一种用于煤矿井下通风阻力测量的装置和方法与流程

本发明涉及煤矿井下通风领域，尤其涉及一种煤矿井下通风阻力测量的装置和方法。

背景技术：

1、智能通风系统建设是煤矿智能化建设的重要组成部分，建立通风系统的通风网络解算模型是智能通风系统建设的核心内容，而通风阻力是建立通风网络解算模型的关键基础参数，十分重要。通风阻力测定一般有三种方法，即气压计基点测定法、气压计同步测定法、压差计法，其中压差计法在测量过程中通过铺设橡胶管来抵消测段的位压差，虽然结果准确，但较为耗时耗力；气压计基点测定法和气压计同步测定法在计算测段的位压差时需要得到测段两端的准确高程差，一般是从采掘工程平面图的导线点高程获取，这样就限制了测段位置的选择，同时因为测量者手持精密气压计，难以保证与导线点完全重合，导致高程差计算不准，进而导致这两种方法阻力测算误差较大。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明提出了一种煤矿井下通风阻力测量的装置和方法。

2、本发明实施例提供了一种用于煤矿井下通风阻力测量的装置，所述装置包括：高差测量模块、精密气压测量模块、空气密度测算模块、风速测量模块、数据计算模块、数据存储模块和数据显示屏；

3、所述高差测量模块，用于利用内置的惯性导航装置获取测阻巷道段的精确高差；

4、所述精密气压测量模块，用于获取测阻点的绝对大气静压；

5、所述空气密度测算模块，用于利用内置温度传感器、湿度传感器测，通过经验公式计算出饱和水蒸气分压力及测阻点的空气密度；

6、所述风速测量模块，用于测量测阻点巷道断面上的平均风速，计算测阻点速压；

7、所述数据计算模块，用于计算测阻巷道段始末点的绝对大气静压差，计算测阻巷道段始末点的位压差，计算测阻巷道段的速压差，进而计算出测阻巷道段的阻力；

8、所述数据存储模块，用于将测阻点的绝对大气静压、温湿度、平均风速、速压以及空气密度，测阻巷道段的精准高差、位压差、绝对大气静压差、速压差、阻力结果进行存储，以备查询和导出；

9、所述数据显示屏，用于将测试结果实时显示。

10、可选地，所述高差测量模块利用内置的惯性导航装置来测量测段的高差dh的具体方法包括：

11、对所述测阻巷道段的起点进行校准，设置为p0＝0m高程点；

12、开始测量后，记录所述装置运动轨迹数据，包括：所述装置在z方向上i时刻的加速度ai，及对应的时间ti；

13、在测量过程中，根据加速度对时间积分，计算所述装置的速度信息vi，根据速度对时间积分，计算所述装置的位置信息pi；

14、到达测阻巷道段的末点后，获得所述装置的最终z方向位置p1，减去起点位置p0可以得到所述装置的z方向上的位移信息，即所述高差dh。

15、可选地，所述位置信息pi的运算公式为：

16、δv＝ai·δt

17、

18、δt＝ti-ti-1

19、vi＝vi-1+δv

20、pi＝pi-1+δp

21、上述式子中，δv，表示一段时间的速度差，δt表示时间差，δp表示位置高差。

22、可选地，所述空气密度测算模块通过所述精密气压测量模块，获取所述测阻点的绝对大气静压；

23、所述空气密度测算模块利用内置的温度传感器测得温度，利用内置的湿度传感器测得空气相对湿度，进而通过经验公式计算出饱和水蒸气分压力，以及所述测阻点的空气密度。

24、可选地，所述测阻点的空气密度ρ的运算公式为：

25、

26、

27、上式中，pω表示饱和水蒸气分压力，t表示温度，pj表示测阻点的绝对大气静压，φ表示空气相对湿度。

28、可选地，所述数据计算模块根据所述空气密度测量模块得到的测阻点空气密度以及所述风速测量模块得到的测阻点平均风速，计算所述测阻点的速压及测阻巷道段的速压差；

29、所述数据计算模块根据所述高差测量模块得到的测阻点高差，计算所述测阻巷道段的位压差；

30、所述数据计算模块根据所述精密气压测量模块得到的测阻点大气静压，计算所述测阻巷道段的静压差；

31、所述数据计算模块根据测阻巷道段两端测阻点的速压差、位压差、静压差计算所述测阻巷道段的阻力。

32、可选地，假设测得开始测阻点大气绝对静压为pj0，空气密度为ρ0，断面平均风速为v0；结束测阻点大气绝对静压为pj1，空气密度为ρ1，断面平均风速为v1；测阻巷道段的高差为dh；

33、则所述测阻巷道段的静压差dpj＝pj0－pj1；

34、所述测阻巷道段的位压差dph＝0.5×(ρ0+ρ1)×9.8×dh；

35、所述测阻巷道段的速压差dpv＝0.5×ρ0×v0×v0－0.5×ρ1×v1×v1；

36、所述测阻巷道段的阻力h＝dpj+dph+dpv；

37、上式中，dpv表示测阻巷道段的速压差，dph表示测阻巷道段的位压差，dpj表示测阻巷道段的静压差。

38、可选地，所述数据显示屏两侧配有按钮，用于新增测阻点、测阻巷道段，并测量对应参数；

39、所述按钮还用于切换不同测阻点、不同测阻巷道段，以显示对应的参数。

40、本发明实施例提供了一种用于煤矿井下通风阻力测量的方法，所述方法应用于煤矿井下通风阻力测量的装置，所述装置包括：高差测量模块、精密气压测量模块、空气密度测算模块、风速测量模块、数据计算模块、数据存储模块和数据显示屏；

41、所述方法包括：

42、选取没有岔道的巷道的一段作为测量目标形成测阻巷道段，在所述测阻巷道段的开始测阻点利于所述装置增加一个测阻点；

43、利于所述空气密度测量模块，测量并记录所述开始测阻点的空气密度；

44、利用所述风速测量模块，测量并记录所述开始测阻点的平均风速；

45、利用所述精密气压测量模块，测量所述开始测阻点的大气绝对静压；

46、在巷道断面按照预设路线移动所述装置，在所述装置从所述开始测阻点至结束测阻点的行进过程中，利用所述高差测量模块进行高差测量，得到所述测阻巷道段的精准高差并记录；

47、在所述结束测阻点位置，再一次利用所述空气密度测量模块、所述气压测量模块、所述风速测量模块，测得所述结束测阻点的空气密度、平均风速和大气绝对静压；

48、利用所述数据计算模块根据开始测阻点、结束测阻点的绝对大气静压差，计算测阻巷道段开始测阻点至结束测阻点的位压差，计算所述测阻巷道段的速压差，计算所述测阻巷道段的阻力；

49、利用所述数据存储模块，将所述测阻点的绝对大气静压、温湿度、平均风速、速压以及空气密度，所述测阻巷道段的精准高差、位压差、绝对大气静压差、速压差、阻力结果进行存储，以备查询和导出；

50、利用所述数据显示屏，将测试结果实时显示。

51、可选地，所述数据显示屏两侧配有按钮；

52、利用所述按钮，新增测阻点、测阻巷道段，并测量对应参数；

53、利用所述按钮切换不同测阻点、不同测阻巷道段，以显示对应的参数。

54、本发明提供的用于煤矿井下通风阻力测量的装置，包括高差测量模块、精密气压测量模块、空气密度测算模块、风速测量模块、数据计算模块、数据存储模块和数据显示屏。

55、高差测量模块，用于利用内置的惯性导航装置获取测阻巷道段的精确高差；精密气压测量模块，用于获取测阻点的绝对大气静压；空气密度测算模块，用于利用内置温度传感器、湿度传感器测，通过经验公式计算出饱和水蒸气分压力及测阻点的空气密度；风速测量模块，用于测量测阻点巷道断面上的平均风速，计算测阻点速压；数据计算模块，用于计算测阻巷道段始末点的绝对大气静压差，计算测阻巷道段始末点的位压差，计算测阻巷道段的速压差，进而计算出测阻巷道段的阻力；数据存储模块，用于将测阻点的绝对大气静压、温湿度、平均风速、速压以及空气密度，测阻巷道段的精准高差、位压差、绝对大气静压差、速压差、阻力结果进行存储，以备查询和导出；数据显示屏，用于将测试结果实时显示。数据显示屏两侧还可以配有按钮，该按钮用于新增测阻点、测阻巷道段，并测量对应参数；该按钮还用于切换不同测阻点、不同测阻巷道段，以显示对应的参数。

56、本发明针对传统三种方法较为耗时耗力，高程差计算不准，阻力测算误差较大的问题，解决了上述问题，不但煤矿井下通风阻力测量快速省力，并且，高程差计算准确，阻力测算误差较小。