自动精准测风和三维通风安全监控系统
导语：矿井通风是矿山开采的重要保障，是井工矿山安全开采的重要组成部分。本期转化果平台推荐的《自动精准测风和三维通风安全监控系统》，依托底层超声波扫描测风技术及设备，运用物联网、自动化、3DGIS、VR等技术，实现全网自动化精确测风，并在真三维通风系统模型中进行实时通风网络解算、智能分析、动态运行模拟，构建矿井精确的风向、风速和风量监控体系，融合有害气体监测数据进行实时通风安全预警。通过应用表明，经济社会效益显著。
一、系统概述
目前对于矿山通风系统的要求主要有：通风实时数据采集、通风系统检验评价、通风系统模型建立、漏风实时检测处理、通风实时网络解算、通风系统快速优化、通风历史数据处理、通风能效管理评定。全面、及时、精确的风速数据是解决一系列通风问题的基础。
现有的风速获取方式主要有两种：监测监控系统中的风速测点数据、人工测量数据。系统采用超声波扫描测风技术，利用超声波在顺风和逆风中传播相同距离存在的时差与风速之间的关系，测出风流的速度。超声波风速仪在测点位置成对安装，测量主站输出RS485信号，通过转换器转为RJ45信号就近接入环网交换机，再通过环网传到地面前置机(数据服务器)。
自动精准测风和三维通风安全监控系统是一个专为矿山管理、生产和技术部门设计的集数据管理、图形制作、模型建立、生产设计、通风安全、生产监控等多功能为一体的大型三维地理信息系统，其特点是以真实三维坐标表达三维矿山实体模型;表达力强、操作方便(2D/3D一体化)。
可根据需要生成通风系统图、通风网络图和通风三维立体图;具有风网解算、自然分风、按需配风、调阻分析、风网优化、逃生模拟、风门开关模拟、贯通模拟等众多分析功能。
系统采用超声波扫描测风新技术、新方法，运用物联网、自动化、3DGIS、VR等技术，实现全网自动化精确测风，并在真三维通风系统模型中进行实时通风网络解算、智能分析、动态运行模拟，构建矿井精确的风向、风速和风量监控体系，融合有害气体监测数据进行实时通风安全预警。为矿井提供一个专业、精确、直观的通风管理工具，对矿井安全生产和减人提效起到至关重要的作用。
二、主要功能
系统主要功能：精确测风，三维通风动态运行，通风安全监测，预警报警，智能统计分析，风网优化调节。
1.精确测风
(1)测量原理：超声波，时差法测量;
(2)测量范围：-15m/s至15m/s;
(3)分辨率：0.01m/s;
(4)测量精度：±0.05m/s;
(5)安装距离：1-12m;
(6)数据接口：RS485输出;
(7)供电电压：DC18V;
(8)电源防爆形式：隔爆兼本安型;
(9)防护等级：IP54;
(10)通讯距离：≤1km。
2.三维通风动态运行
以真实的测量导线点数据快速构建矿井三维通风系统模型(风网、通风设备、设施、安全监控设备等)。在模型中，加入巷道的通风基础数据，实现风网动态解算，并将风网实时监测数据和解算数据在三维下模拟动态运行展示。
3.通风安全监测
在全矿三维通风系统模型中，接入现有监测监控系统的实时数据，对全矿井的通风安全进行全面实时监测(如CH4、CO、风速、风压、风量、温度等)，实时掌握各类通风设施的运行情况，实时测量和报告主要大巷、掘进工作面、回采工作面、关键巷道和用风地点的精确风速和风量及有害气体情况。
4.通风安全监测
根据实测和解算数据，实现对风量、风速、风向不稳定性的自动报警，并对报警原因和系统故障原因进行查询，提高通风系统的安全性和通风管理的科学性。
5.智能统计分析
以历史统计、实测数据为基础，建立矿井通风系统数据库，自动分析矿井通风系统的属性及通风系统参数、矿井的通风效率、通风系统的稳定性、合理性和经济性。
①各段巷道的通风属性(摩擦系数，风阻和阻力);
②自动对主扇的外部漏风率、运行参数和工况点进行验证比对。
③自动分析通风网络中的阻力分布状况及影响矿井通风系统安全、稳定和效率的主要因素。
④对通风系统的内、外漏风状况，对通风系统的安全性、合理性、经济性进行自动分析、评估。
6.风网优化调节
系统通过实时监测井下各巷道的风量，通过分析计算，给出系统中的主要通风机、局部通风机、风门、调节风门(风窗)等的调节方案，为矿井风量分配、风量调节提供辅助决策。
三、总体设计
四、特征优势
五、效益分析
1.经济效益
(1)实时的全网自动化精确测风、减少测风员工的数量，从而减少人工开支;
(2)将复杂的全矿井通风阻力测定工作变成生产矿井的日常行为，可随时掌握每条巷道的通风状态，在提高管理效率的同时，节省了大量费用;
(3)使管理人员及时发现现有通风系统存在的问题，及时发现漏风、供风不足及供风过剩等情况，通过智能化的风量调节，实现最为合理有效供风，大幅度减少通风过程中的能源消耗。
(4)通过通风模拟，匹配最优化的通风设计方案，避免设计、施工不必要的通风巷道和设置不必要的通风设施。在保证矿井通风需求和通风安全的前提下，节约大量通风工程建设费用。
2.社会效益
(1)变革矿井通风管理模式;
(3)提高通风管理的工作效率。
