基于通风状态自适应调控的瓦斯与自燃复合风险治理系统

本发明涉及工业控制，具体为基于通风状态自适应调控的瓦斯与自燃复合风险治理系统。

背景技术：

1、煤矿采掘过程中，工作面、上隅角、回风巷及采空区等区域的通风状态直接影响瓦斯运移和遗煤氧化过程。瓦斯治理通常需要通过增加有效风量、改善回风条件或调整局部风流分配，使瓦斯及时向回风侧排出；而采空区遗煤自燃治理则需要限制含氧风流进入采空区内部，降低漏风强度及采空区进回风侧之间的风压差。由于瓦斯风险与自燃风险对通风条件的调节需求可能存在差异，同一通风调节措施在降低某一区域瓦斯浓度的同时，可能增加采空区漏风和供氧条件，从而使两类风险之间形成相互制约关系。

2、现有矿井通风治理方式和工业控制通风的方法，通常是根据瓦斯浓度、一氧化碳浓度、温度或氧气浓度等监测数据分别判断瓦斯异常和自燃异常，并在达到相应判定条件后采取增加风量、调整风机运行参数、调节风门或限制漏风等措施。该类方式主要依据风险参数大小确定通风调节幅度，对于第一瓦斯风险区域和第二自燃风险区域在矿井通风网络中的具体位置、二者之间的通风连接关系以及对应调风需求是否作用于相同通风路径考虑不足。当瓦斯风险与自燃风险同时出现时，若仍采用整体增风或整体减风方式，容易使其中一种风险得到缓解而另一种风险受到不利影响。此外，现有调风措施执行后，通常以目标监测点参数是否恢复作为控制依据，缺少根据风险区域位置变化重新确定目标调风区域和调风方向的反馈过程，因此难以针对瓦斯与自燃复合风险形成与空间位置相匹配的通风调控方式。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于通风状态自适应调控的瓦斯与自燃复合风险治理系统，以解决上述背景技术中提出难以针对瓦斯与自燃复合风险形成与空间位置相匹配的通风调控方式的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、基于通风状态自适应调控的瓦斯与自燃复合风险治理系统，包括：

4、通风状态采集模块，用于获取目标矿井区域的空间结构信息、通风设施信息、通风状态数据、瓦斯监测数据和自燃监测数据，根据所述空间结构信息和通风设施信息将目标矿井区域划分为多个通风响应区域，并建立各通风响应区域之间的通风连接关系；

5、复合风险分析模块，用于根据各通风响应区域的瓦斯监测数据确定第一瓦斯风险区域，根据各通风响应区域的自燃监测数据确定第二自燃风险区域；当同一通风响应区域同时被确定为第一瓦斯风险区域和第二自燃风险区域，且对应的瓦斯调风需求与自燃调风需求作用于相同通风路径并且调风方向相反时，将该通风响应区域确定为第三复合风险区域；根据第一瓦斯风险区域对应的瓦斯排出需求确定瓦斯调风需求，根据第二自燃风险区域对应的供氧限制需求确定自燃调风需求，并根据瓦斯调风需求和自燃调风需求的调风方向确定复合风险通风冲突状态；根据第一瓦斯风险区域、第二自燃风险区域、第三复合风险区域及对应通风连接关系确定目标调风区域和对应调风方向，形成区域调风策略；

6、自适应调风模块，用于根据所述区域调风策略确定目标调风区域对应的通风设施及通风调节参数，对对应通风设施执行调节，使目标调风区域的风量、风压或风流分配状态发生改变；

7、反馈校正模块，用于在执行区域调风策略后重新获取各通风响应区域的通风状态数据、瓦斯监测数据和自燃监测数据，重新确定第一瓦斯风险区域和第二自燃风险区域，并根据两类风险区域的重合状态和调风需求重新确定或解除第三复合风险区域；根据重新确定的第一瓦斯风险区域、第二自燃风险区域、第三复合风险区域及对应通风连接关系调整目标调风区域或对应调风方向。

8、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

9、本发明通过根据进风巷、采煤工作面、上隅角、回风巷、采空区边界及通风设施所在位置，将目标矿井区域划分为多个通风响应区域，并根据实际风流流向建立各区域之间的上游、下游及相邻通风连接关系；进一步依据瓦斯监测结果确定第一瓦斯风险区域，依据自燃监测结果确定第二自燃风险区域，并对同时具有两类风险且调风需求发生冲突的通风响应区域进一步确定为第三复合风险区域，使瓦斯浓度、一氧化碳浓度、氧气浓度、温度以及风量、风压等监测结果能够对应至不同风险属性和具体通风位置。本发明通过形成三类风险区域及其空间连接关系，为后续区分单一瓦斯排出、单一自燃供氧限制和复合冲突状态提供基础，提高了复合风险分析结果与实际矿井通风结构之间的对应性。

10、本发明通过根据第一瓦斯风险区域的瓦斯风险状态及其至回风侧的通风连接关系确定瓦斯调风需求，并根据第二自燃风险区域的自燃风险状态及其与进风侧之间的通风连接关系确定自燃调风需求；当同一通风响应区域同时具有两类风险，且两类调风需求作用于相同通风路径并呈相反风量调整方向时，将其确定为第三复合风险区域，并据此查找能够增强该区域向回风侧排风且不增加自燃供氧的局部通风路径。本发明通过将普通风险区域进一步区分为第一瓦斯风险区域、第二自燃风险区域和第三复合风险区域，使目标调风区域的确定不仅依据风险参数大小，还依据风险属性重合及调风方向冲突关系，提高了局部调风方向与瓦斯排出需求、自燃供氧限制需求之间的匹配程度。

11、本发明通过在第一瓦斯风险区域与第二自燃风险区域不存在通风冲突时执行独立区域调风，在形成第三复合风险区域时保持第二自燃风险区域进风通路的供氧风流不增加，并选择第三复合风险区域至回风侧之间且不属于第二自燃风险区域进风通路的通风设施执行局部定向调风；调风后再次获取目标调风区域及相邻区域的风量、风压、瓦斯浓度、一氧化碳浓度、氧气浓度和温度，重新判断三类风险区域的保持、转化或解除状态，并据此调整目标调风区域、调风方向和通风设施控制参数。本发明通过将风险区域类型变化反馈至后续调风过程，提高了通风控制参数与复合风险空间变化之间的适应性。

1.基于通风状态自适应调控的瓦斯与自燃复合风险治理系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于通风状态自适应调控的瓦斯与自燃复合风险治理系统，其特征在于，所述通风状态采集模块包括区域划分单元和状态采集单元；

3.根据权利要求2所述的基于通风状态自适应调控的瓦斯与自燃复合风险治理系统，其特征在于，所述复合风险分析模块包括第一瓦斯风险区域确定单元；

4.根据权利要求3所述的基于通风状态自适应调控的瓦斯与自燃复合风险治理系统，其特征在于，所述复合风险分析模块还包括第二自燃风险区域确定单元；

5.根据权利要求4所述的基于通风状态自适应调控的瓦斯与自燃复合风险治理系统，其特征在于，所述复合风险分析模块还包括调风需求确定单元和通风冲突判断单元；

6.根据权利要求5所述的基于通风状态自适应调控的瓦斯与自燃复合风险治理系统，其特征在于，所述复合风险分析模块还包括调风区域确定单元；

7.根据权利要求6所述的基于通风状态自适应调控的瓦斯与自燃复合风险治理系统，其特征在于，所述自适应调风模块包括通风设施匹配单元和调风控制单元；

8.根据权利要求7所述的基于通风状态自适应调控的瓦斯与自燃复合风险治理系统，其特征在于，所述自适应调风模块用于在第一瓦斯风险区域与第二自燃风险区域不存在复合风险通风冲突且未形成第三复合风险区域时执行独立区域调风；

9.根据权利要求8所述的基于通风状态自适应调控的瓦斯与自燃复合风险治理系统，其特征在于，当确定为复合风险通风冲突状态并形成第三复合风险区域时，所述自适应调风模块执行局部定向调风；

10.根据权利要求9所述的基于通风状态自适应调控的瓦斯与自燃复合风险治理系统，其特征在于，反馈校正模块包括调风结果检测单元和调风策略调整单元；