申请/专利权人：中国矿业大学

申请日：2021-11-18

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN114109470B

主分类号：E21F1/08

分类号：E21F1/08;E21F17/18;E21F17/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2022.03.18#实质审查的生效;2022.03.01#公开

摘要：本发明公开了一种矿井巷道风量精准测量系统及方法，包括风量测量主机和风量测量探头，两个风量测量探头正对安装在巷道两侧壁面上；风量测量探头上的旋转装置每次顺时针旋转固定角度，将测风过程分为多个测量周期；通过激光传感器和超声波传感器，在每个测量周期可得到两个巷道竖直切面面积和一个风速值，测风过程结束时可计算出测风区域的平均断面面积和风速值，以此得到测风过程内通过测风区域的风量。本发明弥补了大跨度对射式超声波风速传感器在现场使用时正对安装困难的缺点，并将测风区域巷道断面的不规则性和巷道变形等因素考虑在内，可以精准测量测风区域的风量。

主权项：1.一种矿井巷道风量精准测量方法，基于一种矿井巷道风量精准测量系统，所述系统包括风量测量主机和一对风量测量探头，所述风量测量主机和风量测量探头通过传输电缆连接；所述风量测量主机包括激光测量模块、超声波测量模块、控制分析模块；所述风量测量探头包括外壳、外壳中部设置有超声波传感器，超声波传感器和超声波测量模块连接；外壳上还包括旋转装置，所述旋转装置上下两端均铰接有能够在竖直平面内转动的激光测距传感器，所述激光测距传感器与激光测量模块连接；其特征在于：包括如下步骤：步骤1，将风量测量主机稳定悬挂在测风区域一侧的巷道壁面上，将风量测量探头一和风量测量探头二分别安装在测风区域两侧的巷道壁面上；调整风量测量探头一和风量测量探头二的安装位置和安装角度，使风量测量探头一上的两个激光测距传感器正对风量测量探头二的两个激光测距传感器；激光测量模块存储此时的四个距离数据，记为D1、D2、D3、D4，并将D1、D2、D3、D4传递给控制分析模块；步骤2，控制分析模块判断D1、D2、D3、D4是否相等，若相等，则认定风量测量探头一和风量测量探头二为正对安装，则在风量测量主机的显示屏上显示“可以开始”；若不相等，继续调整风量测量探头一和风量测量探头二的安装位置和安装角度直至显示屏上显示“可以开始”，记录此时风量测量探头一和风量测量探头二的安装角度θ；步骤3，在风量测量主机上输入安装角度θ、旋转次数N和测风区域巷道断面形状，开始测量巷道风量；步骤4，控制分析模块记录当前测量周期n＝1，并计算出旋转装置在之后的每个测量周期内的旋转角度和风量测量探头一和风量测量探头二之间的距离D＝D1；步骤5，控制分析模块向激光测量模块和超声波测量模块发出开始指令；激光测量模块驱动激光测距传感器开始旋转扫描所在竖直切面，同时超声波测量模块驱动风量测量探头一的超声波传感器向风量测量探头二的超声波传感器发射超声波信号，待风量测量探头二的超声波传感器接收后，驱动风量测量探头二的超声波传感器向风量测量探头一的超声波传感器发射超声波信号，等待风量测量探头一的超声波传感器接收；步骤6，激光测量模块根据激光测距传感器反馈的距离数据和风量测量主机中输入的巷道断面形状计算出竖直切面面积E1和E'1，并将E1和E'1传递给控制分析模块；超声波测量模块根据风量测量探头一的超声波传感器的反馈信号计算从风量测量探头一的超声波传感器发射超声波信号到风量测量探头二的超声波传感器接收的时间间隔T1和从风量测量探头二的超声波传感器发射超声波信号到风量测量探头一的超声波传感器接收的时间间隔T'1，并将T1和T'1传递给控制分析模块；步骤7，控制分析模块将激光测量模块和超声波测量模块传递过来的数据进行处理并存储，具体为：计算巷道断面面积计算风速步骤8，控制分析模块记录测量周期1结束，进入第n+1个测量周期；步骤9，控制分析模块控制步进电机驱动旋转装置顺时针旋转α度，此时激光测距传感器所在竖直切面也顺时针旋转α度；步骤10，重复步骤5--步骤9操作直至测量周期n＝N+1的测量过程结束，可得到巷道断面面积S1、S2、……SN+1和风速V1、V1、……VN+1；步骤11，控制分析模块将N+1个测量周期所获得的数据进行处理，具体为：计算测风区域巷道平均断面面积计算平均风速计算风量步骤12，控制分析模块将测风区域巷道平均断面S、平均风速V和风量Q发送到显示屏上，并控制步进电机驱动旋转装置旋转至初始位置，测量过程结束。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国矿业大学 一种矿井巷道风量精准测量系统及方法

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