亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于數(shù)字孿生技術(shù)的礦井風(fēng)流調(diào)控虛擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)

        2022-07-25 02:11:56龔青
        科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新 2022年22期
        關(guān)鍵詞:風(fēng)流監(jiān)測(cè)點(diǎn)瓦斯

        龔青

        (中煤科工集團(tuán)信息技術(shù)有限公司,陜西 西安 710001)

        深部資源開發(fā)是目前能源領(lǐng)域研究的重點(diǎn)課題之一,但能源的高效開采和安全生產(chǎn)是制約深部資源開發(fā)發(fā)展的兩個(gè)重要因數(shù)[1]。在煤炭的開采中,受到開采環(huán)境和工藝的影響,不可避免地產(chǎn)生煤礦粉塵和瓦斯突出,這些粉塵和瓦斯?jié)舛热绻貌坏接行♂?,將?dǎo)致其在巷道內(nèi)集聚,威脅著煤炭開采安全[2]。礦井的機(jī)械化、信息化和智能化是煤炭開采的重要發(fā)展方向,因此結(jié)合數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用于煤礦礦井巷道的風(fēng)流調(diào)控,可有效降低由于風(fēng)流不均導(dǎo)致的粉塵和瓦斯的濃度增加,為數(shù)字化的巷道掘進(jìn)和安全生產(chǎn)提供研究依據(jù)[3]。

        1 風(fēng)流調(diào)控系統(tǒng)的數(shù)字孿生與物理現(xiàn)實(shí)之間的虛實(shí)映射關(guān)系分析

        數(shù)值孿生也稱為信息鏡像模型,它是對(duì)現(xiàn)實(shí)物理世界的完全模擬、對(duì)應(yīng)和映射,充分利用了虛擬的模型的數(shù)字屬性,在虛擬空間中對(duì)物理模型進(jìn)行多尺度和多物理量的映射和完全一致,實(shí)現(xiàn)數(shù)字時(shí)間對(duì)物理世界的刻畫、模擬仿真以及可視化[4]。數(shù)字孿生模型可以依賴交互設(shè)備驅(qū)動(dòng)現(xiàn)實(shí)物體的運(yùn)轉(zhuǎn),和現(xiàn)實(shí)物體兩者相互統(tǒng)一、互相補(bǔ)充、雙向映射,實(shí)現(xiàn)數(shù)字和實(shí)體的融合發(fā)展和虛實(shí)交互[5]。

        在構(gòu)建煤礦風(fēng)流調(diào)控虛擬系統(tǒng)之前,需分析礦井的風(fēng)流調(diào)控系統(tǒng)的數(shù)字孿生與物理現(xiàn)實(shí)之間的虛實(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系,解構(gòu)兩者之間的功能關(guān)系、系統(tǒng)耦合等,因此建立風(fēng)流調(diào)控系統(tǒng)的數(shù)字孿生體與物理實(shí)體之間的數(shù)字孿生模型如圖1 所示,風(fēng)流調(diào)控系統(tǒng)數(shù)字孿生模型主要由3 個(gè)部分組成,分別為數(shù)字孿生體、物理實(shí)體以及跨域服務(wù)實(shí)體[6]。物理實(shí)體包括但不限于局部通風(fēng)調(diào)控系統(tǒng)、風(fēng)流調(diào)控裝置、巷道三維空間、瓦斯粉塵發(fā)生器以及傳感器等[7]。

        圖1 基于數(shù)字孿生技術(shù)的礦井風(fēng)流調(diào)控系統(tǒng)虛實(shí)映射關(guān)系模型

        2 基于數(shù)字孿生技術(shù)的煤礦風(fēng)流調(diào)控虛擬系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

        基于風(fēng)流調(diào)控系統(tǒng)的數(shù)字孿生與物理現(xiàn)實(shí)之間的虛實(shí)映射關(guān)系模型,建立煤礦風(fēng)流調(diào)控虛擬系統(tǒng)的總體框架如圖2 所示。礦井風(fēng)流調(diào)控虛擬系統(tǒng)分為4 個(gè)部分,其中智能調(diào)控及決策評(píng)價(jià)服務(wù)系統(tǒng)能夠在傳感器的數(shù)據(jù)采集后,以巷道內(nèi)的瓦斯?jié)舛群头蹓m濃度為基礎(chǔ)建立巷道開挖的通風(fēng)孿生數(shù)據(jù),采用時(shí)間序列建立ARIMA模型以更好地挖掘通風(fēng)孿生數(shù)據(jù),并經(jīng)過數(shù)據(jù)的迭代優(yōu)化,按照決策評(píng)價(jià)信息系統(tǒng)的判斷準(zhǔn)則,提供風(fēng)流調(diào)控決策依據(jù),并傳遞給上位機(jī)系統(tǒng),驅(qū)動(dòng)PLC 控制器,最終得到風(fēng)流控制和調(diào)節(jié)的目的;出風(fēng)口風(fēng)流智能調(diào)控物理系統(tǒng)是提供巷道粉塵和瓦斯的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),并具有局部通風(fēng)機(jī)和風(fēng)筒等實(shí)體通風(fēng)設(shè)備,采用PLC 控制器對(duì)風(fēng)筒的風(fēng)流速度、風(fēng)壓以及出風(fēng)口角度進(jìn)行調(diào)節(jié);出風(fēng)口風(fēng)流智能調(diào)控虛擬系統(tǒng)是與出風(fēng)口風(fēng)流智能物理系統(tǒng)一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系,能夠?qū)ΜF(xiàn)實(shí)實(shí)體的行為、幾何以及準(zhǔn)則的數(shù)據(jù)模擬表達(dá)、虛擬場(chǎng)景建立、風(fēng)流調(diào)控算法以及智能預(yù)測(cè)[8]。

        圖2 基于數(shù)字孿生技術(shù)的礦井風(fēng)流調(diào)控系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)

        3 基于礦井風(fēng)流調(diào)控虛擬系統(tǒng)的應(yīng)用效果分析

        煤炭是山東省儲(chǔ)量最為豐富的礦產(chǎn)之一,其在省內(nèi)的分布可以劃分24 個(gè)煤田,探明煤炭資源儲(chǔ)量約312.4億噸,含煤面積約16500 萬km2,其中兗州煤田為石炭-二疊紀(jì)煤田,設(shè)計(jì)的巷道為1600m,采用MB670 掘錨機(jī)。兗州煤田巷道掘進(jìn)斷面形狀為矩形,開挖尺寸為5.5m×3.6m(寬×高),巷道的頂板埋深約400m,開采人員60人,按三班倒的勞動(dòng)生產(chǎn)組織進(jìn)行掘進(jìn),每班勞動(dòng)力為20 人。

        在礦井風(fēng)流調(diào)控時(shí),對(duì)于中、低風(fēng)速和空氣溫度,選用ZRQF-D 系列的智能風(fēng)速儀進(jìn)行測(cè)量,風(fēng)速的測(cè)試精度達(dá)到0.01m3/s,溫度的測(cè)試精度達(dá)到0.1℃;對(duì)于高風(fēng)速的測(cè)定,則選用DEM6 型輕便杯式風(fēng)速儀,風(fēng)速的測(cè)試精度達(dá)到0.4m3/s,最大測(cè)試風(fēng)速達(dá)到5m/s;對(duì)于井巷斷面積和距離的測(cè)量則采用YHJ-200J 型激光測(cè)距儀,能夠?qū)崿F(xiàn)30m 范圍內(nèi)測(cè)量風(fēng)道斷面積的精度為±3mm2;對(duì)于井下空氣大氣壓,采用的設(shè)備為DYM3 型空盒氣壓計(jì),測(cè)試精度達(dá)到1hPa;風(fēng)機(jī)輸入功率及電壓等的測(cè)量采用MS22-3 三相鉗形數(shù)字功率表,測(cè)試精度達(dá)到0.01kw;礦井的風(fēng)機(jī)型號(hào)為抽出式DK62-10No36B,最大風(fēng)量可達(dá)到248.26m3/s,最大風(fēng)壓達(dá)到2988.78Pa,功率為2×630kW,風(fēng)機(jī)效率達(dá)到70.66%。

        為進(jìn)一步驗(yàn)證基于數(shù)字孿生技術(shù)的礦井風(fēng)流調(diào)控虛擬系統(tǒng)對(duì)出風(fēng)口風(fēng)流的智能調(diào)控效果,系統(tǒng)的初始風(fēng)量進(jìn)行給定,為120m3/s,掘進(jìn)工作面與出風(fēng)口的距離為5m,出風(fēng)口的直徑為1200mm,水平偏角向右15°、垂直偏角向上3°。礦井風(fēng)流參數(shù)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置按照監(jiān)測(cè)參數(shù)的而不同而有所不同,對(duì)風(fēng)速以及粉塵的監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)點(diǎn)分別布置在回風(fēng)側(cè),布置高度均為30cm,傳感器的數(shù)量均為7 個(gè),與掘進(jìn)工作面的距離分別為1.0m、1.5m、2.0m、3.0m、4.0m、5.0m 以及司機(jī)位置,監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)分別為JD01、JD02、JD03、JD04、JD05、JD06、JD07;對(duì)瓦斯的監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)點(diǎn)則布置在掘進(jìn)工作面上,傳感器的數(shù)量為7個(gè),布置的位置分別掘進(jìn)工作面頂部、掘進(jìn)工作面左右肩部、掘進(jìn)工作面左右腰部、掘進(jìn)工作面左右腳部,監(jiān)測(cè)點(diǎn) 的 編 號(hào) 分 別JW01、JW02、JW03、JW04、JW05、JW06、JW07;對(duì)于風(fēng)量的監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)點(diǎn)分別布置在回風(fēng)側(cè),布置高度均為30cm,傳感器的數(shù)量均為7 個(gè),與掘進(jìn)工作面的距離分別為0m、20m、40m、60m、80m、100m、120m。

        圖3 為不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置的風(fēng)速場(chǎng)變化情況。從圖中可以看出,在監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)JD01~JD06 之間,隨著距離掘進(jìn)工作面的距離增加,傳統(tǒng)的局部通風(fēng)系統(tǒng)和基于數(shù)字孿生的風(fēng)流調(diào)控虛擬系統(tǒng)的風(fēng)速均呈不斷減小的趨勢(shì),而在掘進(jìn)機(jī)司機(jī)工作位置(JD07),基于數(shù)字孿生的風(fēng)流調(diào)控虛擬系統(tǒng)的風(fēng)速反而增加,而傳統(tǒng)局部通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)速則繼續(xù)減小。從JD01 風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)至JD06 風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn),基于數(shù)字孿生的風(fēng)流調(diào)控虛擬系統(tǒng)的風(fēng)速均大于傳統(tǒng)的局部通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)速,基于數(shù)字孿生的風(fēng)流調(diào)控系統(tǒng)的最大風(fēng)速為1.99m/s(JD01)降低為0.75m/s(JD06),降低幅度為62.3%,而傳統(tǒng)的局部通風(fēng)系統(tǒng)的最大風(fēng)速為1.42m/s(JD01)降低為0.45m/s(JD06),降低幅度為68.3%。

        圖3 不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置的風(fēng)速場(chǎng)變化

        圖4 為不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置的風(fēng)速場(chǎng)變化情況。從圖中可以看出,在監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)JD01~JD06 之間,隨著距離掘進(jìn)工作面的距離增加,傳統(tǒng)的局部通風(fēng)系統(tǒng)和基于數(shù)字孿生的風(fēng)流調(diào)控虛擬系統(tǒng)的粉塵質(zhì)量濃度均呈近線性減小的趨勢(shì),而在司機(jī)工作位置(JD07),基于數(shù)字孿生的風(fēng)流調(diào)控虛擬系統(tǒng)與傳統(tǒng)局部通風(fēng)系統(tǒng)的粉塵質(zhì)量濃度均出現(xiàn)增減趨勢(shì)。從JD01 粉塵質(zhì)量濃度監(jiān)測(cè)點(diǎn)至JD07 粉塵質(zhì)量濃度監(jiān)測(cè)點(diǎn),基于數(shù)字孿生的風(fēng)流調(diào)控虛擬系統(tǒng)的粉塵質(zhì)量濃度均大于傳統(tǒng)的局部通風(fēng)系統(tǒng)的粉塵質(zhì)量濃度;從基于數(shù)字孿生的風(fēng)流調(diào)控系統(tǒng)的最大風(fēng)速為800mg/m3(JD01)降低為300 mg/m3(JD06),降低幅度為62.5%,而傳統(tǒng)的局部通風(fēng)系統(tǒng)的最大風(fēng)速為220mg/m3(JD01)降低為170mg/m3(JD06),降低幅度為22.7%。由此可知,基于數(shù)字孿生的風(fēng)流調(diào)控虛擬系統(tǒng)的降塵效果更為明顯。

        圖4 不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置的粉塵濃度變化

        圖5 為不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置的瓦斯體積分?jǐn)?shù)變化情況。從圖中可以看出,按照掘進(jìn)工作面頂部、掘進(jìn)工作面左右肩部、掘進(jìn)工作面左右腰部、掘進(jìn)工作面左右腳部次序,瓦斯的濃度不斷減小,掘進(jìn)工作面的左右兩側(cè)的瓦斯?jié)舛瘸蕦?duì)稱狀分布。基于數(shù)字孿生的風(fēng)流調(diào)控系統(tǒng)的瓦斯體積分?jǐn)?shù)在拱頂位置最大,約為1.0%,在左側(cè)拱腳部最低,約為0.5%,降低幅度為50%,傳統(tǒng)的局部通風(fēng)系統(tǒng)的瓦斯體積分?jǐn)?shù)在拱頂位置最大,約為0.5%,在左側(cè)拱腳部最低,約為0.2%,降低幅度為60%,在任意監(jiān)測(cè)點(diǎn),基于數(shù)字孿生的風(fēng)流調(diào)控系統(tǒng)的瓦斯體積分?jǐn)?shù)均小于傳統(tǒng)的局部通風(fēng)系統(tǒng)的瓦斯體積分?jǐn)?shù)。由此可知,基于數(shù)字孿生的風(fēng)流調(diào)控虛擬系統(tǒng)的降瓦斯?jié)舛刃Ч鼮槊黠@。

        圖5 不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置的瓦斯場(chǎng)變化

        圖6 為不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置的通風(fēng)量變化情況。從圖中可以看出,隨著距離掘進(jìn)開挖面距離的增加,通風(fēng)量不斷減小?;跀?shù)字孿生的風(fēng)流調(diào)控系統(tǒng)的實(shí)際通風(fēng)量與設(shè)計(jì)通風(fēng)量兩者相近,且兩者的差值變化范圍為-2.19m3/s~28.23m3/s,偏差幅度小于10%,因此可知,基于數(shù)字孿生的風(fēng)流調(diào)控系統(tǒng)可以對(duì)礦井的通風(fēng)量達(dá)到精確控制的效果,使得實(shí)際通風(fēng)量與設(shè)計(jì)通風(fēng)量基本一致。

        圖6 不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置的通風(fēng)量變化

        4 結(jié)論

        以實(shí)際煤礦巷道掘進(jìn)為研究對(duì)象,基于數(shù)字孿生技術(shù)搭建礦井風(fēng)流調(diào)控實(shí)體模型與虛擬模型的映射關(guān)系,并建立了基于數(shù)字孿生技術(shù)的礦井風(fēng)流調(diào)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框架,將其應(yīng)用于實(shí)際礦井通風(fēng)系統(tǒng)的效果檢測(cè)中,得到以下幾個(gè)結(jié)論:

        4.1 基于數(shù)字孿生的風(fēng)流調(diào)控虛擬系統(tǒng)的通風(fēng)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的局部通風(fēng)系統(tǒng)相比,前者可以在更低的風(fēng)速條件下,實(shí)現(xiàn)更為明顯的粉塵質(zhì)量濃度和瓦斯體積分?jǐn)?shù)降低效果。

        4.2 基于數(shù)字孿生的風(fēng)流調(diào)控系統(tǒng)的實(shí)際通風(fēng)量與設(shè)計(jì)通風(fēng)量兩者相近,且隨著距離掘進(jìn)開挖面距離的增加,通風(fēng)量不斷減小,前者可以對(duì)礦井的通風(fēng)量達(dá)到精確控制的效果,使得實(shí)際通風(fēng)量與設(shè)計(jì)通風(fēng)量基本一致。

        猜你喜歡
        風(fēng)流監(jiān)測(cè)點(diǎn)瓦斯
        天津南港LNG接收站沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)
        煤氣與熱力(2022年4期)2022-05-23 12:44:56
        撫河流域綜合治理監(jiān)測(cè)布局優(yōu)化
        數(shù)你最風(fēng)流
        黃河之聲(2021年14期)2021-10-28 03:53:04
        全站儀極坐標(biāo)法監(jiān)測(cè)點(diǎn)穩(wěn)定性分析方法研究
        留白——不著點(diǎn)墨,盡顯風(fēng)流
        11采區(qū)永久避難硐室控制瓦斯涌出、防止瓦斯積聚和煤層自燃措施
        兼職者的風(fēng)流史
        風(fēng)流總被雨打風(fēng)吹去
        海峽姐妹(2019年7期)2019-07-26 00:50:50
        高瓦斯礦井防治瓦斯異常涌出措施的應(yīng)用
        我省舉辦家畜血吸蟲病監(jiān)測(cè)點(diǎn)培訓(xùn)班
        加勒比熟女精品一区二区av | 国产探花在线精品一区二区| 国产成人综合久久精品免费| 中日韩欧美成人免费播放| 久久综合九色综合久久久| 女优av一区二区三区| 久久精品国产视频在热| 精品国产看高清国产毛片| 日韩精品一区二区三区在线观看的 | 亚洲精品蜜夜内射| 久久亚洲中文字幕无码| 亚洲午夜无码视频在线播放 | 国产chinese在线视频| 在线观看二区视频网站二区| 欧美男生射精高潮视频网站| 国产在线不卡一区二区三区| 岛国熟女一区二区三区| 美女和男人一起插插插| 看久久久久久a级毛片| 久久久久麻豆v国产精华液好用吗| A阿V天堂免费无码专区| 国产69精品麻豆久久| 九九久久自然熟的香蕉图片 | 久久久久高潮综合影院| 亚洲日韩欧洲无码av夜夜摸| 日本少妇按摩高潮玩弄| 久久精品国产一区老色匹| 亚洲一区二区三区影院| 国产欧美一区二区精品性色| 一区二区三区国产97| 日本精品免费看99久久| 少妇人妻大乳在线视频不卡| 久草午夜视频| 久久精品国产亚洲不卡| √天堂资源中文www| 少妇内射高潮福利炮| 果冻国产一区二区三区| 日本人妻免费一区二区三区| 无码精品久久久久久人妻中字| 一本无码av一区二区三区| av国产免费在线播放|