全断面无人精准测风机器人在梅花井煤矿的研究与应用撰写时间：202X年XX月XX日蒋栋周鹏常立华李权赵俊达摘要：提出了一种固定安装在巷道壁上的非介入式精准风量测量机器人，以实现实时监测巷道全断面平均风速、风向和单位时间内的风量。借此可为矿井通风管理提供精准实测数据，提高矿井通风安全，有针对性的增减通风设施及指导通风设备选型，以减少不必要的通风方面费用投入和电力资源的无效损耗，对实现智能通风管控具有很好的指导意义。Abstract：Anon-intrusiveprecisionairvolumemeasurementrobotfixedonthewallofatunnelisproposedtoachievereal-timemonitoringoftheaveragewindspeed，winddirectionandairvolumeperunittimeofthetunnel"sfullcross-section，whichcanprovideaccuratemeasureddataformineventilationmanagement，improvethesafetyofmineventilation，increaseordecreaseventilationfacilitiesinatargetedmanner，andguidetheselectionofventilationequipmenttoreduceunnecessaryventilationcostsandinvalidlossofpowerresourcesandguideintelligentventilationcontrol.关键词：测风机器人;实时性;自动运行;节约能耗Keywords：windmeasuringrobot;real-time;automaticoperation;savingenergyconsumption中图分类号：TP242.6文献标识码：A文章编号：16-4311（2021）14-0239-020引言巷道全断面平均风速、风向和单位时间内的风量数据的精确性对井下用风地点风量按需分配起决定性的作用。常规的测风方法虽也能测定某一地点的风速，但存在着测风速度慢、实时性差、可靠性差等弊端。梅花井煤矿目前进行巷道风量测量时，普遍采用测量巷道内某一点风速的方式，然后通过估算巷道几何断面大小，换算乘积的方式来实现对巷道风量的估算。测风人员常用的气体流速测量设备是机械式风速测定仪，每班到井下固定测风点测量风速，采用人工计算方式計算风量，10天内全矿进行一次系统风量测定并出一次测风报表，在实际操作中受测风员技能水平和责任心因素影响，存在数据测量不准确，不及时，数据实时性差等问题。矿井安全检测工作中，针对通风的阻力测定、解算、反风等工作目前实现起来工作量大，周期长，测定结果滞后，对矿井安全起到的指导作用很有限。本文通过介绍梅花井矿全断面无人精准测风机器人的研究与应用，有效解决了上述问题。该技术方案在国内现有井工煤矿测风方法中具有先驱性，能够满足测风实时性要求，具有很好的推广意义。1传统测风方式的局限性传统的机械式风速测定仪需要定期进行检测和维护，在高粉尘环境下容易发生磨损，维护鉴定成本较高。且由于在测风过程中测风人员移动，影响到测定断面风流的稳定性，使得各点风速不断变化，所测数据存在一定误差。而安全监测系统中安装的风速传感器测量风速时要求传感器悬挂在巷道中央的顶部，传感器探头离顶部的距离要大于50cm，距传感器20m范围内若有遮挡物体存在会挡住风流，影响传感器的正常测量，要求探头的进风口始终要对准来风方向。在实际操作中，受巷道实际环境条件限制和维护保养不及时等诸多原因往往不能达到使用的理想要求，导致测风所得数据与实际工况偏差较大。此外，机械式风速测定仪和风速传感器也只能测量单点气体流速，一个点的风速无法体现全断面的风速值，测风员通常采用间隔取点的方式得到测量区域的平均速度，这种方式也不能有效测量巷道风量，测量结果参考价值有限。由于对矿井风量测量不准确，导致目前矿井通风机的选型都是按照2-3倍以上的功率进行设计选型，具有盲目性，造成许多不必要的通风设备投入和电力资源的无效损耗。且按照经验和不准确的风量数据测算出来的结果去指导通风设计时，通风源头数据的不准确，导致通风设计中设备选型的准确及通风结构优化都无法实现预期目标。2基于测风机器人的全断面无人精准测风系统设计本设计提出了一种固定安装在巷道壁上的非介入式精准风量测量机器人，采用声波低频的长距离传输特性。根据煤矿现场的应用环境，采用基于声波在气体中顺、逆流方向上的声飞行时间，再根据设备安装角度与声波传播距离便可得到气体流速，进而可求得在测量截面上的风量大小。以...