矿井通风系统优化调节研究.pdf

第6 卷增刊 2 0 0 6 年7 月 安全与环境学报 J o u r n a lo fS a f e t ya n dE a v i r o n m e n t V o l6 S u p p l J o l ，2 0 0 6 文章编号1 0 0 9 6 0 9 4 2 0 0 6 S - 0 0 7 9 J 3 2 矿井通风系统优化调节研究。 林晓飞，曹庆贵，刘业娇 山东科技大学资源与环境工程学院，山东青岛2 6 6 5 1 0 摘要采用“征求专家评议法”和“相对重要性序州法”确定矿井通 风系统的评价指标及其权值，井用多级模糊综合评判法对初拟的矿井 通风系统改造方案进行解箅，按照最大隶属度法确定最优解，找m 最 优的矿井通风系统改造方雍。为便于分析计算，开发r 相应的计算机 应用程序，实现了智能化、系统化．信息化矿井通风管理，并呲| 办庄煤 矿为例进行丁寅际应用。 关键词矿井通风；方案；优化；模糊综合评判 中圈分粪号X 9 3 6文献标识码A O 引言 优化技术是应用数学的一个分支。随着线性规划、非线 性规划、动态规划、幽论等新方法的产生及计算机的运用，优 化的理论和方法得到了丰富和发展，优化技术也就成为一f 1 新兴学科。近年来，在矿井通风系统的优化改造方面虽有不 少研究成果，但有关矿井优化改造方面还存在许多的问题没 有解决，特别是量的问题有的还没有被涉及到。 采用一孥家评议法”来确定矿井通风系统的评价指标，由 专家打分方法来确定影响矿井通风系统稳定性的指标值，是 基于案例求解模式的运用；采用模糊综合评判方法和相对重 要性序列矩阵法来进行解算是基于数学模型模式的运用；用 汁算机对其进行实现则是基于逻辑求解模式的运用_ l 。本文 将综合以卜3 种模式的优点．针对投产后的矿井通风系统进 行优化- 蒯节。在实际生产中可以按照本文所介绍的思路来对 通风系统进行初步优化。 1 矿井通风系统的优化 矿井通风系统优化的基本步骤为1 对现在矿井的通风 阻力、主要通风机性能、漏风状况和风量分配状况等进行测 定，并对所测定的资料进行认真地综合、整理、分析和研究，找 出矿井通风系统存在的问题，包括系统配风漏风情况、井巷通 过能力和风机能力鉴定等；2 针对存在的问题，请专家进行 分析研究．并给出合理、有效的改造方案；3 请专家对给定的 各方案进行初步比较，找出其优点和缺点，选出较好的方案； 4 对初选方案进行再优化．借助计算机找出其中最优方案。 这里主要探讨初选方案的再优化。 1 ．1 矿井通风系统方案评价指标 采用“征集专家评丹”和“相对重要性序列”法确定矿井通 风系统的3 大类1 2 项评判指标”及其权值鲫下。 技术可行 32 矿斗风压 1 0 、矿井风量 75 1 、矿』{ 等 积孔 1 、矿井风量供需比 3 ．7 9 、通风方式 20 9 c 经济合理 26 通风机功率 1 、通胤机效率 1 0 、吨煤 主要通风机电费 51 7 、通风井巷工程费 14 4 。 * 收稿日期2 0 0 6 ．0 6 0 1 作者简介林晓飞．研究生，从事安全监测与信息技术研究；曹庆 贵．教授，从事安牟技术研究。 安全可靠 42 风机运转稳定性 5 ．8 9 、用风地点风流 的稳定性 1 、矿井抗灾能力 1 0 。 1 ．2 模糊综合评判法数学模型 矿井通风系统的优化涉及到许多模糊性的因素，而用模 糊综合评判法[ 3 ] 主要是解决复杂环境下影响矿井通风系统的 各因素间的层次性和模糊性问题。用此法对矿井通风系统方 案进行优化，能定量地处理设计中的模糊因素；周此，模糊综 合评判的数学模型更接近客观实际，确定的方案也更为合理、 更优化。 1 因素分类 把影响矿井通风系统的因素，按其性质分为技术可行、经 济合理和安全可靠3 大类，即 u { H 1 ，“2 ，“3 } 1 式中 H ，为技术可行；“2 为经济合理；码为安全可靠。 下面仅以技术可行类为例，另两类依次类推。该类因索 的子集为 “12j “l 】，“1 2 ，“1 3 ．“t 4 ．M “ } 2 式中 “】l 为矿井风压，P a ；H 1 2 为矿井风量，m 3 ／m l n ；u 1 3 为矿 井等积} L ，n 1 2 ；u 。。为矿井风量供需比；u b 为通风方法。 2 权重集建立 1 因素类权重集 矿井通风系统各类评判指标的权值归一后的因素权重值 为A 0 ．3 2 ，02 6 ，0 ．4 2 。 2 因素权重集 技术可行类中各个因素的权值归一后的因素类权重集分 别为A ． 0 ．, 4 1 ，03 1 ，00 4 ，01 5 ，00 9 。 3 备择集 方案集 建立 优化方案I 、1 I 、1 I I 、⋯、i ，则备择集为 y { ”l ，”2 ，哟．⋯。“ } l 3 4 一级模糊综合评判 一级模糊综台评判的单因素评判矩阵为 R 一2 1 1 r 】2 l r 1 3 1 T 1 4 1 r 1 5 i r 1 1 3 r 1 2 3 r 1 3 3 r 1 4 3 r 1 5 3 t “ 1 1 ‘ r 1 2 ‘ r 1 3 i r 1 4 i T 1 5 ‘ 4 式中 墨t 为第1 娄中的各个元索对备择集中的隶属度的矩 阵，如r ．表示第1 类因素集中第1 个因素对方案i 的隶属度。 隶属度的确定分为两种情况1 指标值越小越好的指标 如矿井风压㈨ 。第1 类因素集中第，个指标对第i 个方案的 隶属程度为r 。i 睾业，其中“l 脚为各方案同一指标的最小 值，“，i 为第1 类因素集中第J 个指标第i 个方案的指标值。2 指标值越大越好的指标 如矿井风量‰ 。第2 类因素集中第 ，个指标对第i 个方案的隶属程度为r 甜 毫，其中u 2 脚为各 方案同一指标的最大值，”。为第2 类因素集中第J 个指标第i 个方案的指标值。 1 级模糊综合评判集为 口L A 1 。R 1 7 9 V o l6 S u p p l 安全与环境学艟第6 卷增刊 04 1 03 100 40 ．1 50 ．0 9 。 5 5 2 级模糊综合评判 2 级模糊综合评判的单因素矩阵为1 级模糊综合评判矩 阵，即 R 2 级模糊综合评判为 丑l ’ 丑2 _ 丑3刘 ㈣ 。R ． o 3 2 0 o 2 6 0 o 4 2 0 6 丑 _ B 2 _ B 3 7 6 矿井通风系统最优方案 按最大隶属度法确定矿井通风系统的最优方案。 2 矿井通风系统方案优化的计算机实现 所开发的矿井通风优化调节系统采用V i s u a lB a s i cN e t 语 言，后台数据库系统为A c c e s s2 0 0 3 。其总体设计目标是实现 矿井通风系统的系统化和自动化，帮助矿井工作人员更好、更 高教地完成对全矿井的管理工作。结合协庄煤矿的实际，系 统的主要功能结构见图1 ．主界面见图2 。 3 结论 多级模糊综合评判法不失为一种很好的评判方法，它能 定量选出最优矿井通风系统改造方案，而且计算具有一定的 精度，使优化结果更准确。在确定因素集时，采用了专家评议 法，较好地解决了定性参数的问题．把定性参数定量化。计算 机的应用，便于管理和解算，提高其应用水平。 R e 缸雌n c e s 参考文献 1 ] X I EX i a n p i n g 谢贤平 ，Z H A OZ i c h e n g 赵梓成 P r e s e nLr e 神a w h a n dd e v e l o p 耻n to r i e n t a t i o no fd e s i g ni no p t i m i T a l i o no fm i n ev 肌t i l a l i o n s y B t e m [ J ] X i n j i a n g N o n F e r r o u s M e t a l s 新疆有色金属 ．1 9 9 5 4 1 4 - 2 1 ． 2 ] T A NY u n z h e n 谭允桢 T e c h n o l o g y t h e o r yo f m ，m g 删“ n fi nm i n e 坩n t i l a t i o ns y s t e m 矿井通风系统管理技术论 [ M ] B e l j i n g C h i n a C o d I n d u s t r yP u b l i s h i n g } 1 0 u ∞．1 9 9 8 ， 2 8 5 1 0 5 3 ] T A NY u n s h e n 谭允祯 印t i m i z a t l o no f ⋯钟n t i l a t i o ns y s t e m 矿 井通风系统优化 [ M ] B e i j l n g c h { 硼C o a lI n d u s t r yP u b l i s h i n g H d u s e ，1 9 9 2 3 6 2 ．7 5 8 0 L 三划 登录『 I 主界面 I 1 日常数据管理l 通风系统优化调节I 现有通风系统分析1 局计隐动通日系巷 由 西东 部划患 态防 常统道风风韶部部 风管捧监设检方断量压风风风 机理查测施测案面优优机机机 数数数数数数优优化化系系系 据 据 据据据据 化化 统 统 统 输出I a 图1 系统主要功能框图 F i g ．1 F r a m eo fm a i nf t m c t i o ao ft h e 目m m 圈2 系统主界面 F i g ．2 M a i ni n t e r f a c eo ft h es y s t e m S t u d yo nt h eo p t i m i z a t i o na d j u s t m e n to fm i n e v e n t i l a t i o ns y s t e m L I NX i a o f e i ，C A OQ i n g - g n i ，L I UY e j i a o C o l l e g eo fN a t u r a lR e s o u r c e ＆E n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g ．S h a h - d o n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，Q i n g d a o2 6 6 5 1 0 ，S h a h d o n g ，C h i n a A b s t r a c t I dt h ep r e s e n tp a p e r ．s e e k i n gs p e c i a l i s t s ’a p p r a i s e sa n d r e l a t i v es i g ．r f i f i c a n c eo r d e rs y s t e ma r ea d o p t e dt of i xt h et a r g e ta n d w e i g h ti ne v a l u a t i n gt h em i n ev e n t i l a t i o ns y s t e m ．A a d t h ep r i m a r y s y s t e m a t i cr e c o n s t r a e t i o ns c h e m eo fm i n ev e n t i l a t i o ni s t a l c l I l a t e db y u s i n gf u z z y ．s y n t h e t i cj u d g m e n t ．T h eo p t i m a ts o l u t i o n ，w h i c hi st h e m o s ts p l e n d i ds c h e m e ，i so b t a i n e db yt h em e t h o do f l a r g e s td e g r e eo f b e l o n g s 1 h er e l e v a n tc o m p u t e rp r o g r a m ．w h i c hi ss i ni n t e l l i g e n t i z a t i o n ．s y s t e n f i z ea n dm e s s a g e i z a t i o nm i n ev e n t i l a t i o na d m i n i s t r a t i o n s y s t e m ．i sd e v e l o p e d ．M o r e o v e rX i e z h u a n gC o a lM i n ei st a k e nB 8a n e x a m p l ef o ru t i l i t y K e yw o r d s m i 力ev e n t i l a t i o n s c h e m e ；o p t i m i z a t i o n ；f u z z ys y n t h e f i - e a U yj u d g m e n t C L Cn u m b e r X 9 3 6D o c u m e T l tc o d e A A r l i c J e Ⅲ1 0 0 9 6 0 9 4 2 0 0 6 S - 0 0 7 9 - 0 2 n ” ∞ n n r r r r r r r r 『 r M一㈨一、．