一种基于智能调控技术的瓦斯抽采系统及方法

技术领域

本发明涉及瓦斯抽采发电，具体涉及一种基于智能调控技术的瓦斯抽采系统及方法。

背景技术

瓦斯抽采发电一般采用多级管道，次级管道直接抽取瓦斯，若干次级管道集中到总管道，总管道连接发电机。但由于不同区域的煤层中瓦斯浓度不均衡，导致不同的次级管道抽采的瓦斯浓度也不均衡，所以总管道中的瓦斯浓度变化起伏较大，难以控制。

对同一座煤矿而言，其瓦斯抽放比较复杂，采面、采空区、底抽巷、掘进头、本煤层等部位都有抽放，高浓度抽放系统、低浓度抽放系统并存，各个部位的抽放浓度、抽放流量差异大且变动不均，十分不稳定。即使是投资有瓦斯发电机组的煤矿，也经常陷入窘境：因为抽采流量不高、抽放浓度低于8％，瓦斯不够储存、输送、发电，导致发电机组不能全开；经常又因抽采流量过大、抽放浓度过高，瓦斯利用不完，出现被迫排空的情况。

发电机发电要求瓦斯浓度必须控制在一定范围内，为了能够稳定瓦斯浓度，以往发电厂都是由发电机组人员凭借经验手动控制次级管道的阀门，来调控总管道的瓦斯浓度。采用这种方法，人员工作强度大，占用人力资源较多，由于凭借经验手动调节，不能准确控制抽采的时间和强度，导致调节后的瓦斯浓度依然不稳定，发电机的发电输出也不稳定，进而需要更多的设备来稳定输出功率。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种基于智能调控技术的瓦斯抽采系统及方法，能够有效克服现有技术所存在的不能对发电机发电要求的瓦斯浓度进行精确、稳定控制的缺陷。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于智能调控技术的瓦斯抽采系统，包括总管道、次级管道和瓦斯抽取管道组成的多级管道，以及

瓦斯浓度检测机构，设于瓦斯抽取管道，用于检测瓦斯抽取管道中瓦斯浓度；

电磁控制机构，设于瓦斯抽取管道，用于接收二级控制端发送的控制信号，并控制阀门开度；

二级控制端，用于采集若干瓦斯浓度检测机构的检测数据并发送至总控制端，同时接收总控制端发送的控制信号；

总瓦斯浓度检测机构，设于总管道，用于检测总管道中瓦斯浓度并发送至总控制端；

总控制端，用于接收总管道中瓦斯浓度并与预设标准浓度范围进行对比，根据对比结果向二级控制端发送控制信号。

优选地，所述总控制端判断总管道中瓦斯浓度c1超出预设标准浓度范围r1时，所述总控制端向二级控制端发送控制信号；否则，所述总控制端不发送控制信号。

优选地，所述二级控制端接收到总控制端发送的控制信号后，判断各次级管道中瓦斯浓度c2是否超出各自对应的预设标准浓度范围r2。

优选地，所述次级管道对应的预设标准浓度范围r2基于总管道对应的预设标准浓度范围r1进行设置。

优选地，所述二级控制端判断次级管道中瓦斯浓度c2超出对应的预设标准浓度范围r2时，所述二级控制端判断阀门开度并向该次级管道中电磁控制机构发送控制信号；否则，所述二级控制端不发送控制信号。

优选地，所述电磁控制机构接收到二级控制端发送的控制信号后，通过控制阀门电机来控制阀门开度。

一种基于智能调控技术的瓦斯抽采方法，包括以下步骤：

S1、采集各瓦斯抽取管道中瓦斯浓度并发送至二级控制端，同时采集总管道中瓦斯浓度c1并发送至总控制端；

S2、总控制端接收总管道中瓦斯浓度c1并与预设标准浓度范围r1进行对比，根据对比结果向二级控制端发送控制信号；

S3、二级控制端接收到总控制端发送的控制信号后，判断各次级管道中瓦斯浓度c2是否超出各自对应的预设标准浓度范围r2，并根据判断结果控制阀门开度；

S4、判断是否达到调控周期，若没有达到调控周期，则返回S1，否则完成调控工作。

优选地，S2中总控制端接收总管道中瓦斯浓度c1并与预设标准浓度范围r1进行对比，根据对比结果向二级控制端发送控制信号，包括：

总控制端判断总管道中瓦斯浓度c1超出预设标准浓度范围r1时，总控制端向二级控制端发送控制信号；否则，总控制端不发送控制信号。

优选地，S3中二级控制端接收到总控制端发送的控制信号后，判断各次级管道中瓦斯浓度c2是否超出各自对应的预设标准浓度范围r2，并根据判断结果控制阀门开度，包括：

二级控制端判断次级管道中瓦斯浓度c2超出对应的预设标准浓度范围r2时，二级控制端判断阀门开度并向该次级管道中电磁控制机构发送控制信号，电磁控制机构通过控制阀门电机来控制阀门开度；否则，二级控制端不发送控制信号；

其中，次级管道对应的预设标准浓度范围r2基于总管道对应的预设标准浓度范围r1进行设置。

优选地，S1中采集各瓦斯抽取管道中瓦斯浓度并发送至二级控制端之后，包括：

采集各瓦斯抽取管道中瓦斯流速、瓦斯流量，并发送至二级控制端，二级控制端判断各瓦斯抽取管道中瓦斯浓度、瓦斯流速、瓦斯流量是否处于正常范围内，并进行报警提示。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明所提供的一种基于智能调控技术的瓦斯抽采系统及方法，总管道中瓦斯浓度经总瓦斯浓度检测机构传输给总控制端，总控制端在预先设置好的标准浓度范围内分别自动控制各二级控制端，各二级控制端实时控制各电磁控制机构，以此实现对瓦斯浓度进行精确、稳定控制的目的，同现有技术相比能够有效节省人力和工作强度，提高控制效率及安全性，并且无需其他设备来稳定发电功率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明系统示意图；

图2为本发明流程示意图；

图3为本发明中阀门开度控制主程序流程图；

图4为本发明中阀门开度控制子程序流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种基于智能调控技术的瓦斯抽采系统，如图1所示，包括总管道、次级管道和瓦斯抽取管道组成的多级管道，以及

瓦斯浓度检测机构，设于瓦斯抽取管道，用于检测瓦斯抽取管道中瓦斯浓度；

电磁控制机构，设于瓦斯抽取管道，用于接收二级控制端发送的控制信号，并控制阀门开度；

二级控制端，用于采集若干瓦斯浓度检测机构的检测数据并发送至总控制端，同时接收总控制端发送的控制信号；

总瓦斯浓度检测机构，设于总管道，用于检测总管道中瓦斯浓度并发送至总控制端；

总控制端，用于接收总管道中瓦斯浓度并与预设标准浓度范围进行对比，根据对比结果向二级控制端发送控制信号。

本申请技术方案中，如图1所示，多级管道包括与总管道连接的次级管道，以及与次级管道连接的瓦斯抽取管道，瓦斯浓度检测机构、电磁控制机构均设于瓦斯抽取管道上，而二级控制端可以设置于次级管道处。

总控制端判断总管道中瓦斯浓度c1超出预设标准浓度范围r1时，总控制端向二级控制端发送控制信号；否则，总控制端不发送控制信号。

二级控制端接收到总控制端发送的控制信号后，判断各次级管道中瓦斯浓度c2是否超出各自对应的预设标准浓度范围r2。二级控制端判断次级管道中瓦斯浓度c2超出对应的预设标准浓度范围r2时，二级控制端判断阀门开度并向该次级管道中电磁控制机构发送控制信号；否则，二级控制端不发送控制信号。

本申请技术方案中，次级管道对应的预设标准浓度范围r2基于总管道对应的预设标准浓度范围r1进行设置。

电磁控制机构接收到二级控制端发送的控制信号后，通过控制阀门电机来控制阀门开度。

在过程控制中，采用神经网络智能控制方法，这是应用最为广泛的一种智能自动控制器，具有原理简单、易于实现、适用面广、控制参数相互独立以及参数选定简单等优点。阀门开度由二级控制端输出5mA的电流信号来控制阀门电机，阀门开度控制主程序流程图、阀门开度控制子程序流程图分别如图3、4所示。

一种基于智能调控技术的瓦斯抽采方法，如图2所示，包括以下步骤：

S1、采集各瓦斯抽取管道中瓦斯浓度并发送至二级控制端，同时采集总管道中瓦斯浓度c1并发送至总控制端；

S2、总控制端接收总管道中瓦斯浓度c1并与预设标准浓度范围r1进行对比，根据对比结果向二级控制端发送控制信号；

S3、二级控制端接收到总控制端发送的控制信号后，判断各次级管道中瓦斯浓度c2是否超出各自对应的预设标准浓度范围r2，并根据判断结果控制阀门开度；

S4、判断是否达到调控周期，若没有达到调控周期，则返回S1，否则完成调控工作。

S1中采集各瓦斯抽取管道中瓦斯浓度并发送至二级控制端之后，包括：

采集各瓦斯抽取管道中瓦斯流速、瓦斯流量，并发送至二级控制端，二级控制端判断各瓦斯抽取管道中瓦斯浓度、瓦斯流速、瓦斯流量是否处于正常范围内，并进行报警提示。

S2中总控制端接收总管道中瓦斯浓度c1并与预设标准浓度范围r1进行对比，根据对比结果向二级控制端发送控制信号，包括：

总控制端判断总管道中瓦斯浓度c1超出预设标准浓度范围r1时，总控制端向二级控制端发送控制信号；否则，总控制端不发送控制信号。

S3中二级控制端接收到总控制端发送的控制信号后，判断各次级管道中瓦斯浓度c2是否超出各自对应的预设标准浓度范围r2，并根据判断结果控制阀门开度，包括：

二级控制端判断次级管道中瓦斯浓度c2超出对应的预设标准浓度范围r2时，二级控制端判断阀门开度并向该次级管道中电磁控制机构发送控制信号，电磁控制机构通过控制阀门电机来控制阀门开度；否则，二级控制端不发送控制信号；

其中，次级管道对应的预设标准浓度范围r2基于总管道对应的预设标准浓度范围r1进行设置。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。