多级机站通风系统风机优化选型方法、装置及设备

1.本技术涉及通风控制领域，尤其涉及一种多级机站通风系统风机优化选型方法、装置及设备。


背景技术：

2.矿井通风的目的，就是给采矿作业区供给足量的新鲜空气，及时将井下污浊空气排出地表，改善矿井通风环境，强化安全生产标准，为井下职工创造一个良好的、舒适的作业环境。
3.相比于大主扇通风系统，多级机站通风系统(multi-fanstation ventilation system)更加可控，在金属矿山应用较为普遍。该多级机站通风系统是指由多级进风、回风机站将地面新鲜空气压送到作业采区并将污浊空气排出矿井的工程设施体系，其中，多风机串并联及多级机站级联的方式使得通风系统更加可调可控，提高了通风系统的效率并降低了通风能耗。然而，多级机站通风系统也引入了新的问题，在通风风机优选时，多级机站风机优选需要处理不平衡风压再分配的问题。
4.相关技术中，固定风量解算法将所有的不平衡风压都集中分配在了固定风量类型的余树分支上，而固定风量类型的生成树分支则没有分配到不平衡风压值，导致固定风量类型的生成树分支不具备装机条件而退化为一般类型的分支，达不到多级机站风机优选的目的。此外，如果装机位置设置不合理或不平衡风压分配不合理，则可能出现部分风机负压而导致无法进行风机选型的情况。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术实施例提供了一种多级机站通风系统风机优化选型方法、装置及设备，旨在有效改善多级机站通风系统的风压平衡。
6.本技术实施例的技术方案是这样实现的：
7.第一方面，本技术实施例提供了一种多级机站通风系统风机优化选型方法，包括：
8.根据多级机站通风系统的装机分支的装机风量范围和设定的风量间隔确定各装机分支的装机风量值；
9.采用固定风量解算法对各装机分支的装机风量值进行通风网络解算，确定初始的装机风量分配值和初始的装机分支调节风压值；
10.基于所述初始的装机风量分配值、所述初始的装机分支调节风压值和设定的优化模型，确定各风机的虚拟装机风量和虚拟装机风压；
11.基于各风机的所述虚拟装机风量和所述虚拟装机风压，得到风机选型方案；
12.其中，所述设定的优化模型为多目标优化函数，多目标优化函数包括以下优化目标：通风风机功率最小目标、同级机站负压均衡目标及最佳匹配风机风压目标，所述多目标优化函数的决策变量包括：装机分支的最佳风机风压范围偏差、装机分支的最佳风机风压范围上限偏差量、装机分支的最佳风机风压范围下限偏差量、装机风压的正偏差量及装机
风机的负偏差量。
13.在一些实施例中，所述基于各风机的所述虚拟装机风量和所述虚拟装机风压，得到风机选型方案，包括：
14.基于各风机的所述虚拟装机风量和所述虚拟装机风压，确定装机分支的巷道风阻特性曲线；
15.根据装机分支的所述巷道风阻特性曲线，逐个查询风机库中风机的风量-风压特性曲线，确定风机的实际运行工况；
16.基于所述实际运行工况选取装机位置处的备选风机；
17.基于风机性能指标对备选风机进行排序；
18.基于排序结果验证所述多级机站通风系统的分风效果，得到符合选型要求的风机选型方案，所述风机选型方案包括以下至少之一：风机型号、安装角度、风机数量及串并联布置方式。
19.在一些实施例中，所述设定的优化模型如下所示：
[0020][0021][0022]
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，f为所有装机分支f的集合，qf为装机分支f的风机风量，hf为装机分支f的风机风压，为各级机站中装机分支f的装机点装机风压与基准装机点f
′
装机风压的正偏差变量，为各级机站中装机分支f的装机点装机风压与基准装机点f
′
装机风压的负偏差变量，为装机分支f的最佳风机风压范围上限偏差量，hf为装机分支f的最佳风机风压范围下限偏差量，n为通风网络的分支数，m为通风网络的独立回路数，b
ij
表示装机分支与独立回路的关系，hj为第j条装机分支风压的代数和，δhj为第j条装机分支的风压调节值，δh
j,fmin
为第j条装机分支的可调节风机风压下限，δh
j,fmax
为第j条装机分支的可调节风机风压上限，hf,max
为装机分支f的最佳风机风压上限，h
f,min
为装机分支f的最佳风机风压下限，qf′
为基准装机点f
′
的风机风量，hf′
为基准装机点f
′
的风机风压。
[0023]
在一些实施例中，所述基于所述实际运行工况选取装机位置处的备选风机，包括：
[0024]
基于所述实际运行工况，选取风机的运转效率大于或等于第一阈值且风机的工作风压小于或等于第二阈值的风机，作为备选风机。
[0025]
在一些实施例中，所述基于风机性能指标对备选风机进行排序，包括：
[0026]
基于风机运转效率、风机工作风量及风机工作风压中的至少一个，对备选风机进行排序。
[0027]
在一些实施例中，所述基于排序结果验证所述多级机站通风系统的分风效果，得到符合选型要求的风机选型方案，包括：
[0028]
基于排序结果生成待确认的风机选型方案，并对所述待确认的风机选型方案进行风量分配计算，判断计算结果是否满足所述各装机分支的装机风量值，若是，则将所述待确认的风机选型方案作为所述风机选型方案。
[0029]
在一些实施例中，所述方法还包括：
[0030]
输出所述风机选型方案。
[0031]
第二方面，本技术实施例提供了一种多级机站通风系统风机优化选型装置，包括：
[0032]
第一确定模块，用于根据多级机站通风系统的装机分支的装机风量范围和设定的风量间隔确定各装机分支的装机风量值；
[0033]
第二确定模块，用于采用固定风量解算法对各装机分支的装机风量值进行通风网络解算，确定初始的装机风量分配值和初始的装机分支调节风压值；
[0034]
第三确定模块，用于基于所述初始的装机风量分配值、所述初始的装机分支调节风压值和设定的优化模型，确定各风机的虚拟装机风量和虚拟装机风压；
[0035]
风机选型模块，用于基于各风机的所述虚拟装机风量和所述虚拟装机风压，得到风机选型方案；
[0036]
其中，所述设定的优化模型为多目标优化函数，多目标优化函数包括以下优化目标：通风风机功率最小目标、同级机站负压均衡目标及最佳匹配风机风压目标，所述多目标优化函数的决策变量包括：装机分支的最佳风机风压范围偏差、装机分支的最佳风机风压范围上限偏差量、装机分支的最佳风机风压范围下限偏差量、装机风压的正偏差量及装机风机的负偏差量。
[0037]
第三方面，本技术实施例提供了一种电子设备，包括：处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器，其中，所述处理器，用于运行计算机程序时，执行本技术实施例第一方面所述方法的步骤。
[0038]
第四方面，本技术实施例提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现本技术实施例第一方面所述方法的步骤。
[0039]
本技术实施例提供的技术方案，根据多级机站通风系统的装机分支的装机风量范围和设定的风量间隔确定各装机分支的装机风量值；采用固定风量解算法对各装机分支的装机风量值进行通风网络解算，确定初始的装机风量分配值和初始的装机分支调节风压值；基于初始的装机风量分配值、初始的装机分支调节风压值和设定的优化模型，确定各风机的虚拟装机风量和虚拟装机风压；基于各风机的虚拟装机风量和虚拟装机风压，得到风
机选型方案。如此，可以智能确定多级机站通风系统的风机选型方案，且满足多级机站通风系统的风压平衡需求，进而有效改善系统的运行可靠性。
附图说明
[0040]
图1为本技术实施例多级机站通风系统风机优化选型方法的流程示意图；
[0041]
图2为本技术应用实施例多级机站通风系统风机优化选型方法的流程示意图；
[0042]
图3为本技术一应用示例中多级机站通风系统的通风网络结构示意图；
[0043]
图4为本技术实施例多级机站通风系统风机优化选型装置的结构示意图；
[0044]
图5为本技术实施例电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0045]
下面结合附图及实施例对本技术再作进一步详细的描述。
[0046]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
[0047]
本技术实施例提供了一种多级机站通风系统风机优化选型方法，其可以应用于具有数据处理能力的电子设备上，例如，笔记本、台式电脑或者服务器中，用于智能确定多级机站通风系统的风机选型方案。如图1所示，该方法包括：
[0048]
步骤101，根据多级机站通风系统的装机分支的装机风量范围和设定的风量间隔确定各装机分支的装机风量值。
[0049]
可以理解的是，多级机站通风系统可以包括多级机站，每级机站可以包括至少一个装机分支(又称为风机分支)。在对多级机站通风系统进行规划设计时，可以预先确定好每级机站的装机分支数和设定的风量间隔，并根据系统的总风量需求，得到各装机分支的装机风量范围，再根据各装机分支的装机风量范围和设定的风量间隔确定各装机分支的装机风量值。
[0050]
步骤102，采用固定风量解算法对各装机分支的装机风量值进行通风网络解算，确定初始的装机风量分配值和初始的装机分支调节风压值。
[0051]
这里，可以采用固定风量解算法，并根据步骤101确定的各装机分支的装机风量值，对多级机站通风系统的通风网络进行解算，得到初始的装机风量分配值和初始的装机分支调节风压值，即确定通风网络的风量分配初始状态和装机分支的初始调节风压值。
[0052]
步骤103，基于所述初始的装机风量分配值、所述初始的装机分支调节风压值和设定的优化模型，确定各风机的虚拟装机风量和虚拟装机风压。
[0053]
本技术实施例中，所述设定的优化模型为多目标优化函数，该多目标优化函数包括以下优化目标：通风风机功率最小目标、同级机站负压均衡目标及最佳匹配风机风压目标，所述多目标优化函数的决策变量包括：装机分支的最佳风机风压范围偏差、装机分支的最佳风机风压范围上限偏差量、装机分支的最佳风机风压范围下限偏差量、装机风压的正偏差量及装机风机的负偏差量。
[0054]
可以理解的是，本技术实施例中，该设定的优化模型以风机风量为给定条件，并以通风风机功率最小、同级机站负压均衡及最佳匹配风机风压为综合优化目标，确定各风机
的虚拟装机风量和虚拟装机风压。
[0055]
步骤104，基于各风机的所述虚拟装机风量和所述虚拟装机风压，得到风机选型方案。
[0056]
可以理解的是，本技术实施例的方法，可以基于前述的优化模型得到的各风机的虚拟装机风量和虚拟装机风压进行风机选型，得到风机选型方案，进而可以智能确定多级机站通风系统的风机选型方案，且满足多级机站通风系统的风压平衡、通风风机功率最小及最佳匹配风机风压的综合优化目标，进而有效改善系统的运行可靠性。
[0057]
在一些实施例中，所述设定的优化模型如下所示：
[0058][0059][0060]
其中，z为优化目标，ω1为第一权重系数(即通风风机功率最小目标的权重系数)，ω2为第二权重系数(即同级机站负压均衡目标的权重系数)，ω3为第三权重系数(即最佳匹配风机风压目标的权重系数)，f为所有装机分支f的集合，qf为装机分支f的风机风量，hf为装机分支f的风机风压，为各级机站中装机分支f的装机点装机风压与基准装机点f
′
装机风压的正偏差变量，为各级机站中装机分支f的装机点装机风压与基准装机点f
′
装机风压的负偏差变量，为装机分支f的最佳风机风压范围上限偏差量，hf为装机分支f的最佳风机风压范围下限偏差量，n为通风网络的分支数，m为通风网络的独立回路数，b
ij
表示装机分支与独立回路的关系，hj为第j条装机分支风压的代数和，δhj为第j条装机分支的风压调节值，δh
j,fmin
为第j条装机分支的可调节风机风压下限，δh
j,fmax
为第j条装机分支的可调节风机风压上限，h
f,max
为装机分支f的最佳风机风压上限，h
f,min
为装机分支f的最佳风机风压下限。
[0061]
需要说明的是，上式中s.t.是subject to(such that)的缩写，即受约束的意思。qf′
为基准装机点f
′
的风机风量，hf′
为基准装机点f
′
的风机风压。
[0062]
在一种实现方式中，多级机站通风系统的优化模型可以表示为：
[0063]
min z＝ω1z1 ω2z2 ω3z3 ω4z4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0064]
其中，z1表示通风风机功率最小目标；
[0065]
z2表示同级机站负压均衡目标；
[0066]
z3表示最佳匹配风机风压目标；
[0067]
z4表示最佳匹配风机风量目标；
[0068]
ω1表示通风风机功率最小目标的权重系数；
[0069]
ω2表示同级机站负压均衡目标的权重系数；
[0070]
ω3表示最佳匹配风机风压目标的权重系数；
[0071]
ω4表示最佳匹配风机风量目标的权重系数。
[0072]
下面对上述的各优先目标说明如下：
[0073]
(1)通风风机功率最小目标
[0074]
通风风机功率最小目标可以表示为
[0075][0076]
其中，f为所有装机分支f的集合，包括主扇和辅扇；
[0077]
qf为装机分支f的风机风量；
[0078]
hf为装机分支f的风机风压。
[0079]
(2)各级机站负压均衡目标
[0080]
各级机站负压均衡目标可以表示为
[0081][0082]
其中，为各级机站中装机分支f的装机点装机风压与基准装机点f
′
装机风压的正偏差变量；
[0083]
为各级机站中装机分支f的装机点装机风压与基准装机点f
′
装机风压的负偏差变量。
[0084]
当根据装机风量大小按比例确定机站负压时，和满足以下约束条件
[0085][0086]
特殊地，同级机站负压均衡目标函数可以表示为
[0087][0088]
其中，l为多级机站的级数；
[0089]
k为同级机站的装机点数；
[0090]
为l级机站中装机点k装机风压与装机点k装机风压的正偏差变量；
[0091]
为l级机站中装机点k装机风压与装机点k装机风压的负偏差变量。
[0092]
和满足以下约束条件
[0093][0094]
(3)最佳匹配风机风压目标
[0095]
最佳匹配风机风压目标可以表示为
[0096][0097]
其中，δhf表示第f条分支(装机分支)最佳风机风压范围偏差。
[0098]
第f条分支(装机分支)最佳风机风压范围偏差可以通过以下公式计算
[0099][0100]
其中，h
f,min
为第f条分支(装机分支)最佳风机风压下限，满足h
f,min
》0；
[0101]hf,max
为第f条分支(装机分支)最佳风机风压上限，满足h
f,max
≥h
f,min
》0。
[0102]
(a)当要求实际风机风压不小于设定风压时
[0103]hf,max
＞＞δhf＝h
f,min
》0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0104]
其中，q
j,n
表示第j条分支(按需分风分支)的需风量。
[0105]
(b)当要求实际风机风压不大于设定风压时
[0106]hf,max
＝δhf＞＞h
f,min
》0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0107]
(c)当要求实际风机风压近似等于设定风压时
[0108]hf,max
≈δhf≈h
f,min
》0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)
[0109]
为了便于求解数学模型，最佳匹配风机风压目标需要转化为以下标准形式
[0110][0111]
其中，
[0112]
为第f条分支(装机分支)最佳风机风压范围上限偏差量；
[0113]
hf为第f条分支(装机分支)最佳风机风压范围下限偏差量。
[0114]
满足以下条件
[0115][0116]
hf满足以下条件
[0117][0118]
在以上条件的约束下，存在和hf必有一个为零的隐式约束条件。当该分支风机风压分配值处于最佳风机风压范围内时，最佳风机风压范围上限偏差量和最佳风机风压范围下限偏差量hf均为零。
[0119]
(4)最佳匹配风机风量目标
[0120]
最佳匹配风机风量目标可以表示为
[0121][0122]
其中，δqf表示第f条分支(装机分支)最佳风机风量范围偏差。
[0123]
第f条分支(装机分支)最佳风机风量范围偏差可以通过以下公式计算
[0124][0125]
其中，q
f,min
为第f条分支(装机分支)最佳风机风量下限，满足q
f,min
》0；
[0126]qf,max
为第f条分支(装机分支)最佳风机风量上限，满足q
f,max
≥q
f,min
》0。
[0127]
类似于最佳匹配风机风压目标函数，最佳匹配风机风量目标函数需要转化为以下标准形式
[0128][0129]
其中，为第f条分支(装机分支)最佳风机风压范围上限偏差量；
[0130]
qf为第f条分支(装机分支)最佳风机风压范围下限偏差量。
[0131]
满足以下条件
[0132][0133]
qf满足以下条件
[0134]
[0135]
下面对上述公式(1)的优化模型的约束条件说明如下：
[0136]
(1)风量平衡约束
[0137]
根据风量平衡定律建立的数学模型约束条件如下
[0138][0139]
其中，j为通风网络的节点数；n为通风网络的分支数；
[0140]aij
表示节点与分支的关系；
[0141]aij
满足
[0142]
(2)风压平衡约束
[0143]
根据风压平衡定律建立的数学模型约束条件如下
[0144][0145]
其中，m为通风网络的独立回路数，m＝n-j 1；
[0146]hj
为第j条分支风压的代数和，
[0147]rj
为第j条分支的风阻；
[0148]
qj为第j条分支的风量；
[0149]
δhj为第j条分支的风压调节值；
[0150]hn,j
为第j条分支的自然风压；
[0151]bij
表示分支与回路的关系；
[0152]bij
满足
[0153]
(3)装机分支约束
[0154]
不平衡风压只允许出现在装机分支中，并且装机分支只能进行增能调节。因此风压调节值应满足
[0155][0156]
(4)风压调节范围约束
[0157]
装机分支风机风压调节范围约束应满足
[0158]
δh
j,fmin
≤δhj≤δh
j,fmax
,j∈f
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(23)
[0159]
其中，δh
j,fmin
为第j条分支(装机分支)可调节风机风压下限；
[0160]
δh
j,fmax
为第j条分支(装机分支)可调节风机风压上限。
[0161]
(5)风机运转风量约束
[0162]
风机运转风量约束应满足
[0163]qj,fmax
≥qj≥q
j,fmin
,j∈f
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(24)
[0164]
其中，qj为第j条分支(装机分支)的风量(装机风量)；
[0165]qj,min
为第j条分支(装机分支)允许风机风量下限，满足q
j,fmin
≥0；
[0166]qj,max
为第j条分支(装机分支)允许风机风量上限，满足q
j,fmax
≥q
j,min
≥0。
[0167]
(6)风机运转效率约束
[0168]
风机运转效率约束应满足
[0169]
ηj≥cj,j∈f
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(25)
[0170]
其中，ηj表示第j条分支(装机分支)的风机运转效率；
[0171]cj
为某个常数，表示第j条分支(装机分支)要求的最低风机运转效率。
[0172]
(7)风机运转参数约束
[0173]
风机参数上下限约束条件要求选型风机的风机参数满足限定范围的条件。
[0174]
p
j,fmax
≥pj≥p
j,fmin
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(26)
[0175]
其中，p
j,f
表示第j条分支(装机分支)的风机参数(风机直径、转数、叶片安装角度以及风机串并联数等)；
[0176]
p
j,fmin
为第j条分支(装机分支)相应风机参数(风机直径、转数、叶片安装角度以及风机串并联数等)允许数值的上限；
[0177]
p
j,fmax
为第j条分支(装机分支)相应风机参数(风机直径、转数、叶片安装角度以及风机串并联数等)允许数值的下限。
[0178]
装机分支的风机参数由风机库备选风机的风机特性曲线确定。
[0179]
本技术实施例中，考虑到装机风量已经确定，设定的优化模型可以为：
[0180][0181][0182]
其中，该优化模型的决策变量为所有装机分支的调节风压值δhj，以及辅助决策
变量hf、和由于已知风量可以看作常量，目标函数和约束条件都为线性函数，该优化模型可以理解为线性规划模型。
[0183]
在一些实施例中，所述基于各风机的所述虚拟装机风量和所述虚拟装机风压，得到风机选型方案，包括：
[0184]
基于各风机的所述虚拟装机风量和所述虚拟装机风压，确定装机分支的巷道风阻特性曲线；
[0185]
根据装机分支的所述巷道风阻特性曲线，逐个查询风机库中风机的风量-风压特性曲线，确定风机的实际运行工况；
[0186]
基于所述实际运行工况选取装机位置处的备选风机；
[0187]
基于风机性能指标对备选风机进行排序；
[0188]
基于排序结果验证所述多级机站通风系统的分风效果，得到符合选型要求的风机选型方案，所述风机选型方案包括以下至少之一：风机型号、安装角度、风机数量及串并联布置方式。
[0189]
可以理解的是，本技术实施例可以基于装机分支的巷道风阻特性曲线，从风机库中查询风机的风量-风压特性曲线，进而确定风机的实际运行工况，该实际运行工况即风机实际运转风量和风机实际运转风压，进而确定备选风机，再基于备选风机构建最佳的风机选型方案，提升了风机选型的智能化程度，且利于优化整个多级机站通风系统的风压平衡、通风风机功率最小及最佳匹配风机风压的综合控制需求，进而有效改善系统的运行可靠性。
[0190]
在一些实施例中，所述基于所述实际运行工况选取装机位置处的备选风机，包括：
[0191]
基于所述实际运行工况，选取风机的运转效率大于或等于第一阈值且风机的工作风压小于或等于第二阈值的风机，作为备选风机。
[0192]
示例性地，可以选取风机的运转效率大于或等于60％且风机的工作风压小于或等于最高风压的90％的风机，作为备选风机。
[0193]
在一些实施例中，所述基于风机性能指标对备选风机进行排序，包括：
[0194]
基于风机运转效率、风机工作风量及风机工作风压中的至少一个，对备选风机进行排序。
[0195]
在一些实施例中，所述基于排序结果验证所述多级机站通风系统的分风效果，得到符合选型要求的风机选型方案，包括：
[0196]
基于排序结果生成待确认的风机选型方案，并对所述待确认的风机选型方案进行风量分配计算，判断计算结果是否满足所述各装机分支的装机风量值，若是，则将所述待确认的风机选型方案作为所述风机选型方案。
[0197]
可以理解的是，基于排序结果，可以列出备选风机的风机类型、叶片角度、工况风量、工况风压、效率、电机功率和风机串并联级数等信息，并结合矿山实际情况，生成待确认的风机选型方案，并对该待确认的风机选型方案进行风量分配计算，验证该计算结果对应的风量分配值是否满足各装机分支的装机风量值，若是，则将所述待确认的风机选型方案作为所述风机选型方案。
[0198]
示例性地，若计算结果对应的风量分配值不满足各装机分支的装机风量值，则可
以重新执行前述的步骤101至步骤104，直至得到符合要求的风机选型方案。
[0199]
在一些实施例中，所述方法还包括：
[0200]
输出所述风机选型方案。
[0201]
可以理解的是，电子设备可以基于显示界面输出该风机选型方案，或者发送该风机选型方案至显示终端进行显示。
[0202]
下面结合一应用实施例对本技术实施例的多级机站通风系统风机优化选型方法进行示例性说明。
[0203]
如图2所示，本应用实施例的风机优化选型方法，包括：
[0204]
步骤201，设置风机装机风量、串并联级数。
[0205]
示例性地，可以在风机安装位置(装机风量分支)根据按需分风要求设置装机风量、风机串联运转或并联运转级数等参数。
[0206]
步骤202，混合型分风网络风量分配计算。
[0207]
示例性地，可以对混合型分风网络进行风量分配计算，确定装机风量分支不平衡风压值。例如，采用固定风量解算法对各装机分支的装机风量值进行通风网络解算，确定初始的装机风量分配值和初始的装机分支调节风压值。
[0208]
步骤203，装机分支巷道风阻特性曲线。
[0209]
示例性地，可以基于初始的装机风量分配值和初始的装机分支调节风压值和设定的优化模型，计算装机分支的虚拟装机风量和虚拟装机风压，并确定装机分支处的巷道风阻特性曲线。
[0210]
步骤204，根据装机分支处的巷道风阻特性曲线，逐个查询风机数据库中风机的风量-风压特性曲线，确定风机的工况点(即运行工况)。
[0211]
步骤205，判断风机是否稳定运转，若是，则执行步骤206，若否，则返回步骤204，继续执行遍历查询的操作。
[0212]
示例性地，若风机的工况点满足风机的运转效率不低于60％和风机工作风压不超过最高风压的90％的条件，则判定风机稳定运转，否则，判定风机不能稳定运转。
[0213]
步骤206，将该风机加入备选列表。
[0214]
可以理解的是，将风机加入备选列表后，需要继续返回步骤204，直至遍历查询完风机数据库。
[0215]
步骤207，选择较优风机验证分风效果。
[0216]
这里，可以按不同方式对待选风机列表进行排序，并列出备选风机的风机类型、叶片角度、工况风量、工况风压、效率、电机功率和风机串并联级数等信息；根据排序结果生成待确认的风机选型方案，并对所述待确认的风机选型方案验证分风效果。
[0217]
步骤208，判断风机选型是否合理，若否，则返回步骤201，若是，则执行步骤209。
[0218]
示例性地，可以基于待确认的风机选型方案，将实际风机信息替换装机风量，重新对通风网络进行风量分配计算，验证所选风机的实际风量分配效果，即判断分配计算的结果是否满足设置的风机装机风量。
[0219]
如果所选的风机不合适，则返回步骤201重新设置装机分支装机风量、风机串联运转或并联运转级数等参数，根据风机联合运转风量-风压特性曲线重新确定风机的工况点，并跳转到步骤205重新确定备选风机。
[0220]
步骤209，输出优选的风机选型方案。
[0221]
图3显示了一个简化的矿山通风网络图，用于验证多级机站通风系统的分机优选选型方法的可靠性，图中数字为通风网络分支编号。该通风网络采用压-抽-压的三级机站通风方式，含有14条分支、13个节点，5个装机点位置。
[0222]
在结合矿山情况进行风机优选选型时，当必须从指定风机库优选风机时，在构造风机优选数学模型时通常还应考虑备选风机库信息得到的备选风机约束条件(装机分支风压调节范围约束、风机运行工况约束)。例如，由于装机分支对应的装机风量已经确定，可以通过遍历风机库备选风机的方式初步确定装机风量相应装机风压的合理(可选)范围。
[0223]
为了采用多级机站风机优选数学模型对图3所示的通风网络进行风机优选，应先采用装机风量逻辑相关的固定风量解算法进行风量分配计算。表1显示了该通风网络各级机站的风量分配结果，表2显示了该通风网络各级机站的风压分配结果。表3显示了多级机站通风网络风机优选结果，包含各装机点优选的风机型号及风机安装角度等信息。
[0224]
表1
[0225][0226]
表2
[0227][0228]
表3
[0229][0230][0231]
可以理解的是，在确定了通风网络各级机站风量分配和风压分配的结果之后，可以直接采用装机分支逻辑不相关的风机优选方法确定各装机点备选风机，为通风系统设计人员辅助决策。
[0232]
为了实现本技术实施例的方法，本技术实施例还提供一种多级机站通风系统风机优化选型装置，设置在电子设备，如图4所示，该装置包括：第一确定模块401、第二确定模块402、第三确定模块403和风机选型模块404。其中，第一确定模块401用于根据多级机站通风系统的装机分支的装机风量范围和设定的风量间隔确定各装机分支的装机风量值；第二确定模块402用于采用固定风量解算法对各装机分支的装机风量值进行通风网络解算，确定初始的装机风量分配值和初始的装机分支调节风压值；第三确定模块403用于基于所述初始的装机风量分配值、所述初始的装机分支调节风压值和设定的优化模型，确定各风机的虚拟装机风量和虚拟装机风压；风机选型模块404用于基于各风机的所述虚拟装机风量和
所述虚拟装机风压，得到风机选型方案；所述设定的优化模型为多目标优化函数，多目标优化函数包括以下优化目标：通风风机功率最小目标、同级机站负压均衡目标及最佳匹配风机风压目标，所述多目标优化函数的决策变量包括：装机分支的最佳风机风压范围偏差、装机分支的最佳风机风压范围上限偏差量、装机分支的最佳风机风压范围下限偏差量、装机风压的正偏差量及装机风机的负偏差量。
[0233]
在一些实施例中，风机选型模块404具体用于：
[0234]
基于各风机的所述虚拟装机风量和所述虚拟装机风压，确定装机分支的巷道风阻特性曲线；
[0235]
根据装机分支的所述巷道风阻特性曲线，逐个查询风机库中风机的风量-风压特性曲线，确定风机的实际运行工况；
[0236]
基于所述实际运行工况选取装机位置处的备选风机；
[0237]
基于风机性能指标对备选风机进行排序；
[0238]
基于排序结果验证所述多级机站通风系统的分风效果，得到符合选型要求的风机选型方案，所述风机选型方案包括以下至少之一：风机型号、安装角度、风机数量及串并联布置方式。
[0239]
在一些实施例中，所述设定的优化模型如下所示：
[0240][0241][0242]
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，f为所有装机分支f的集合，qf为装机分支f的风机风量，hf为装机分支f的风机风压，为各级机站中装机分支f的装机点装机风压与基准装机点f
′
装机风压的正偏差变量，为各级机站中装机分支f的装机点装机风压与基准装机点f
′
装机风压的负偏差变量，为装机分支f的最佳风机风压范围上限偏差量，hf为装机分支f的最佳风机风压范围下限偏差
量，n为通风网络的分支数，m为通风网络的独立回路数，b
ij
表示装机分支与独立回路的关系，hj为第j条装机分支风压的代数和，δhj为第j条装机分支的风压调节值，δh
j,fmin
为第j条装机分支的可调节风机风压下限，δh
j,fmax
为第j条装机分支的可调节风机风压上限，h
f,max
为装机分支f的最佳风机风压上限，h
f,min
为装机分支f的最佳风机风压下限，qf′
为基准装机点f
′
的风机风量，hf′
为基准装机点f
′
的风机风压。
[0243]
在一些实施例中，风机选型模块404基于所述实际运行工况选取装机位置处的备选风机，包括：
[0244]
基于所述实际运行工况，选取风机的运转效率大于或等于第一阈值且风机的工作风压小于或等于第二阈值的风机，作为备选风机。
[0245]
在一些实施例中，风机选型模块404基于风机性能指标对备选风机进行排序，包括：
[0246]
基于风机运转效率、风机工作风量及风机工作风压中的至少一个，对备选风机进行排序。
[0247]
在一些实施例中，风机选型模块404基于排序结果验证所述多级机站通风系统的分风效果，得到符合选型要求的风机选型方案，包括：
[0248]
基于排序结果生成待确认的风机选型方案，并对所述待确认的风机选型方案进行风量分配计算，判断计算结果是否满足所述各装机分支的装机风量值，若是，则将所述待确认的风机选型方案作为所述风机选型方案。
[0249]
在一些实施例中，该通风系统的风机优化选型装置还包括：输出模块405，用于输出所述风机选型方案。
[0250]
实际应用时，第一确定模块401、第二确定模块402、第三确定模块403、风机选型模块404和输出模块405，可以由电子设备中的处理器来实现。当然，处理器需要运行存储器中的计算机程序来实现它的功能。
[0251]
需要说明的是：上述实施例提供的多级机站通风系统风机优化选型装置在进行通风系统的风机优化选型时，仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述处理分配由不同的程序模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的程序模块，以完成以上描述的全部或者部分处理。另外，上述实施例提供的通风系统的风机优化选型装置与通风系统的风机优化选型方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
[0252]
基于上述程序模块的硬件实现，且为了实现本技术实施例的方法，本技术实施例还提供一种电子设备，用于多级机站通风系统风机优化选型。图5仅仅示出了该设备的示例性结构而非全部结构，根据需要可以实施图5示出的部分结构或全部结构。
[0253]
如图5所示，本技术实施例提供的电子设备500包括：至少一个处理器501、存储器502、用户接口503和至少一个网络接口504。电子设备500中的各个组件通过总线系统505耦合在一起。可以理解，总线系统505用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统505除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图5中将各种总线都标为总线系统505。
[0254]
其中，用户接口503可以包括显示器、键盘、鼠标、轨迹球、点击轮、按键、按钮、触感板或者触摸屏等。
[0255]
本技术实施例中的存储器502用于存储各种类型的数据以支持电子设备的操作。这些数据的示例包括：用于在电子设备上操作的任何计算机程序。
[0256]
本技术实施例揭示的通风系统的风机优化选型方法可以应用于处理器501中，或者由处理器501实现。处理器501可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，通风系统的风机优化选型方法的各步骤可以通过处理器501中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器501可以是通用处理器、数字信号处理器(dsp，digital signal processor)，或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。处理器501可以实现或者执行本技术实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本技术实施例所公开的方法的步骤，可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于存储介质中，该存储介质位于存储器502，处理器501读取存储器502中的信息，结合其硬件完成本技术实施例提供的通风系统的风机优化选型方法的步骤。
[0257]
在示例性实施例中，电子设备可以被一个或多个应用专用集成电路(asic，application specific integrated circuit)、dsp、可编程逻辑器件(pld，programmable logic device)、复杂可编程逻辑器件(cpld，complex programmable logic device)、fpga、通用处理器、控制器、微控制器(mcu，micro controller unit)、微处理器(microprocessor)、或者其他电子元件实现，用于执行前述方法。
[0258]
可以理解，存储器502可以是易失性存储器或非易失性存储器，也可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(rom，read only memory)、可编程只读存储器(prom，programmable read-only memory)、可擦除可编程只读存储器(eprom，erasable programmable read-only memory)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom，electrically erasable programmable read-only memory)、磁性随机存取存储器(fram，ferromagnetic random access memory)、快闪存储器(flash memory)、磁表面存储器、光盘、或只读光盘(cd-rom，compact disc read-only memory)；磁表面存储器可以是磁盘存储器或磁带存储器。易失性存储器可以是随机存取存储器(ram，random access memory)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的ram可用，例如静态随机存取存储器(sram，static random access memory)、同步静态随机存取存储器(ssram，synchronous static random access memory)、动态随机存取存储器(dram，dynamic random access memory)、同步动态随机存取存储器(sdram，synchronous dynamic random access memory)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(ddrsdram，double data rate synchronous dynamic random access memory)、增强型同步动态随机存取存储器(esdram，enhanced synchronous dynamic random access memory)、同步连接动态随机存取存储器(sldram，synclink dynamic random access memory)、直接内存总线随机存取存储器(drram，direct rambus random access memory)。本技术实施例描述的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
[0259]
在示例性实施例中，本技术实施例还提供了一种存储介质，即计算机存储介质，具体可以是计算机可读存储介质，例如包括存储计算机程序的存储器502，上述计算机程序可由电子设备的处理器501执行，以完成本技术实施例方法所述的步骤。计算机可读存储介质
可以是rom、prom、eprom、eeprom、flash memory、磁表面存储器、光盘、或cd-rom等存储器。
[0260]
需要说明的是：“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
[0261]
另外，本技术实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
[0262]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术披露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。