一種礦井通風系統(tǒng)輔助設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種礦井通風系統(tǒng)輔助設(shè)計方法，屬于礦井通風系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 礦井通風是保障礦井安全的最主要的技術(shù)手段之一。在系統(tǒng)初期的設(shè)計時，就應(yīng) 該深入使用成熟的可靠性工程來指導(dǎo)實踐，減少由于不合理設(shè)計而造成系統(tǒng)先天缺陷而導(dǎo) 致為后天的可能的事故埋下隱患。在礦井通風系統(tǒng)運行過程中，礦井通風狀態(tài)是動態(tài)的，隨 機變化的，對于該樣的隨機特性，就需要用動態(tài)的方法來及時評價通風系統(tǒng)的狀況。礦井通 風系統(tǒng)在長期的運行中，其固有的演化規(guī)律有周期性的特征，但由于本身的因素或外部條 件變動的影響，系統(tǒng)一般呈現(xiàn)或偏向安全狀態(tài)或趨于故障失效狀態(tài)的波動性。如果該種波 動劇烈到難W把握時，則有可能發(fā)生事故給生產(chǎn)帶來嚴重的損失。故，需要構(gòu)建礦井通風系 統(tǒng)的預(yù)警機制W提前預(yù)警。同時，隨著對不同礦井通風系統(tǒng)的研究，我們能夠參考已有的礦 井通風系統(tǒng)的優(yōu)化評判指標體系，給出合理的礦井通風系統(tǒng)改造優(yōu)化方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 發(fā)明目的；為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種從可靠性分配設(shè)計 到改造方案優(yōu)選再到可靠性評價再到預(yù)警的一整套礦井通風系統(tǒng)的輔助咨詢系統(tǒng)的礦井 通風系統(tǒng)輔助設(shè)計方法，該方法為礦井通風系統(tǒng)提供統(tǒng)一的規(guī)劃，沒有事故隱患，通風系統(tǒng) 評價及時、系統(tǒng)波動可提前預(yù)警，同時對已有的礦井通風系統(tǒng)的優(yōu)化評判指標。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種礦井通風系統(tǒng)輔助設(shè)計方法，包 括四個部分，
[0005] 第一部分，礦井通風系統(tǒng)可靠性分配方法；根據(jù)使用方提出的可靠性指標，在保證 礦井通風系統(tǒng)總體可靠度的前提下，通過基于模糊層次分析的系統(tǒng)可靠性分配模型把可靠 性指標合理地分配給礦井通風系統(tǒng)的各子系統(tǒng)；
[0006] 第二部分，礦井通風系統(tǒng)改造方案優(yōu)選方法；根據(jù)對礦井通風系統(tǒng)現(xiàn)狀的調(diào)查分 析，從技術(shù)可行性、經(jīng)濟合理性和安全可靠性=個方面提出一套較為全面合理的礦井通風 系統(tǒng)改造方案優(yōu)選評判指標體系；
[0007] 第=部分，礦井通風系統(tǒng)可靠性評價方法；根據(jù)礦井通風系統(tǒng)當前狀況，采用科學 性原則、可行性原則、系統(tǒng)性原則來衡量判斷各個影響通風系統(tǒng)整體因素的好壞程度，得 到評價等級或可靠度；
[0008] 第四部分，礦井通風系統(tǒng)的預(yù)警方法；根據(jù)礦井通風系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)的采集，及時地 對礦井通風系統(tǒng)的安全性進行檢測，并給出預(yù)警方案。
[0009] 本發(fā)明提供的一種礦井通風系統(tǒng)輔助設(shè)計方法，相比現(xiàn)有技術(shù)，具有W下有益效 果：本發(fā)明給出了從可靠性分配設(shè)計到改造方案優(yōu)選再到可靠性評價再到預(yù)警的一整套礦 井通風系統(tǒng)的輔助咨詢系統(tǒng)的輔助設(shè)計方法，因此該方法能夠為礦井通風系統(tǒng)提供統(tǒng)一的 規(guī)劃，沒有事故隱患，通風系統(tǒng)評價及時、系統(tǒng)波動可提前預(yù)警，同時對已有的礦井通風系 統(tǒng)的優(yōu)化評判指標。本發(fā)明可對礦井通風系統(tǒng)的設(shè)計進行相關(guān)的優(yōu)化及評價，大大提高了 效率和準確性，為礦井通風系統(tǒng)的正常運行提供了保障。
【附圖說明】
[0010] 圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0011] 圖2為本發(fā)明的模糊層次分析結(jié)構(gòu)模型簡圖。
[0012] 圖3為本發(fā)明的礦井通風系統(tǒng)改造方案優(yōu)選指標體系圖。
[0013] 圖4為本發(fā)明的礦井通風系統(tǒng)綜合評價指標體系圖。
[0014] 圖5為本發(fā)明的可靠性分配輸入數(shù)據(jù)界面截圖。
[0015] 圖6為本發(fā)明的礦井通風系統(tǒng)改造方案優(yōu)選結(jié)果界面截圖。
[0016] 圖7為本發(fā)明的礦井通風系統(tǒng)可靠性評價靜態(tài)評價系統(tǒng)實測數(shù)據(jù)輸入界面截圖。
[0017] 圖8為本發(fā)明的礦井通風系統(tǒng)可靠性評價動態(tài)評價界面截圖。
[0018] 圖9為本發(fā)明的礦井通風系統(tǒng)可靠性評價動態(tài)評價可靠度變化趨勢界面截圖。
[0019] 圖10為本發(fā)明的礦井通風系統(tǒng)支持向量機預(yù)測結(jié)果界面截圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0021] 一種礦井通風系統(tǒng)輔助設(shè)計方法，如圖1所示，包括四個部分，
[0022] 第一部分，礦井通風系統(tǒng)可靠性分配方法；根據(jù)使用方提出的可靠性指標，在保證 礦井通風系統(tǒng)總體可靠度的前提下，通過基于模糊層次分析的系統(tǒng)可靠性分配模型把可靠 性指標合理地分配給礦井通風系統(tǒng)的各子系統(tǒng)。
[0023] 如圖2所示，基于模糊層次分析的系統(tǒng)可靠性分配模型的建立方法包括W下步 驟：
[0024] 第101步，根據(jù)礦井通風系統(tǒng)的組成單元子系統(tǒng)及其設(shè)計影響因素，確定模糊分 析層次圖，該模糊分析層次圖包括=個層次結(jié)構(gòu)，分別為對象層，準則層和目標層，其中對 象層包括礦井通風系統(tǒng)的各子系統(tǒng)；準則層包括工藝技術(shù)水平、復(fù)雜程度、單元重要程度W 及工作環(huán)境因素，其中工作環(huán)境因素包括經(jīng)濟因素和任務(wù)情況；目標層為礦井通風系統(tǒng)整 體可靠性；
[00巧]第102步，確定第101步中準則層中的設(shè)計因素藝技術(shù)水平、復(fù)雜程度、單元重要 程度、經(jīng)濟因素和任務(wù)情況的評價集及評判尺度；
[0026] 第103步，從系統(tǒng)總體可靠性角度出發(fā)，根據(jù)第102步匯總確定的各因素的評判 尺度給出對于準則層內(nèi)各個影響因素的模糊權(quán)重評判向量；
[0027] 第104步，對于對象層內(nèi)各子系統(tǒng)，根據(jù)第102步匯總確定的各因素的評判尺度 分別給出各個子系統(tǒng)的模糊評判行向量；同時將各子系統(tǒng)的模糊評判行向量組合成評判矩 陣；
[0028] 第105步，引入S角模糊數(shù)對第102步匯總確定的各因素的評判尺度進行模糊化， 同時根據(jù)=角模糊數(shù)和第102步匯總確定的各因素的評判尺度得到=角模糊數(shù)的a截集， 然后根據(jù)該a截集得到第103步中模糊權(quán)重評判向量的a截集和第104步中評判矩陣的 a截集；
[0029] 第106步，根據(jù)第105步得到的模糊權(quán)重評判向量的a截集和評判矩陣的a截 集建立模糊綜合評判矩陣；
[0030] 第107步，引入樂觀指數(shù)對第106步中的模糊綜合評判矩陣的區(qū)間數(shù)轉(zhuǎn)化為非模 糊數(shù)，將模糊綜合評判矩陣轉(zhuǎn)化為非模糊綜合評判矩陣；
[0031] 第108步，對第107步得到的非模糊綜合評判矩陣進行歸一化處理，其中該歸一化 后的非模糊綜合評判矩的第i行第j列元素表示第i個子系統(tǒng)中第j個影響因素所占的比 重，根據(jù)歸一化后的第i個子系統(tǒng)中第j個影響因素所占的比重求得各子系統(tǒng)的滴權(quán)值，進 而得到系統(tǒng)的滴權(quán)向量；
[003引第109步，根據(jù)第108步得到的系統(tǒng)的滴權(quán)向量，建立基于模糊層次分析的系統(tǒng)可 靠性分配模型，進而求得系統(tǒng)可靠性指標的分配結(jié)果。
[0033] 第二部分，礦井通風系統(tǒng)改造方案優(yōu)選方法；根據(jù)對礦井通風系統(tǒng)現(xiàn)狀的調(diào)查分 析，從技術(shù)可行性、經(jīng)濟合理性和安全可靠性=個方面提出一套較為全面合理的礦井通風 系統(tǒng)改造方案優(yōu)選評判指標體系。
[0034] 如圖3所示，礦井通風系統(tǒng)改造方案優(yōu)選方法是指從改造礦井的幾個方案中優(yōu)選 出最好的方案，其方法包括W下步驟：
[0035] 第201步，建立指標評價體系；根據(jù)評價因素，將各因素分為=層，第一層為礦井 通風系統(tǒng)改造最優(yōu)方案；第二層為=大類指標，分別為技術(shù)可行性、經(jīng)濟合理性、安全可靠 性；第=層為各大類指標所考慮的因素，分別為作為技術(shù)可行性指標考慮的礦井風壓、礦井 總等積孔、礦井風量供需比、通風網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理系數(shù)、礦井的有效風量率指標；作為經(jīng)濟合 理性指標考慮的通風機總功率、通風機總效率、噸煤通風電費指標；作為安全可靠性指標考 慮的風機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性、礦井抗災(zāi)能力和礦井通風管理困難度指標；同時給出各因素的標度， 形成判斷矩陣標度；
[0036] 第202步，構(gòu)造決策方案矩陣；根據(jù)需要評價方案、每個方案的評價指標W及評價 指標的權(quán)重系數(shù)、W及每個方案痊愈評價指標的屬性值，由各待評價方案中每項評價指標 的屬性值構(gòu)造決策方案矩陣；
[0037] 第203步，確定理想方案：預(yù)先確定最優(yōu)方案和最劣方案，最優(yōu)方案、最劣方案分 別為評價指標的最優(yōu)值和最劣值；根據(jù)確定的最優(yōu)方案和最劣方案確定評價指標的比較區(qū) 間和方案的比較空間；
[0038] 第204步，層次分析法確定指標權(quán)重；根據(jù)第201步得到的判斷矩陣標度構(gòu)造判斷 矩陣；根據(jù)判斷矩陣，計算它的最大特征根所對應(yīng)的特征向量，該個特征向量就是各評價指 標的權(quán)重分配；
[0039] 第205步；模糊聯(lián)系度；根據(jù)第203步確定評價指標的比較區(qū)間和方案的比較空 間，計算各方案的同一隸屬度、對立隸屬度W及差異隸屬度，進而得到模糊集對分析聯(lián)系 度；
[0040] 第206步；計算相對貼近度；根據(jù)第205步中得到的各方案的同一隸屬度、對立隸 屬度，計算各方案與第203步確定的最優(yōu)方案的相對貼近度；
[0041] 第207步；方案的綜合評價；根據(jù)第206步得到各方案的相對貼近度值的大小對 各待評價方案進行排序優(yōu)化，確定最優(yōu)理想方案。
[0042] 第=部分，礦井通風系統(tǒng)可靠性評價方法；根據(jù)礦井通風系統(tǒng)當前狀況，采用科學 性原則、可行性原則、系統(tǒng)性原則來衡量判斷各個影響通風系統(tǒng)整體因素的好壞程度，得到 評價等級或可靠度。
[0043] 所述第=部分中礦井通風系統(tǒng)可靠性評價方法，根據(jù)對評價的需求，礦井通風系 統(tǒng)可靠性評價分為；靜態(tài)評價方法和動態(tài)評價方法；靜態(tài)評價方法，是根據(jù)礦井通風的輸 入數(shù)據(jù)，系統(tǒng)給出當前礦井通風系統(tǒng)的等級；動態(tài)評價方法，是根據(jù)礦井通風的輸入數(shù)據(jù)， 系統(tǒng)給出當前礦井通風系統(tǒng)的可靠度，同時用戶可W查看礦井通風系統(tǒng)可靠度的變化趨 勢圖及相關(guān)參數(shù)圖。所述相關(guān)參數(shù)有；方差系數(shù)，偏差系數(shù)，峰態(tài)系數(shù)。
[0044] 如圖4所示，所述靜態(tài)評價方法包括W下步驟：第301步，建立指標評價體系：根 據(jù)評價因素，將各因素分為=層，第一層為礦井通風系統(tǒng)綜合評價；第二層為六大類指標， 分別為礦井風量與風質(zhì)的合格度、通風網(wǎng)絡(luò)的合理性、通風設(shè)施合格度、系統(tǒng)抗災(zāi)能力可靠 性、通風管理工作的科學規(guī)范性、通風動力可靠性；第=層為各大類指標所考慮的因素，分 別為作為礦井風量與風質(zhì)的合格度考慮的礦井風量供需比、井下作業(yè)點最高溫度、井下瓦 斯最高濃度、采掘面瓦斯超限頻率、礦井用風點風質(zhì)合格度；作為通風網(wǎng)絡(luò)的合理性考慮的 采掘面串聯(lián)通風發(fā)生率、風流不穩(wěn)定角聯(lián)分支數(shù)、風網(wǎng)獨立回路數(shù)、風網(wǎng)角聯(lián)分支數(shù)；作為 通風設(shè)施合格度考慮的礦井風量調(diào)節(jié)合理度、千米巷道通風設(shè)施數(shù)、通風設(shè)施質(zhì)量合格度； 作為系統(tǒng)抗災(zāi)能力可靠性考慮的防災(zāi)設(shè)施質(zhì)量合格度、反風系統(tǒng)反風合格度、安全監(jiān)測系 統(tǒng)故障率、風網(wǎng)調(diào)節(jié)能力合格度；作為通風管理工作的科學規(guī)范性考慮的特殊工種人員合 格度、規(guī)章制度完善度；作為通風動力可靠性考慮的礦井風壓、主要通風機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性、反 風系統(tǒng)靈活度、主要通風機能力備用系數(shù)、主要通風機裝置運行效率；同時通過層次分析法 確定各評價指標權(quán)重值；
[0045] 第302步