智能通风精准调控系统架构及实现

张智韬; 李雨成; 李俊桥; 张静; 李博伦

doi:10.13225/j.cnki.jccs.2022.0503

摘要：为满足矿井通风系统智能化升级的战略需求,研究了智能通风精准调控系统的设计原则、逻辑架构及具体实现.从状态感知、控制算法和调控策略 3个方面梳理了智能通风调控系统的现状,针对当前智能通风调控系统各研究领域相互割裂、数据难以相互支撑的不足,从顶层设计入手,提出以融合感知算法与控制算法为核心的系统全生命周期设计原则,以此为基础提出了以边缘端"感控一体"为核心的逻辑框架;设计并搭建了矿井智能调风软硬件平台,采取各种措施保障人车安全与系统可靠运行;针对传统框架中状态感知与精准控制算法相对分离,导致风量控制对噪声敏感的具体问题,提出采用结合卡尔曼滤波的比例积分微分闭环控制算法精准追踪巷道风量,并融入了专家建模、算法寻优和设备联动的决策与控制理念.最后,在矿井智能调风软硬件平台中开展了正常时期的风窗风量精准追踪实验和灾变时期的风烟流排除实验.实验结果表明,结合卡尔曼滤波的比例积分微分闭环控制算法相比传统比例积分微分闭环控制算法在风量追踪的准确性、抗干扰性和整体效率 3个方面分别提高了 20.3%、17.4%和 13.9%,实现了正常时期风量的精准高效控制;风烟流排除实验中,风窗两侧恒定压差实时调控可以兼顾窒息灭火与防止烟流入侵,实现了灾变时期烟流的精准控制.2者验证了智能通风精准调控系统设计原则和逻辑框架的有效性.