(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210973127.6 (22)申请日 2022.08.15 (71)申请人 中南大学 地址 410083 湖南省长 沙市岳麓区麓山 南 路932号 (72)发明人 钟德云　王李管　贾明涛　毕林　 胡建华　 (74)专利代理 机构 长沙瀚顿知识产权代理事务 所(普通合伙) 43223 专利代理师 吴亮　朱敏 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01) E21F 1/00(2006.01) G06F 111/04(2020.01)G06F 111/06(2020.01) (54)发明名称 矿井通风系统风量分步调节方法、 装置及设 备 (57)摘要 本申请公开了一种矿井通风系统风量分步 调节方法、 装置及设备。 该方法包括： 获取矿井通 风系统的通风网络模型； 基于通风网络解算方法 对通风网络模 型进行风量分配计算， 并基于风量 分配计算结果调整通风网络模型， 直至通风网络 模型中风机的模拟工况与实际工况匹配； 基于井 下通风风量需求和矿井通风系统对应的设定优 化模型， 生成至少一个待选的风量调节方案； 基 于至少一个待选的风量调节方案与井下通风风 量需求， 确定最佳的风量调节方案； 设定优化模 型为基于多目标混合整数规划的风量调控分步 优化模型。 可以基于两步骤通风优化法得到矿井 通风系统的最佳风量调节方案， 极大地降低了模 型的变量规模和求解复杂 度， 进而提高了井下通 风调节的可靠性。 权利要求书3页 说明书17页 附图4页 CN 115270503 A 2022.11.01 CN 115270503 A 1.一种矿井通 风系统风 量分步调节方法， 其特 征在于， 包括： 获取矿井通 风系统的通 风网络模型； 基于通风网络解算方法对所述通风网络模型进行风量分配计算， 并基于风量分配计算 结果调整所述 通风网络模型， 直至所述 通风网络模型中风机的模拟工况与实际工况匹配； 基于井下通风风量需求和所述矿井通风系统对应的设定优化模型， 生成至少一个待选 的风量调节方案； 基于所述至少一个待选的风量调节方案与 所述井下通风风量需求， 确定最佳的风量调 节方案； 其中， 所述设定优化模型为基于多目标混合整数规划的风量调控分步优化模型， 包括 以下优化目标： 最小通风能耗目标、 最佳调节位置目标、 最佳调节方式目标及最小调节个数 目标； 所述设定优化模型的决策变量包括： 所有分支的调节风压值； 所述风量调节方案包 括： 通风构筑物的调节措施， 所述 通风构筑物包括以下至少之一： 井下风机、 风门和风窗。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述基于通风网络解算方法对所述通风网 络模型进行风量分配计算， 并基于风量分配计算结果调整所述通风网络模型， 直至所述通 风网络模型中风机的模拟工况与实际工况匹配， 包括： 采用基于回路风量的通风网络解算方法对所述通风网络模型进行风量分配计算， 得到 风量分配计算结果； 基于阻力测定方式对巷道风阻参数进行调整， 直至所述风量分配计算结果与实测巷道 风量的对比误差在设定阈值内； 基于所述 风量分配计算结果得到所述 通风网络模型中风机的模拟工况； 判断风机的模拟工况与实 际工况是否匹配， 若否， 则调整所述通风网络模型的模型参 数， 直至所述 通风网络模型中风机的模拟工况与实际工况匹配。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述设定优化模型如下 所示： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115270503 A 2其中， Z为优化目标， ω1为第一权重系数， ω2为第二权重系数， ω3为第三权重系数， ω4 为第四权重系数， ω5为第五权重系数， N为通风网络的分支数， qj为第j条按需分风分支的风 量， rj为第j条分支的风阻， Δhj为第j条分支的风压调节值， hN,j为第j条分支的自然风压， nj,a表示是否需要对第j条分支进行调节， sj为第j条分支的调节级数， nj,c表示是否需要对 第j条分支进行增能调节或降阻调节， nj,b表示是否需要对第j条分支进行增阻调节， Δh ′j 为Δhj的绝对值， bij表示分支与回路的关系， hj为第j条分支风压的代数和， ρ ′j表示第j条 分 支允许忽略的增能或降阻调节 量， ρ″j表示第j条分支允许忽略的增阻调节 量， Δhj,min为第j 条分支可调节 风压下限， Δhj,max为第j条分支可调节 风压上限， Na为通风网络中允许调节分 支的个数， ρj表示第j条分支允许忽略的调节量， nmax,a为第一正常量， nmax,b为第二正常量， nmax,c为第三正常量。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述基于井下通风风量需求和所述矿井通 风系统对应的设定优化模型， 生成至少一个待选的风 量调节方案， 包括： 根据井下通 风风量需求， 确定满足按需分风要求的风 量分配结果； 基于所述分量分配结果， 设定所述设定优化模型的各权 重系数以及决策变量； 基于设定的权重系数以及决策变量， 利用所述设定优化模型求解出至少一个待选的风 量调节方案 。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述基于所述至少一个待选的风量调节方 案与所述井下通 风风量需求， 确定最佳的风 量调节方案， 包括： 采用基于回路风量的通风网络解算方法， 对所述至少一个待选的风量调节方案进行风 量分配计算， 得到各风 量调节方案对应的风 量分配计算结果； 将所述各风量调节方案对应的风量分配计算结果与基于所述井下通风风量需求确定 的按需分风分支的分配风 量进行比对， 确定最佳的风 量调节方案 。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述方法还 包括： 基于所述 最佳的风 量调节方案调节所述矿井通 风系统。 7.一种矿井通 风系统风 量分步调节装置， 其特 征在于， 包括： 通风网络模型获取模块， 用于获取矿井通 风系统的通 风网络模型； 通风网络模型优化模块， 用于基于通风网络解算方法对所述通风网络模型进行风量分权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115270503 A 3