隨著煤礦“單機(jī)自動化-綜合自動化-感知礦山-智慧礦山”發(fā)展路徑的提出,數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化成為現(xiàn)代煤礦發(fā)展的主題。井下多水平排水系統(tǒng)作為礦山建設(shè)的重要組成部分,在當(dāng)前發(fā)展中仍存在能源消耗大,聯(lián)動性弱等問題。本文對多水平排水控制策略進(jìn)行研究,設(shè)計了一套多水平協(xié)同排水智能控制系統(tǒng),解決了多級排水用電成本高,難以聯(lián)動控制的問題。主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:（1）針對傳統(tǒng)控制方法存在水泵啟停頻繁,用電成本高等問題,提出改進(jìn)的“避峰就谷”策略。對水倉水位進(jìn)行重新劃分,同時引入水位變化率和緩沖調(diào)整時間段對水泵的控制邏輯進(jìn)行優(yōu)化。由仿真實(shí)驗(yàn)證明,該策略可減少開泵時間,提高排水效率的同時降低電費(fèi)成本。（2）針對多水平協(xié)同排水系統(tǒng)是多變量非線性強(qiáng)耦合系統(tǒng),難以實(shí)現(xiàn)對其精準(zhǔn)直接控制的問題,提出基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的解耦控制策略,設(shè)計多水平液位解耦器,并提出GA-BP融合算法對模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,提高解耦速度。仿真實(shí)驗(yàn)證明,該解耦器可以實(shí)現(xiàn)對多級液位的解耦控制,且控制效果良好。結(jié)合改進(jìn)的“避峰就谷”控制策略,制定了多水平協(xié)同排水控制方法。（3）針對目前多水平排水系統(tǒng)各采層泵房相互獨(dú)立,單獨(dú)排水,無法實(shí)現(xiàn)信息互... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排Figure1-1Researchcontentandstructurearrangement

2多水平協(xié)同排水智能控制策略研究7泵進(jìn)行排水，若在用電高峰時段，水泵不全開啟；當(dāng)水倉水位在低水位線以下，停止排水。這種傳統(tǒng)的“避峰就谷”控制策略邏輯簡單易于實(shí)現(xiàn)，能夠減少一定的用電開支，但也存在一些問題�，F(xiàn)以恒源煤礦-600泵房為例對傳統(tǒng)“避峰就谷”策略進(jìn)行分析。恒源煤礦-600泵房配有4臺工作水泵，2臺備用水泵。水倉總高為4.5m，容積為7800m3，劃分為四個水位區(qū)，每個水位區(qū)上限從上到下依次為極限水位4m，超高水位3.5m，高水位3m，低水位1.5m。恒源煤礦-600泵房的水泵控制邏輯如表2-2所示，控制流程如圖2-1所示。表2-2水泵控制邏輯Table2-2Controllogicofwaterpump水位范圍（m）平谷段開泵數(shù)量（臺）峰段開泵數(shù)量（臺）4.0以上443.5-4.0423.0-3.5401.5-3.0100.0-1.500圖2-1傳統(tǒng)“避峰就谷”控制流程Figure2-1Traditional"AvoidingPeakFillingValley"controlflow由圖2-1和表2-2可知，當(dāng)水位達(dá)到4m，此時無需考慮時間，同時開啟所

工程碩士專業(yè)學(xué)位論文8有水泵保障生產(chǎn)安全；當(dāng)水位達(dá)到3m，檢測時間，若不在高峰時段，則開啟4臺水泵進(jìn)行排水作業(yè)，若在高峰時段，則暫緩開泵，直至低谷時段到來或者水位達(dá)到極限水位；當(dāng)水量排至等于或者小于1.5m時停泵。現(xiàn)通過MATLAB對傳統(tǒng)“避峰就谷”控制策略進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真。假定水倉每小時進(jìn)水量恒定不變，水倉初始水位為3.6m，水泵揚(yáng)程為503m，排水最大流量為450hm/3。其恒源煤礦-600泵房一天（00:00-24:00）的水位變化曲線以及水泵啟停數(shù)量控制曲線如圖2-2，圖2-3所示。圖2-2傳統(tǒng)“避峰就谷”水位變化曲線Figure2-2Waterlevelchangecurveoftraditional"AvoidingPeaksFillingValley"圖2-3傳統(tǒng)“避峰就谷”水泵控制曲線Figure2-3Traditional"AvoidingPeaksFillingValley"pumpcontrolcurve由仿真結(jié)果曲線可以看出，傳統(tǒng)“避峰就谷”控制策略在實(shí)現(xiàn)利用分時電價的同時存在一些弊端，具體表現(xiàn)如下分析：（1）在用電低谷時段（22:00-8:00）并未使水倉水位穩(wěn)定在低水位附近，給用電高峰時段帶來一定的排水壓力，未達(dá)到理想“避峰就谷”效果。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]新中國70年煤炭工業(yè)鑄就十大輝煌[J]. 張立寬,武強(qiáng).  中國能源. 2019(10)
[2]基于S7-300PLC煤礦井下中央泵房排水系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 成杰.  機(jī)械管理開發(fā). 2019(05)
[3]基于PLC的煤礦自動化排水控制系統(tǒng)設(shè)計[J]. 鄭華華.  機(jī)械管理開發(fā). 2018(12)
[4]多變量解耦控制方法的研究[J]. 王朝霞.  電子世界. 2018(24)
[5]STEP7與wincc flexible集成在虛擬電梯中的應(yīng)用[J]. 趙鳳英,王翠.  電子技術(shù)與軟件工程. 2018(23)
[6]超聲波液位計在冷卻水塔中的應(yīng)用[J]. 成俊.  電工技術(shù). 2018(20)
[7]基于西門子PLC的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計[J]. 杜丹,陳德豪,楊靖.  計算機(jī)時代. 2018(10)
[8]基于PLC控制的煤礦井下自動排水系統(tǒng)的研究[J]. 姚武江.  機(jī)械管理開發(fā). 2018(06)
[9]檢測系統(tǒng)PT100鉑熱電阻的數(shù)字仿真設(shè)計[J]. 李小文,嚴(yán)衛(wèi)林.  控制與信息技術(shù). 2018(03)
[10]基于S7-300的煤礦智能排水系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 張澤厚.  機(jī)械管理開發(fā). 2018(01)

博士論文
[1]基于水錘防護(hù)的礦井水安全排放控制系統(tǒng)研究[D]. 寇彥飛.太原理工大學(xué) 2016

碩士論文
[1]基于前置泵正壓給水的礦井排水控制系統(tǒng)研究[D]. 張朋飛.河北工程大學(xué) 2020
[2]煤礦井下排水智能控制系統(tǒng)的研究[D]. 張遠(yuǎn)放.中國礦業(yè)大學(xué) 2019
[3]煤礦井下多水平排水智能控制系統(tǒng)的研究[D]. 武艷蒙.中國礦業(yè)大學(xué) 2018
[4]基于最優(yōu)控制理論的自動化排水系統(tǒng)研究與應(yīng)用[D]. 劉震.西安科技大學(xué) 2017
[5]基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的船用鍋爐水位控制研究[D]. 馮偉.大連海事大學(xué) 2017
[6]地下礦山多級排水系統(tǒng)控制方法研究與上位機(jī)軟件開發(fā)[D]. 趙曉曉.東北大學(xué) 2017
[7]自旋制導(dǎo)火箭彈總體及姿控系統(tǒng)設(shè)計[D]. 阮政委.大連理工大學(xué) 2016
[8]蒸汽管道壓力智能解耦控制的研究及應(yīng)用[D]. 劉亞軍.安徽工業(yè)大學(xué) 2016
[9]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)械故障診斷技術(shù)的研究[D]. 高芮.青島科技大學(xué) 2016
[10]模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在精餾過程中的應(yīng)用研究[D]. 李東.遼寧工業(yè)大學(xué) 2016



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