礦井通風(fēng)系統(tǒng)VentGIS在線監(jiān)測平臺與智能調(diào)控關(guān)鍵

1、項目名稱礦井通風(fēng)系統(tǒng)VentGIS在線監(jiān)測平臺及智能調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用二、 申報獎種科技進(jìn)步獎三、 推薦單位中國礦業(yè)大學(xué)四、 項目簡介礦井通風(fēng)系統(tǒng)高效、可靠運轉(zhuǎn)是保障井下安全生產(chǎn)先決條件，如何監(jiān)測及精準(zhǔn)控制通風(fēng)系統(tǒng)是實現(xiàn)上述目標(biāo)關(guān)鍵。現(xiàn)有技術(shù)仍是采用“人工參數(shù)觀測一根據(jù)經(jīng)驗調(diào)風(fēng)控制”方法，時效性差、自動化程度低。本項目以實現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)自動監(jiān)測、數(shù)據(jù)自動采集技術(shù)為基礎(chǔ)，開展了基于大數(shù)據(jù)分析礦井通風(fēng)環(huán)境智能監(jiān)測及控制技術(shù)，具體包括：通風(fēng)系統(tǒng)最優(yōu)監(jiān)測技術(shù)理論及方法針對巷道風(fēng)速測不準(zhǔn)問題、井下通風(fēng)參數(shù)數(shù)據(jù)獲取需求及監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)量有限矛盾問題，提出了通風(fēng)參數(shù)測點最優(yōu)化布置模型，實現(xiàn)了全風(fēng)網(wǎng)無盲區(qū)監(jiān)測；研究風(fēng)表位置及巷道斷面特征關(guān)系，實現(xiàn)全斷面平均風(fēng)速精確測定；發(fā)展全風(fēng)網(wǎng)分支風(fēng)阻實時反演，獲取分支風(fēng)阻動態(tài)分布信息。引入基于物聯(lián)網(wǎng)主通風(fēng)機智能監(jiān)控技術(shù)，完成對主通風(fēng)機狀態(tài)參數(shù)、通風(fēng)參數(shù)、環(huán)境參數(shù)綜合監(jiān)測，根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)需風(fēng)量預(yù)測控制主通風(fēng)機運行頻率，解決了礦井主要通風(fēng)機監(jiān)測信息不完全，智能化程度不足問題?；诤Ａ勘O(jiān)測數(shù)據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)安全評價及預(yù)警技術(shù)研究針對通風(fēng)系統(tǒng)運行安全性判定及狀態(tài)預(yù)測問題，井下通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)健康指數(shù)評價及異常預(yù)警方面，提出了基于統(tǒng)計特征函數(shù)通風(fēng)參數(shù)跟蹤及系統(tǒng)故障預(yù)測方法，建立了MonteCarl。隨機抽樣模型，實現(xiàn)了通風(fēng)系統(tǒng)可靠性評估預(yù)測；建立了礦井通風(fēng)系統(tǒng)健康指數(shù)實時評價模型，量化了35項診斷指標(biāo)，提高了事故誘因及隱患識別效率；發(fā)展了通風(fēng)異常前兆信息挖掘技術(shù)，建立了融合RS-SVM礦井通風(fēng)系統(tǒng)預(yù)警機制。利用傅里葉變換、小波變換等方法進(jìn)行實時頻譜分析，記錄振動信號時頻域及波形變化特性，實時顯示質(zhì)心振動軌跡，異常狀態(tài)實時預(yù)警；研發(fā)了基于振動信號風(fēng)機故障實時診斷系統(tǒng)，實現(xiàn)了通風(fēng)機異常狀態(tài)超前預(yù)測預(yù)警。(3)礦井通風(fēng)系統(tǒng)大數(shù)據(jù)架構(gòu)及多元信息融合VentGIS平臺研發(fā)礦井通風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)規(guī)模龐大，維度豐富，具有強周期性等特點，本項目圍繞對礦井通風(fēng)數(shù)據(jù)動態(tài)處理，多元信息融合及系統(tǒng)協(xié)同集控平臺建設(shè)，提出了面向井下通風(fēng)數(shù)據(jù)集成管理及深度分析方法，研發(fā)了VentGIS軟件平臺，內(nèi)嵌了風(fēng)量參數(shù)、通風(fēng)阻力、風(fēng)機工況多元在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，運用風(fēng)網(wǎng)實時解算技術(shù)進(jìn)行交義驗證，實現(xiàn)通風(fēng)異常預(yù)警、態(tài)勢發(fā)展研判、智能調(diào)控方案生成、通風(fēng)異?；謴?fù)輔助決策；針對風(fēng)機運行狀態(tài)多元參數(shù)監(jiān)測問題，整合監(jiān)測內(nèi)容，挖掘關(guān)鍵信息，提出了風(fēng)機運行狀態(tài)監(jiān)測方法,建立了風(fēng)機運行故障診斷及變頻調(diào)節(jié)模型，研發(fā)了風(fēng)機運行狀態(tài)監(jiān)控軟件，并嵌入VentGIS平臺。（4）礦井通風(fēng)系統(tǒng)智能化調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)裝備研發(fā)井下環(huán)境嚴(yán)重制約了礦井通風(fēng)設(shè)施遠(yuǎn)程調(diào)控可靠性，人工操作存在時效性差、安全性低問題。本項目圍繞礦井通風(fēng)設(shè)施自動化調(diào)控關(guān)鍵裝備研發(fā)，提出了防火抗爆通風(fēng)設(shè)施設(shè)計方法，發(fā)展了智能化控制裝置機器學(xué)習(xí)和超高容錯技術(shù)，實現(xiàn)了關(guān)鍵分支用風(fēng)需求關(guān)聯(lián)分支風(fēng)阻精確調(diào)節(jié)以及復(fù)雜通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程聯(lián)動可靠控制。研發(fā)了掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機風(fēng)量調(diào)節(jié)控制裝置并實現(xiàn)了區(qū)域聯(lián)動控制；提出了主風(fēng)機變頻控制及通風(fēng)設(shè)施智能調(diào)節(jié)相融合協(xié)調(diào)集控技術(shù)，解決了多風(fēng)井通風(fēng)機聯(lián)合運轉(zhuǎn)安全問題。五、主要完成單位及創(chuàng)新推廣貢獻(xiàn)1、 中國礦業(yè)大學(xué) 排名：1項目負(fù)責(zé)單位，全面負(fù)責(zé)項目研究工作。主要科技貢獻(xiàn)包括：（1） 提出通風(fēng)系統(tǒng)最優(yōu)監(jiān)測技術(shù)理論及方法；（2） 提出基于海量監(jiān)測數(shù)據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)安全評價及預(yù)警技術(shù)；（3） 創(chuàng)建了礦井通風(fēng)系統(tǒng)大數(shù)據(jù)架構(gòu)及多元信息融合VentGIS平臺研發(fā)；（4） 研發(fā)了部分礦井通風(fēng)系統(tǒng)智能化調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)裝備。主持了研究成果在多個煤礦中應(yīng)用和推廣工作。2、 新疆工程學(xué)院 排名：2主要科技貢獻(xiàn)包括：（1） 研發(fā)了部分礦井局部通風(fēng)系統(tǒng)智能化裝置。（2） 協(xié)助第1完成單位基于海量監(jiān)測數(shù)據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)安全評價及預(yù)警技術(shù)。3、 徐州博聯(lián)科技有限公司 排名：3主要科技貢獻(xiàn)包括：（1） 研發(fā)了部分礦井通風(fēng)系統(tǒng)智能化調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)裝備。（2） 協(xié)助第1完成單位完成VentGIS平臺研發(fā)；六、推廣應(yīng)用情況本項目先后在烏魯木齊104煤礦、河南永城城郊煤礦、大屯煤電公司龍東煤礦，潞安集團(tuán)常村煤礦等數(shù)個煤礦通風(fēng)工程中進(jìn)行推廣應(yīng)用，解決了復(fù)雜條件下煤礦精準(zhǔn)通風(fēng)問題，保證了煤礦安全生產(chǎn)。七、曾獲科技獎勵情況獲獎項目名稱獲獎時間獎項名稱獎勵等級授獎部門（單位）礦井通風(fēng)系統(tǒng)在線監(jiān)測技術(shù)及智能控制基礎(chǔ)2018年05月綠色礦山科學(xué)技術(shù)獎量）中關(guān)村綠色礦山聯(lián)盟八、主要知識產(chǎn)權(quán)證明目錄主要發(fā)明專利授權(quán)發(fā)明專利，中國，一種用于礦井通風(fēng)阻力測定測點編碼方法.授權(quán)號：ZL2,授權(quán)日期，權(quán)利人：中國礦業(yè)大學(xué)，發(fā)明人：魏連江，胡建坤，梁偉，高方舟.專利權(quán)有效授權(quán)發(fā)明專利，中國，一種礦井通風(fēng)系統(tǒng)動態(tài)分階段安全調(diào)節(jié)控制方法.授權(quán)號：ZL23,授權(quán)日期，權(quán)利人：中國礦業(yè)大學(xué)，發(fā)明人：陳開巖，周福寶，魏連江，裴曉東，張人偉.專利權(quán)有效授權(quán)發(fā)明專利，中國，基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算礦井通風(fēng)機智能監(jiān)控及故障診斷系統(tǒng).授權(quán)號：ZL2.9,授權(quán)日期20160511,權(quán)利人：中國礦業(yè)大學(xué)，發(fā)明人：華鋼，徐永剛，尹洪勝，王永星，黃冬勃，王書芹，蔣超.專利權(quán)有效授權(quán)發(fā)明專利，中國，一種基于802.15.4通信協(xié)議WSN漸進(jìn)式物理拓?fù)涠ㄎ环椒?授權(quán)號:ZL2.X,授權(quán)日期2018.4.10,權(quán)利人：中國礦業(yè)大學(xué)，發(fā)明人：華鋼;黃冬勃；顧博聞；曹佩永；聶政.專利權(quán)有效授權(quán)發(fā)明專利，中國，多跳自組織可休眠路由算法.授權(quán)號：ZL2.7,授權(quán)日期2017.10.24,權(quán)利人：中國礦業(yè)大學(xué)，發(fā)明人：華鋼；顧博聞；黃冬勃；王永星；姜代紅.專利權(quán)有效授權(quán)發(fā)明專利，中國，一種基于WSN煤礦采空區(qū)自然發(fā)火火源點定位系統(tǒng)?授權(quán)號：ZL2.X,授權(quán)日期：2016.2.3,權(quán)利人：中國礦業(yè)大學(xué)，發(fā)明人：華鋼；蔣超；王永星；顧博聞；王書芹.專利權(quán)有效授權(quán)發(fā)明專利，中國，采空區(qū)煤炭自燃無線監(jiān)測裝置及方法.授權(quán)號：ZL2.5,授權(quán)日期：20130703權(quán)利人：中國礦業(yè)大學(xué)，發(fā)明人：蔣曙光，王凱，邵昊，吳征艷，王蘭云，張衛(wèi)清.專利權(quán)有效.授權(quán)發(fā)明專利，中國，一種適用于煤礦井下目標(biāo)定位方法.授權(quán)號：ZL2.9,授權(quán)日期：2016.11.30.權(quán)利人：中國礦業(yè)大學(xué)，發(fā)明人：華鋼，王永星；任榮；徐永剛；王書芹；蔣超；趙穎杰；黃冬勃；鄭琪；顧博聞.專利權(quán)有效授權(quán)發(fā)明專利，中國，一種煤礦井下風(fēng)窗雙氣缸式自動調(diào)控系統(tǒng)及其控制方法，授權(quán)號：ZL2.4,授權(quán)口期：20180202；權(quán)利人：中國礦業(yè)大學(xué)，發(fā)明人：王凱,崔傳波，蔣曙光,吳征艷，邵昊，張衛(wèi)清,裴曉東，朱成璐.專利權(quán)有效授權(quán)發(fā)明專利，中國，一種煤礦工作面頂板安全實時動態(tài)無線監(jiān)測裝置及方法，授權(quán)號：ZL2.4,授權(quán)日期：20180608,權(quán)利人：中國礦業(yè)大學(xué)，發(fā)明人：王凱，蔣曙光,周松，吳征艷，邵昊，張衛(wèi)清.專利權(quán)有效發(fā)明專利申請，中國，一種集約化礦井通風(fēng)阻力測算方法，申請?zhí)枺?.1,申請日期：20170331,權(quán)利人：中國礦業(yè)大學(xué),發(fā)明人：魏連江，周福寶,夏同強，胡建坤.實質(zhì)審查階段發(fā)明專利申請，中國，礦井通風(fēng)系統(tǒng)健康指數(shù)綜合評價方法，申請?zhí)枺?.4,申請口期：20150915,權(quán)利人：中國礦業(yè)大學(xué)，發(fā)明人：魏連江，梁偉，胡建坤，高方舟，李青.實質(zhì)審查階段發(fā)明專利申請，中國，基于無線Mesh自組網(wǎng)煤礦應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)及方法.申請?zhí)枺?.7,申請日期：20161108,權(quán)利人:中國礦業(yè)大學(xué)，發(fā)明人：王凱,崔傳波，蔣曙光,吳征艷，邵昊，張衛(wèi)清，裴曉東.實質(zhì)審查階段發(fā)明專利申請，中國，一種煤礦通風(fēng)參數(shù)智能化監(jiān)測調(diào)控裝置及其控制方法.申請?zhí)枺?.1,申請日期：20170628,權(quán)利人：中國礦業(yè)大學(xué)，發(fā)明人：王凱，蔣曙光,崔傳波，裴曉東,吳征艷，邵昊，張衛(wèi)清.實質(zhì)審查階段主要軟件著作權(quán)程健維.礦井通風(fēng)系統(tǒng)輔助設(shè)計咨詢軟件VI.0.授權(quán)號（軟件著作權(quán)）：2015SR03239&中國.徐永剛.感知礦山信息集成交換平臺VI.0授權(quán)號（軟件著作權(quán)）：2012SR068716&中國.徐永剛.感知礦山信息聯(lián)運系統(tǒng)VI.0授權(quán)號（軟件著作權(quán)）：2012SR068629,中國.徐永剛.感知礦山物聯(lián)網(wǎng)運行維護(hù)管理系統(tǒng)VI.0授權(quán)號（軟件著作權(quán)）：2012SR068772,中國.華鋼.基于teechartfor.netB/S結(jié)構(gòu)煤礦安全監(jiān)控數(shù)據(jù)曲線顯示系統(tǒng)VI.0授權(quán)號（軟件著作權(quán)）：2018SR127145,中國.主要科技論文魏連江，汪云甲，方宗武.復(fù)雜通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)簡化過程及原理研究[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報，2010,（04）:480-483.Wei,L.,Cheng,J?,Luo,X.ANovelModelforRapidlyCorrectingAirVelocityMeasurementsinSemicircularArchTunneloftheCoalMine,ElectronicJournalofGeotechnicalEngineering,2015,20(2):473-484.Jiang,D?,Hua,G?ResearchonImageEnhancementMethodBasedonAdaptiveImmuneGeneticAlgorithm,JournalofComputationalandTheoreticalNanoscience12(1):119-127Cheng,J?,Liu,J?,Xu,H?,Wu,Y?,Yang,Y?,Deng,H?,Wang,Y?ComprehensiveandIntegratedMineVentilationConsultationModel-CIMVCM?TunnellingandUndergroundSpaceTechnology,2015,45C:166-180Cheng,J?andYangS?DataMiningApplicationsinEvaluatingMineVentilationSystem.,SafetyScience,2012,50(4):918-922Wang,S?,Hua,G?,He,G?,Xie,C?,ACycleDeepBeliefNetworkModelforMultivariateTimeSeriesClassification,MathematicalProblemsinEngineering,2017,Wei,L.,Zhou,F?,Cheng,J?,Li,X.andLuo,X?ClassificationofStructuralComplexityforMineVentilationNetwork?Complexity,2015,21(1):21-34?KaiWang,ShuguangJiang,ZhengyanWu,HaoShao,WeiqingZhang,,XiaodongPeiIntelligentsafetyadjustmentofbranchairflowvolumeduringventilation-on-demandchangesincoalmines,ProcessSafetyandEnvironmentalProtection,2017(111):491-506?KaiWang,ShuguangJiang,XiaopingMa,WeiqingZhang,LimingHu,ZhengyanWu,HaoShao,XiaodongPei,YuanyuanWang?Abnormalgasemissionincoalminesandamethodforitsdilutionusingventilatorcontro1?JournalofNaturalGasScienceandEngineering,2016(33):355-366KaiWang,ShuguangJiang,XiaopingMa,LimingHu,ZhengyanWu,HaoShao,WeiqingZhang,XiaodongPei,YuanyuanWang?Anautomaticapproachforthecontroloftheairflowvolumeandconcentrationsofhazardousgasesincoalminegalleries?JournalofLossPreventionintheProcessIndustries,2016(43):676-687.KaiWang,ShuguangJiang*,XiaopingMaeta1?Studyofthedestructionofventilationsystemsincoalminesduetogasexplosions?PowderTechnology?2015(286):401一411.九、主要完成人情況表1、 姓名：程健維 排名：1工作單位：中國礦業(yè)大學(xué)完成單位：中國礦業(yè)大學(xué)對本項目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻(xiàn)：（1）確定了項目整體研究思路，完成了整體研究方案制定；（2）主要完成了基于海量監(jiān)測數(shù)據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)安全評價及預(yù)警技術(shù)研究；（3）主持開展了現(xiàn)場試驗及應(yīng)用推廣。2、 姓名：王凱 排名：2工作單位：中國礦業(yè)大學(xué)完成單位：中國礦業(yè)大學(xué)對本項目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻(xiàn)：（1）主要完成礦井通風(fēng)系統(tǒng)智能化調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)裝備研發(fā)；（2）協(xié)助實施現(xiàn)場試驗及應(yīng)用推廣