一种矿井风速传感器布置的方法技术

本发明专利技术提出一种矿井风速传感器布置的方法，属于矿井通风技术领域，参考求解无向图的极小边支配集(非多余支配集)的思想，提出了最少全覆盖布点法；首先把通风网络图构造成无向图，当可行监测点的故障巷道集合的并集包括通风网络中的所有分支时，该并集可以看作无向图的支配集，而所含监测点数目最少的可行监测点集合可以看做是向图最小支配集；本发明专利技术在满足风速监测系统覆盖通风网络中所有分支的前提下减少风速传感器的数量，使传感器布设位置更加合理，整个监测系统也更加可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种矿井风速传感器布置的方法
本专利技术属于矿井通风
，具体涉及一种矿井风速传感器布置的方法。
技术介绍
近年来，随着国家对煤矿安全生产的要求不断提高和企业自身现代化建设的需要，我国各大、中、小型矿井都陆续安装了煤矿安全监测监控系统，在正常通风时期，希望根据矿井通风安全监测监控系统所得到的数据的变化，正确地判断出导致这些变化的原因、位置及其影响。当通风系统失效后，能够在第一时间快速、准确地诊断出故障位置及原因，及时实现自动报警、断电和闭锁，并实施有效的控风方案，为预防灾变的发生提供有效的救灾时间，为抢救和疏散人员器材等提供决策信息等。假设所有风速传感器的位置确定，如果这些分支的故障巷道范围库中都没有包含发生故障的巷道，就无法监测到故障的发生。故作者根据风阻-风流变化影响关系，在故障巷道范围库的基础上，从宏观上提出了一种风速传感器布置方法——最少全覆盖布点法。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种矿井风速传感器布置的方法，以达到用最少数量的传感器监测整个通风网络中所有分支的目的。一种矿井风速传感器布置的方法，包括以下步骤：步骤1、根据矿井通风网络图构造成无向图，在故障巷道范围库中，搜索包含分支最多的故障巷道集合，放入一个集合中；步骤2、设矿井通风网络的所有分支组成的集合为全集，获取故障巷道集合的补集；步骤3、在故障巷道范围库中查找故障巷道集合的所有真子集；步骤4、将故障巷道集合及其所有真子集从故障巷道范围库中剔除；步骤5、在剩下的故障巷道范围库中搜索包含故障巷道集合补集分支最多的集合，放入步骤1中的集合中；步骤6、获取故障巷道集合和包含故障巷道集合补集分支最多的集合的并集，并获取全集中故障巷道集合和该并集的补集；步骤7、在剩下的故障巷道范围库中找包含故障巷道集合补集分支最多的集合的所有真子集；步骤8、将包含故障巷道集合补集分支最多的集合及所有真子集从剩下的故障巷道范围库中剔除；步骤9、反复执行步骤2至步骤8，直到满足所有布置传感器巷道的故障巷道集合的并集包括通风网络中的所有分支；步骤10、布置的风速传感器监测到系统中的每一条巷道，完成矿井风速传感器的布置。步骤9所述的直到满足所有布置传感器巷道的故障巷道集合的并集包括通风网络中的所有分支；具体公式如下：S(v)＝{i|∑W(i)＝E}(1)其中，S(v)表示所有布置传感器巷道的故障巷道集合的并集，W(i)表示对第i条巷道风量影响较大的巷道集合，E表示无向图的边集。本专利技术优点：本专利技术提出了一种矿井风速传感器布置的方法，优点是在满足风速监测系统覆盖通风网络中所有分支的前提下减少风速传感器的数量，使传感器布设位置更加合理，整个监测系统也更加可靠。附图说明图1为本专利技术一种实施例的矿井风速传感器布置的方法流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术一种实施例做进一步说明。本专利技术实施例中，参考求解无向图的极小边支配集(非多余支配集)的思想，提出了最少全覆盖布点法；首先把通风网络图构造成无向图G＝(V，E)，其中，G表示无向图，V表示顶点集，E表示边集。当可行监测点的故障巷道集合W(i)的并集S(v)包括通风网络中的所有分支时，S(v)可以看作无向图G＝(V，E)的支配集，而所含监测点数目最少的可行监测点集合S(v)min可以看做是向图G＝(V，E)最小支配集；本专利技术实施例中，矿井风速传感器布置的方法，方法流程图如图1所示，包括以下步骤：步骤1、根据矿井通风网络图构造成无向图，在故障巷道范围库中，搜索包含分支最多的故障巷道集合W1(i)，放入S(v)中；步骤2、设通风网络所有分支组成的集合为全集S，求故障巷道集合W1(i)的补集S1；步骤3、在故障巷道范围库中找故障巷道集合W1(i)的所有真子集；步骤4、将故障巷道集合W1(i)及其所有真子集从故障巷道范围库中剔除；步骤5、在剩下的故障巷道范围库中搜索包含故障巷道集合补集S1分支最多的集合W2(i)，放入集合S(v)中；步骤6、获取故障巷道集合W1(i)和集合W2(i)的并集，并获取全集S中故障巷道集合W1(i)和集合W2(i)的补集S2；步骤7、在剩下的故障巷道范围库中找集合W2(i)的所有真子集；步骤8、把集合W2(i)及所有真子集从剩下的故障巷道范围库中剔除；步骤9、反复执行步骤2至步骤8，直到满足所有布置传感器巷道的故障巷道集合的并集包括通风网络中的所有分支；本专利技术实施例中，布置的风速传感器能够监测到系统中的每一条巷道，即所有布置传感器巷道的故障巷道集合W(i)的并集应该包括通风网络中的所有分支，可表示为S(v)＝{i|∑W(i)＝E}(1)其中，S(v)表示所有布置传感器巷道的故障巷道集合的并集，W(i)表示对第i条巷道风量影响较大的巷道集合，E表示无向图的边集。本专利技术实施例中，满足式(1)中条件的集合可能有多个，需要从这样的集合中选择监测点数量最少的集合，即S(v)min＝min{S(v)|∑i}(2)本专利技术实施例中，满足式(2)的集合也可能有多个，提出分支覆盖度的概念，即分支覆盖度是指故障巷道集合W(i)的并集S(v)中包含的故障巷道的个数之和；该指标代表监测巷道集合的测量重合度；各巷道分支覆盖度越大，测量重合度就越大，当某一风速传感器失效时，其他未失效的传感器能继续监测失效传感器监测范围内的巷道。也就是说分支覆盖度越大，可靠性就越高。因此，在S(v)min中找出重合度最大的集合作为最佳布点方案；步骤10、布置的风速传感器监测到系统中的每一条巷道，完成矿井风速传感器的布置。本专利技术方法既满足了最少全覆盖布点的概念，又满足了分支覆盖度最大的目标。本专利技术实施例中，以大明矿为例进行说明，大明矿目前使用的安全监控系统为KJ2000，安设的传感器以气体传感器为主，主要是甲烷传感器，它可以较全面地了解井下的瓦斯情况，实现对瓦斯灾害的早期预测和预报。然而，安设的风速传感器较少，整个矿井安设的风速传感器只有7个，所在的巷道及节点名称如表1所示；表1安设风速传感器巷道本专利技术实施例中，通过最少全覆盖布点法考察这7个传感器是否全面反映整个通风系统的状况，如果不符合将对大明矿的风速传感器进行重新布置或增设风速传感器。从大明矿故障巷道范围库中，找到风速传感器所在巷道的故障巷道集合：W(303)＝{132，134，138，155，160，180，181，192，196，217，239，240，267，303，310，313，324}；W(159)＝{132，134，138，155，159，164，180，181，192，196，217，239，240，264，267，313，324}；W(240)＝{15，16，18，19，20，21，45，132，134，138，147，155，164，179，180，181，182，190，192，196，199，200，202，203，204，205，206，217，237，239，240，242，264，265，266，267，313，324}；W(199)＝{179，181，182，190，192，196，199，200，202，203，204，205，206，209，210，211，217，245，250，264，267，313，324}；W(21)＝{2，3，4，5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿井风速传感器布置的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据矿井通风网络图构造成无向图，在故障巷道范围库中，搜索包含分支最多的故障巷道集合，放入一个集合中；步骤2、设矿井通风网络的所有分支组成的集合为全集，获取故障巷道集合的补集；步骤3、在故障巷道范围库中查找故障巷道集合的所有真子集；步骤4、将故障巷道集合及其所有真子集从故障巷道范围库中剔除；步骤5、在剩下的故障巷道范围库中搜索包含故障巷道集合补集分支最多的集合，放入步骤1中的集合中；步骤6、获取故障巷道集合和包含故障巷道集合补集分支最多的集合的并集，并获取全集中故障巷道集合和该并集的补集；步骤7、在剩下的故障巷道范围库中找包含故障巷道集合补集分支最多的集合的所有真子集；步骤8、把包含故障巷道集合补集分支最多的集合及所有真子集从剩下的故障巷道范围库中剔除；步骤9、反复执行步骤2至步骤8，直到满足所有布置传感器巷道的故障巷道集合的并集包括通风网络中的所有分支；步骤10、布置的风速传感器监测到系统中的每一条巷道，完成矿井风速传感器的布置。

【技术特征摘要】
1.一种矿井风速传感器布置的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据矿井通风网络图构造成无向图，在故障巷道范围库中，搜索包含分支最多的故障巷道集合，放入一个集合中；步骤2、设矿井通风网络的所有分支组成的集合为全集，获取故障巷道集合的补集；步骤3、在故障巷道范围库中查找故障巷道集合的所有真子集；步骤4、将故障巷道集合及其所有真子集从故障巷道范围库中剔除；步骤5、在剩下的故障巷道范围库中搜索包含故障巷道集合补集分支最多的集合，放入步骤1中的集合中；步骤6、获取故障巷道集合和包含故障巷道集合补集分支最多的集合的并集，并获取全集中故障巷道集合和该并集的补集；步骤7、在剩下的故障巷道范围库中找包含故障巷道集合补集分...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘竞涛，赵丹，王长禄，张辉，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21