技术摘要：
本发明公开了一种巷道风量精准监测系统及方法，包括风量监测装置和监测管路，差压传感器用于实时测定检测管Ⅰ和检测管Ⅱ之间的压差数据，并反馈给运算分析模块；运算分析模块接收压差数据进行计算处理，并将计算得出的实时风量通过显示屏显示、同时通过信号发射模块传  全部
背景技术：
随着煤矿开采规模的加大，矿井通风系统更加庞大和复杂，精确测定煤矿巷道中 的实时风量，对于矿井的通风网络系统的管理及灾害的防控工作意义重大。 目前关于矿井巷道测风的方法有很多，如申请号为：201910661706.5，名称为：一 种巷道内通风量的测量监控方法的中国发明专利，该方法是利用激光雷达辅助找出能代表 横截面平均风速的点，然后对这个点进行人工测量风速从而计算出巷道风量。又如申请号 为：201811534391.X，名称为：一种大断面巷道风量精确测量装置及方法的中国发明专利， 该方法是在巷道断面上安装槽轨，风表在槽轨上运动，在运动过程中风表可以测量运动轨 迹中各点的风速，根据风表测量的各个风速值算出断面的风量。上述两种方法均使用风表 进行测量风速，其中第一种方法在工况改变的情况下需要重新确定可以代表平均风速的 点，费时费力且精度较低，第二种方法中风表在槽轨上运动及测量风速需要一个时间间隔， 这导致风表测量的各个点风速不是同一时间的断面风速，导致误差较大。因此以上两种方 法都不能实现风量的实时精准监测。
技术实现要素：
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种巷道风量精准监测系统及方法， 能实现风量的实时精准的监测，由于无需测量巷道内的实时风速，避免了巷道断面不规则 造成的断面平均风速难以计算造成的风量测不准问题，从而实现巷道通风量的持续直接监 测。 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种巷道风量精准监测系统，包括 风量监测装置和监测管路， 所述风量监测装置包括壳体、差压传感器、运算分析模块、信号发射模块和显示 屏，壳体固定在巷道侧壁上，差压传感器、运算分析模块和信号发射模块固定在壳体内，显 示屏固定在壳体表面，壳体上设有检测管Ⅰ和检测管Ⅱ，检测管Ⅰ一端和检测管Ⅱ一端在壳 体内分别与差压传感器的两个检测端连接，监测管路固定在巷道侧壁上、且沿巷道走向水 平设置，检测管Ⅰ另一端通过管路与监测管路一端连接，监测管路另一端装有粉尘过滤套Ⅰ， 用于采集所处巷道断面Ⅰ的气压；检测管Ⅱ另一端装有粉尘过滤套Ⅱ，用于采集所处巷道断 面Ⅱ的气压；粉尘过滤套Ⅰ和粉尘过滤套Ⅱ处在同一水平面； 所述差压传感器用于实时检测检测管Ⅰ和检测管Ⅱ之间的压差数据，并反馈给运 算分析模块；所述运算分析模块接收压差数据进行计算处理，并将计算得出的实时风量通 过显示屏显示、同时通过信号发射模块进行无线传送； 所述粉尘过滤套Ⅰ由空心圆柱和空心球体组成，空心圆柱一端与空心球体连接，空 4 CN 111595395 A 说　明　书 2/5 页 心球体表面开设多个通孔，空心圆柱另一端与监测管路另一端连接；所述粉尘过滤套Ⅱ的 结构与粉尘过滤套Ⅰ的结构相同。 进一步，还包括挂钩，挂钩装在壳体外部，用于将壳体悬挂在巷道侧壁上。 进一步，所述运算分析模块为单片机。 进一步，所述空心圆柱的长度大于20mm，所述通孔直径为1mm，所述监测管路的长 度不小于50m。采用这种尺寸能保证测量得到精确的巷道断面Ⅰ和巷道断面Ⅱ之间的气压 差。 一种巷道风量精准监测系统的监测方法，具体步骤为： A、将巷道风量精准监测系统安装到所需测量风量的巷道内，然后测量得出巷道断 面Ⅰ的面积S1、巷道断面Ⅱ的面积S2、巷道断面Ⅰ的标高Z1、巷道断面Ⅱ的标高Z2、巷道断面Ⅰ 和巷道断面Ⅱ之间巷道段的重力加速度g、巷道断面Ⅰ和巷道断面Ⅱ之间巷道段的总风阻R、 巷道断面Ⅰ和巷道断面Ⅱ之间巷道段的气体密度ρ，将测量得出的值作为常数输入到运算分 析模块内； B、开始进行巷道风量检测时，处于巷道断面Ⅰ的气体经过粉尘过滤套Ⅰ过滤后进入 监测管路，并经过检测管Ⅰ传递给差压传感器，同时处于巷道断面Ⅱ的气体经过粉尘过滤套 Ⅱ过滤后进入检测管Ⅱ并传递给差压传感器，差压传感器检测检测管Ⅰ和检测管Ⅱ之间的 气压差，并将气压差数据传递给运算分析模块； C、运算分析模块将接收的气压差数据结合存储的计算公式进行分析处理，具体过 程为： 根据通风阻力定律得出： h＝RQ2                             (1) 式中：h为巷道断面Ⅰ和巷道断面Ⅱ之间巷道段的通风阻力；Q为巷道断面Ⅰ和巷道 断面Ⅱ之间巷道段的风量； 根据伯努利方程得出： 式中：h’为巷道断面Ⅰ和巷道断面Ⅱ之间单位体积空气的能量损失；v1为巷道断面 Ⅰ处的风速；v2为巷道断面Ⅱ处的风速；P1为巷道断面Ⅰ处的气压；P2为巷道断面Ⅱ处的气压； 为动能损失；P1-P2为巷道断面Ⅰ和巷道断面Ⅱ之间的气压差； 由于无法直接测得动能损失，从而无法直接得出h’，因此采用迭代算法得出，具体 为： a、先忽略公式(2)中的动能损失，此时公式(2)变成如下公式(3)； h0’＝(P1-P2) gρ(Z1-Z2)               (3) 将差压传感器测得的气压差带入公式(3)，从而得出h0’的值； b、将h0’的值作为通风阻力h，带入公式(1)得出第一个风量迭代值Q0，由于已知S1 和S2的值，因此能得出第一个风速迭代值v1和v2；并根据该风速迭代值得出 的 值； c、将h0’值和 的值求和，从而得出第一个通风阻力迭代值h1’；然后将 5 CN 111595395 A 说　明　书 3/5 页 h1’的值作为通风阻力h，并重复步骤b和c，得出第二个通风阻力迭代值h2’； d、循环重复步骤b和c，直至得出的第n个通风阻力迭代值hn’和上一个值hn-1’之间 的差值小于1Pa时迭代运算结束，将hn’带入公式(1)，从而得出巷道断面Ⅰ和巷道断面Ⅱ之 间巷道段的风量Q，最后将得出的风量Q通过显示屏显示、同时通过信号发射模块进行无线 传送。 与现有技术相比，本发明采用风量监测装置和监测管路相结合的方式，通过差压 传感器得出巷道断面Ⅰ和巷道断面Ⅱ之间的气压差，并将所需的初始参数测量后作为常数 输入运算分析模块，然后通过通风阻力定律和伯努利方程进行迭代运算，从而得出巷道断 面Ⅰ和巷道断面Ⅱ之间巷道段的风量Q；本发明能实现风量的实时精准的监测，由于无需测 量巷道内的实时风速，避免了巷道断面不规则造成的断面平均风速难以计算造成的风量测 不准问题，从而实现了巷道通风量的持续直接监测。 附图说明 图1是本发明的整体结构示意图； 图2是本发明中粉尘过滤套Ⅰ的结构示意图。 图中：1、风量监测装置；1-1、差压传感器；1-2、运算分析模块；1-3、显示屏；1-4、信 号发射模块；1-5、挂钩；1-6、检测管Ⅰ；1-7、检测管Ⅱ；2-1、粉尘过滤套Ⅰ；2-2、粉尘过滤套 Ⅱ；3、监测管路；4、巷道；5、巷道断面Ⅰ；6、巷道断面Ⅱ。