智能通风是未来矿井通风发展的趋势。通过前端传感器采集准确可靠的现场数据，经过矿山通信系统将主要监测点数据汇总到控制中心，基于地面三维智能通风决策分析系统对通风实时数据进行分析决策，控制中心将通风调度和系统调整指令发送给调风执行机构。系统目标是按需通风，保障安全生产、降低通风能耗。

       实现智能通风的前提是对井下主要位置实时风量的精准测量，金码智能通风系统配备自研的超声风速传感器，该传感器在免维护的情况下，能长时间保持对巷道风速的精准测量，金码通风监控分站能同时检测井下主要环境参数，并兼容主流矿井通信系统。

       金码智能通风一体化解决方案包含：金码通风多参数传感器、金码超声风速风量传感器、GinLED工业显示终端、智能通风控制分站、地面三维智能通风决策分析系统、井下通风设施自动控制系统和全矿井通风系统三维建模。

    一、GinVent三维智能通风决策分析平台

        矿井三维智能通风决策分析系统需实现矿井通风全要素、全流程、全数据的集成和融合，达到当前矿井通风系统风流最优配置、灾害情况下风流快速调整和重点保供、未来通风系统调整方案及效果定量预判，三维通风数值孪生系统是通风管理提升的必经之路。    

图 基于Web方式智能通风管控平台

        通风系统三维建模：

       准确的通风系统数值分析模型是建立智能通风系统的基础。金码通过全矿井通风阻力测定、关键位置建立高精度固定测风站等方式获取准确通风系统数据，建立通风数字孪生系统。

       井上下通风设施自动控制系统：

       金码自动控制部门采用先进自动控制技术，可实现对包括：风门、风窗、变频风机等的自动控制集成，实现从决策分析到执行的智能通风闭环管理。

基于客户端方式的GinVent智能通风管控平台

矿井智能通风系统是一项复杂的系统工程，关键技术包括：通风系统数值分析模型的建立与动态维护、井下主要位置通风参数实时精准测量、通风网络实时解算与数据可视化展现、基于实时数据的动态调风与控风策略制定与迭代优化，通风系统灵敏度与可靠性分析与检验、通风能效的评价与管理等，应用计算机信息技术与人工智能技术，结合矿井通风专业技术，建立安全、可靠、经济、实用的矿井智能通风系统，逐步实现矿井通风系统的自动化和智能化，将对矿井安全生产和减员提效起到重要作用。

 智智能通风系统建设需最大限度兼容矿井现有通风设施，推荐通过整体规划、分步投资、分步实施的方式来建立。智能通风系统项目实施步骤通常如下，各矿可以参照已经具备的条件分步实施。

        第一步：采用专业软件系统对全矿井通风网络和通风基础设施进行三维建模和分析，建立通风网络解算平台，网络解算平台需具备数据兼容性和易维护性，解算分析平台需具备数据接口，可以接入第三方子系统的数据，同时也应具备数据接口将解算分析数据自动提供给自动化控制系统。
  

       第二步：对现有风门、风窗、风机设备进行升级改造，实现主要通风设施在线监测与远程自动控制，并将通风设施在线控制系统主要数据接入通风网络解算分析平台，实现数据同步与联动控制。
  

       第三步：将矿井现有监测监控系统、测风系统、视频监控系统、火灾监测系统、人员定位系统等系统主要传感器数据接入通风网络解算分析平台，基于优化设计的通风系统，提出新增精准风速传感器、压差传感器、和多参数环境传感器布置要求，并将新增传感器接入网络解算平台。
  

       第四步：基于矿井实际，优化制定智能控风策略，智能通风系统基于前端传感器实时数据、三维数值分析平台实时解算，以符合实际的智能控风策略驱动前端通风设施动作，完成动态调风和按需供风。
  

       第五步：智能通风系统不是一蹴而就的，随着生产的推进，数值分析模型、智能控风策略都需要迭代演进，确保模型准确有效，智能通风系统才会自动使用最新实时数据自动计算调风、控风参数，并与前端设备联动实现智能调风。

      二 实时动态通风网络解算

通风网络解算是系统的基本功能之一，也是支撑智能通风系统的底层逻辑。对当前通风系统进行优化分析，对风门、风窗、风机的定量控制都离不开通风网络解算。GinVent系统可在同一个工程文件中实现不同阶段和不同方案的管理和数据对比分析。在建立通风系统模型后，对其进行通风网络解算，进而根据通风系统调整的需要，在现有通风系统模型的基础上可进行以下网络解算：

1) 新掘巷道及巷道的贯通和密闭分析与预先模拟；

2) 模拟井巷断面或长度变化；

3) 模拟风门设置、拆除及调节风窗开合度变化，可接入风门风窗实时数据，实现实时调风；

4) 模拟风机数量、位置和工况点，多风机并联或串联通风模拟或控制；

5) 风机特性曲线模拟及变频调速。

6) 自然分风和按需分风解算分析；

7) 同一工程文件内编辑、管理不同阶段时期或不同方案的通风系统，并分别进行通风网络解算。

准确可靠的三维通风数值分析模型是智能通风决策分析的基础，是智能通风系统成功运行的关键。

三、GinVent与第三方数据集成

目前，智能通风已经成为井工矿井发展的必然趋势。通过布置前端传感器采集井下环境、通风构筑物、风机等准确可靠的现场数据，通过网络将主要实时数据汇总到控制中心，基于地面三维通风决策分析系统对通风实时数据进行分析决策，控制中心将通风调度和系统调整指令发送给调风执行机构。从而实现按需通风，降低通风能耗，保障安全生产。

图 接入数据库、Modbus、文本等第三方实时数据

GinVent三维智能通风决策分析系统需接入的设备和系统包括包括：

（1）主扇、局扇风机：变频调速、风机开停；

（2）通风设施：风门、风窗、其他增阻设备（监测状态、自动控制）；

（3）监控数据：实时通风参数（风压、风量或风速、温度、湿度、大气压），一氧化碳等气体参数，粉尘、柴油机尾气等环境参数；

（4）其它系统数据：监测监控系统、人员定位系统、精准测风系统、车辆调度数据（按需调风）、视频监控系统、束管监测系统、避难硐室在线监测等。

GinVent通讯接口需支持多种协议，主要包括：ModbusTCP/ SCADA/SqlDataSource/txt/csv等。

图 传感器数据接入

GinVent三维智能通风管控平台主要技术参数：

1.系统为真三维图形软件平台，具备三维通风设计、三维通风动态仿真功能；系统需兼容中望CAD基础图形，可以直接导入中望CAD图形生成基础通风网络拓扑图，同时将建立好的三维通风立体图形直接输出为CAD图形文件。

2.系统包含完善的通风网络解算结果数据库，具备常用支护方式摩擦系数数据库、常用风机特性曲线数据库、常见巷道围岩参数数据库等。

3.系统包含需风量计算工具，可以直接计算全矿井需风量或工作面、掘进面、备采面、硐室及其它用风点需风量，计算方法符合《煤矿安全规程》和《煤矿通风设计规范》。

4.系统基于高效、成熟的通风网络解算算法，解算算法经过多年矿井通风工程实际数据验证，算法可靠性高，解算结果准确。要求2000条分支风网单次解算时间小于2秒。

5.系统具备通风网络实时解算、通风网络调节仿真、通风网络优化功能；所建立的三维模型兼容接入安全监控系统相关数据并实时动态显示；系统需支持自然分风解算和强制分风解算，可对任意风路固定风量、固定风压，实现风流按需分配解算和通风系统动态仿真模拟；

6.基于瓦斯涌出点涌出量，实时解算分析全矿井瓦斯浓度动态分布。

7.可建立矿井测风数据分析系统，功能具备测风数据编辑、查询与分析，可基于长期实时测风数据进行趋势分析，测风数据与模拟数据对比分析。

8.在三维通风立体图形上动态显示风流方向和相关通风参数，动态显示的风流方向和风流速度，真实反映井下巷道风流关系。具备可视化展现方法对各项数据设置颜色图例，方便通风技术人员发现通风系统的薄弱环节或风网优化方向；

9.支持动态解算和风网风流状态模拟，可自动根据风量要求反算调节风阻和调节风窗面积，动态模拟风门、风窗、密闭等通风构筑物设置和风量调节效果。

10.可在三维通风网络模型的基础上，采用通风网络解算和数值分析方法，动态预测贯通、延伸、新掘或废弃巷道分支后通风系统的风量分配和风机工况点；可计算并动态模拟井巷断面或长度变化后通风系统的变化；可进行风机需求分析和动态模拟。

11.可在同一模型上设置多种通风局部设计方案，进行假设性建模，系统可对假设条件下的解算结果进行对比分析，帮助更快验证和确定最优设计方案；

12.基于矿井巷道布置图构建矿井三维通风拓扑关系，并实现全矿井风流、各类避灾路线、应急救援路线等展示与模拟。系统具备应急救援路径快速分析功能，可根据不同的灾害源头和灾害种类快速分析灾害覆盖范围和扩散路径。可快速计算井下不同位置区间距离最短路径或风流最快路径。通过火灾模拟，为通风人员制定应急预案提供科学参考依据。

13.可对井下粉尘进行动态扩散模拟分析，动态显示粉尘扩散过程，分析每条巷道粉尘浓度峰值及时间点；可动态模拟井下有害气体浓度、扩散路径和扩散时间，辅助进行灾害预案制定和紧急情况下人员撤退路径分析；

14.系统可根据规程要求，按巷道类别设置风速、温度最低或最高值，当模拟或实时数据超出要求范围时，系统可自动报警并统计数据。

15.系统需具备任意风路定点优化调节功能，在通风网络解算和数值分析的基础上，对风门、风窗、密闭等通风构筑物风量调节效果实现预先仿真模拟、可靠性展示和经济性分析; 

16.系统应具备主辅扇、局扇参数分析和运行模拟功能。可对通风系统当前的风机参数（如：风压、风量、效率等）进行计算和模拟，对通风系统调整后的风机工况点进行预测。可进行风机开停、调速动态运行模拟； 

17.系统需具矿井热力学计算和模拟功能，可定量分析巷道围岩、井下大型机械设备运行，井下涌水等对井下空气温度和湿度的影响，可定量分析井下温度和空气密度变化对风机工况点的影响；可定量计算冬季进风预热功率并模拟井口预热对井下相应环境参数的影响。

18.系统具备成熟的矿井火灾模拟算法，可以对井下不同类型火源进行建模，模拟分析火灾不同阶段对整个风网的影响，并形成火灾时期和非火灾时期主要通风参数对比，为预防火灾、制定应急预案和调风措施以及井下火灾紧急救援提供科学数据支撑。 

19.矿井通风网络串联调节、串联通风和污风循环自动检测，可在三维图形中进行最大风阻路径、两点间距离最短路径、风流最快路径分析，并动态展现；

20.系统具备完善的通风网络报告功能，建模完成后，系统自动按照通风网络关键数据生成统计报告，并以图形方式展现；

21.系统可接入三维激光扫描点云数据，生成实体巷道模型。  

22.系统应具备定制开发能力，服务矿井可以依据设计所建立的三维模型进行通风管理，三维模型可以接入矿井实时数据。

23.系统支持Web方式对三维通风数值分析模型进行全功能操作。

图 符合安全规程要求的需风量自动计算

信息来源金码软件官方网站：http://www.ginmine.com  http://www.ginvent.cn