矿井通风网络风阻智能校准研究
闫振国
张龙成
王延平
曹豫其
刘毅涛
陈崇武
阮佳宁
西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安 710054
摘要：现有矿井通风系统风阻校准模型未严格界定摩擦阻力因数的约束情况,并缺乏风阻调整幅度的相关考虑,导致风阻校准效率低.针对上述问题,提出了一种以风阻修正量最小化及实测-解算风量误差最小化为双重目标的风阻校准优化模型.该模型严格划定风阻参数的物理可行域,通过加权法将双目标优化模型转换为单目标函数,协同实现风阻修正量最小化与实测-解算风量误差最小化,维持初始风阻参数的物理真实性,并提升网络解算的精度.在模型求解方面,将下山单纯形(NMS)算法的几何操作与蜣螂优化(DBO)算法的生物寻优行为相结合,提出NMS-DBO算法,该算法通过自适应权重融合策略、反射方向感知与滚球导航的融合策略、收缩回退与孵卵开发的融合策略使风阻校准优化模型输出最优风阻解,确保风阻参数在物理约束范围内实现高精度校准.以含有35个分支的某矿井通风网络为研究对象,建立风阻校准模型,并采用NMS-DBO算法、鲸鱼优化算法(WOA)、粒子群优化(PSO)算法及DBO算法分别进行求解,结果表明:NMS-DBO算法求解的目标函数值为0.454,优于WOA(0.853)、PSO算法(0.525)及DBO算法(0.521),表明NMS-DBO算法在收敛精度上优于其他3种算法;NMS-DBO算法求解的最优风阻与初始风阻的相关性系数达0.998,最大实测-解算风量误差从22.99 m3/s降至3 m3/s以内,实现了风阻参数与风量高精度匹配的协同优化.
关键词：矿井通风系统初始风阻校准下山单纯形法蜣螂优化算法通风网络解算实测-解算风量误差风阻修正量
分类号：TD722(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52074214)陕西省秦创原科学家+工程师队伍建设项目(2024QCY-KXJ-190)陕西省重点研发计划资助项目(2023-YBSF-190)
论文发表日期：2025-09-30
在线出版日期：2025-10-27（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 124-132 )
英文信息