三種[51]。是由節(jié)點和風(fēng)路構(gòu)成的用于表示巷道在網(wǎng)路中被稱為風(fēng)路[53]，兩條兩個節(jié)點之間的一段通風(fēng)巷道被稱不同可把它們分為：①用風(fēng)分支，，進(jìn)行生產(chǎn)開采的，其間的風(fēng)量大小流的流向不隨風(fēng)網(wǎng)的變化而改變；可以進(jìn)行調(diào)節(jié)改變。最簡單的通風(fēng)

2 礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)理論基礎(chǔ)jijRjNjFjh h h h h表示；巷道增加或降低的阻力Njh 來表示；礦用通風(fēng)機的全定律態(tài)時單位時間內(nèi)流入和流出某2]。若忽略所流經(jīng)空氣密度的改進(jìn)該節(jié)點，負(fù)值表示風(fēng)流遠(yuǎn)離 ijjgq10，其中 i=1，2，…，點之間的關(guān)系可用圖 2-2 表示
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TD724;TP18

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2698722