矿井防尘供水管网水力仿真与可靠性预测预警研究
发布时间：2021-12-02 16:30
矿井粉尘作为危害井下工人健康的主要因素,最经济有效的防治措施是依靠水除尘,防尘供水管网的可靠性直接决定着粉尘防治的预期效果。论文采用现场调研、理论分析、相似实验、计算机编程和工程应用的研究方法,对矿井防尘供水管网水力仿真分析、可靠性预测、用水点状态预警进行了研究,并开发了防尘管网水力分析与可靠性预测预警系统。基于供水管网水力分析的理论与方法,建立了基于混合节点-环方程法的矿井防尘供水管网水力分析模型;根据相似理论,推导出矿井防尘供水管网相似准则数,建立了管网相似物理模型并进行水力仿真实验,实验结果表明:用水点的水压随着用水量增大呈现降低趋势,水压与水量的关系表现为负相关;当发生漏水故障时,供水管网中用水点压力呈现降低趋势,漏水量越大水压的降低程度越明显;当堵塞故障发生在水源的连通线上时,用水点前期受影响程度不明显,后期随着故障程度增强,水压发生急剧下降直至零值。依据流可靠度和基于阈级的单元重要度理论,结合防尘供水管网路径重要度和连通率,建立了矿井防尘供水管网系统可靠性分析模型,采用Sobol序列的拟蒙特卡罗法对可靠度分析模型进行求解。同时构建矿井防尘供水管网安全可靠性预测指标体系,依据...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：164 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
2.1 课题来源及其意义与目的
2.1.1 课题来源
2.1.2 选题意义及目的
2.2 供水管网水力仿真分析研究现状
2.2.1 供水管网水力仿真理论模型研究现状
2.2.2 供水管网水力仿真系统软件研究现状
2.3 国内外供水管网故障预警研究现状
2.3.1 国外供水管网故障预警研究现状
2.3.2 国内供水管网故障预警研究现状
2.4 矿井防尘供水管网相似物理模型实验研究现状
2.4.1 矿井防尘供水管网相似实验模型构建理论研究现状
2.4.2 矿井防尘供水管网相似实验模型试验研究现状
2.5 矿井防尘供水管网故障与可靠性研究现状
2.5.1 矿井防尘供水管网故障状态研究现状
2.5.2 矿井防尘供水管网可靠性研究现状
2.6 课题的研究内容及方法
2.6.1 研究内容
2.6.2 研究方法
2.6.3 技术路线
3 矿井防尘供水管网水力仿真分析模型研究
3.1 矿井防尘供水管网水力分析理论基础
3.1.1 管网分析计算基础方程
3.1.2 管网水头损失计算
3.2 矿井防尘供水管网水力仿真分析方法
3.2.1 管段方程法
3.2.2 节点方程法
3.2.3 环方程法
3.3 矿井供水管网水力仿真分析模型建立
3.3.1 基于混合节点-环方程法的矿井防尘供水管网水力分析模型
3.3.2 矿井防尘管网水力仿真建模所需信息
3.3.3 矿井防尘供水管网水力分析模型准确度的影响因素
3.3.4 矿井防尘管网水力仿真建模步骤及其流程
3.4 本章小结
4 矿井防尘供水管网水力仿真相似实验研究
4.1 矿井防尘管网相似实验模型构建理论
4.1.1 模型构建基本方程
4.1.2 管流相似的基本理论
4.1.3 管流变态相似理论
4.2 矿井防尘供水管网实验模型的建立
4.2.1 实验模型相似数确定
4.2.2 实验模型的建立
4.2.3 实验参数测定方法及相关设备
4.3 正常状态下矿井防尘供水管网运行实验结果及分析
4.3.1 实验内容
4.3.2 用水点压力和水量随时间变化实验分析
4.3.3 用水点水量变化对压力影响的实验分析
4.4 故障状态下矿井防尘矿井供水管网运行实验结果及分析
4.4.1 实验内容
4.4.2 漏水故障对用水点影响的实验分析
4.4.3 堵塞故障对用水点影响的实验分析
4.5 本章小结
5 矿井防尘供水管网可靠性分析与预测
5.1 矿井防尘供水管网故障分析
5.1.1 管网故障类型
5.1.2 管网故障主要原因
5.1.3 管网故障相关参数
5.2 基于Sobol序列矿井防尘供水管网系统可靠性分析
5.2.1 矿井防尘供水管网系统可靠度计算模型
5.2.2 基于Sobol序列的供水管网系统可靠度求解
5.2.3 实例应用
5.3 基于未确知测度理论矿井防尘供水管网可靠性预测
5.3.1 未确知测度理论
5.3.2 预测指标体系
5.3.3 求解流程
5.3.4 实例应用
5.4 本章小结
6 矿井防尘供水管网用水点运行状态预警研究
6.1 预警指标体系
6.1.1 预警指标体系构建
6.1.2 预警等级划分
6.2 基于PSO-BP算法的防尘管网用水点运行状态预警模型
6.2.1 PSO-BP算法
6.2.2 PSO-BP算法流程
6.2.3 PSO-BP预警模型的建立
6.3 PSO-BP预警模型的仿真模拟
6.3.1 预警模型参数设置
6.3.2 模型训练与仿真
6.3.3 仿真模拟结果分析
6.4 本章小结
7 矿井防尘管网水力分析与可靠性预测预警系统开发与应用
7.1 开发环境与特点
7.1.1 系统开发环境
7.1.2 系统特点
7.2 系统开发与应用
7.2.1 工程信息模块
7.2.2 管网建模与水力分析模块
7.2.3 可靠性分析与预测模块
7.2.4 用水点运行状态预警模块
7.3 本章小结
8 结论
8.1 结论
8.2 创新点
8.3 下一步工作展望
参考文献
附录A PSO-BP预警样本数据
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Sobol序列的防尘供水管网系统可靠性分析[J]. 邓权龙,蒋仲安,韩硕,付恩琦. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2018(09)
[2]FAHP法在矿井防尘供水管网综合性能评价中的应用[J]. 蒋仲安,付恩琦. 煤炭技术. 2017(12)
[3]基于AHP-Fuzzy的矿井供水管网可靠性评价[J]. 王佩,王靖瑶,杨斌. 矿业安全与环保. 2017(03)
[4]矿井防尘供水管网可靠性未确知测度评价模型[J]. 邓权龙,蒋仲安,王佩. 中国安全科学学报. 2017(03)
[5]基于AHP法的矿井供水管网可靠性评价指标体系建立[J]. 王佩,王靖瑶,杨斌. 煤矿安全. 2017(01)
[6]综放面多尘源粉尘分布规律数值模拟及实测[J]. 王洪胜,谭聪,蒋仲安,张义坤,王明. 哈尔滨工业大学学报. 2015(08)
[7]基于集对势的供水系统级联失效下节点重要度分析[J]. 张明媛,高颖,袁永博. 自然灾害学报. 2015(04)
[8]基于拟蒙特卡罗方法的电力系统可靠性评估[J]. 侯雨伸,王秀丽,刘杰,郭静丽,唐伦. 电网技术. 2015(03)
[9]大规模供水管网爆管实时报警技术研究[J]. 许刚,陈冬雷,吴卓祯,程伟平. 中国给水排水. 2014(21)
[10]基于剩余能量熵的供水管网可靠性优化设计[J]. 何忠华,袁一星. 浙江大学学报(工学版). 2014(07)
博士论文
[1]城市输配水管网可靠性研究[D]. 庄宝玉.天津大学 2012
[2]供水管网重大漏损事故模拟、定位与控制技术[D]. 戴雄奇.天津大学 2010
[3]基于SCADA系统的供水管网模拟与综合管理系统开发[D]. 张卉.西安建筑科技大学 2008
[4]城市供水管网运行状态研究[D]. 岳琳.天津大学 2008
[5]城市给水管网爆管事故在线监测研究[D]. 肖笛.天津大学 2007
[6]大规模供水系统直接优化调度研究[D]. 陈磊.浙江大学 2005
[7]城市供水管网事故状态调度决策支持系统[D]. 郑毅.天津大学 2004
[8]河工模型相似理论和自动测控技术的研究及其应用[D]. 虞邦义.河海大学 2003
硕士论文
[1]供水管网实验模拟及管网参数估计方法初探[D]. 莫琎泾.西南交通大学 2014
[2]A市给水管网水力模型的建立与应用研究[D]. 安明阳.北京建筑大学 2013
[3]城市给水管网水力特性分析研究[D]. 卢姗姗.沈阳建筑大学 2013
[4]基于状态估计的给水管网状态模拟与优化调度信息平台开发[D]. 王东京.扬州大学 2012
[5]基于PSO-BP神经网络的浅埋煤层工作面顶板矿压预测研究[D]. 杨硕.西安科技大学 2010
[6]给水管网系统数值计算方法研究及应用[D]. 姜伟.东北大学 2010
[7]基于GIS的城市供水管网爆管预警模型研究[D]. 徐玉岩.浙江工业大学 2009
[8]城市供水管网物理模型构建方法的研究[D]. 王晨婉.天津大学 2007
[9]给水管网动态微观水力模型的研究[D]. 张莹.天津大学 2007
[10]给水管网漏损预测的研究与应用[D]. 邱云龙.重庆大学 2006
本文编号：3528786
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：164 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
2.1 课题来源及其意义与目的
2.1.1 课题来源
2.1.2 选题意义及目的
2.2 供水管网水力仿真分析研究现状
2.2.1 供水管网水力仿真理论模型研究现状
2.2.2 供水管网水力仿真系统软件研究现状
2.3 国内外供水管网故障预警研究现状
2.3.1 国外供水管网故障预警研究现状
2.3.2 国内供水管网故障预警研究现状
2.4 矿井防尘供水管网相似物理模型实验研究现状
2.4.1 矿井防尘供水管网相似实验模型构建理论研究现状
2.4.2 矿井防尘供水管网相似实验模型试验研究现状
2.5 矿井防尘供水管网故障与可靠性研究现状
2.5.1 矿井防尘供水管网故障状态研究现状
2.5.2 矿井防尘供水管网可靠性研究现状
2.6 课题的研究内容及方法
2.6.1 研究内容
2.6.2 研究方法
2.6.3 技术路线
3 矿井防尘供水管网水力仿真分析模型研究
3.1 矿井防尘供水管网水力分析理论基础
3.1.1 管网分析计算基础方程
3.1.2 管网水头损失计算
3.2 矿井防尘供水管网水力仿真分析方法
3.2.1 管段方程法
3.2.2 节点方程法
3.2.3 环方程法
3.3 矿井供水管网水力仿真分析模型建立
3.3.1 基于混合节点-环方程法的矿井防尘供水管网水力分析模型
3.3.2 矿井防尘管网水力仿真建模所需信息
3.3.3 矿井防尘供水管网水力分析模型准确度的影响因素
3.3.4 矿井防尘管网水力仿真建模步骤及其流程
3.4 本章小结
4 矿井防尘供水管网水力仿真相似实验研究
4.1 矿井防尘管网相似实验模型构建理论
4.1.1 模型构建基本方程
4.1.2 管流相似的基本理论
4.1.3 管流变态相似理论
4.2 矿井防尘供水管网实验模型的建立
4.2.1 实验模型相似数确定
4.2.2 实验模型的建立
4.2.3 实验参数测定方法及相关设备
4.3 正常状态下矿井防尘供水管网运行实验结果及分析
4.3.1 实验内容
4.3.2 用水点压力和水量随时间变化实验分析
4.3.3 用水点水量变化对压力影响的实验分析
4.4 故障状态下矿井防尘矿井供水管网运行实验结果及分析
4.4.1 实验内容
4.4.2 漏水故障对用水点影响的实验分析
4.4.3 堵塞故障对用水点影响的实验分析
4.5 本章小结
5 矿井防尘供水管网可靠性分析与预测
5.1 矿井防尘供水管网故障分析
5.1.1 管网故障类型
5.1.2 管网故障主要原因
5.1.3 管网故障相关参数
5.2 基于Sobol序列矿井防尘供水管网系统可靠性分析
5.2.1 矿井防尘供水管网系统可靠度计算模型
5.2.2 基于Sobol序列的供水管网系统可靠度求解
5.2.3 实例应用
5.3 基于未确知测度理论矿井防尘供水管网可靠性预测
5.3.1 未确知测度理论
5.3.2 预测指标体系
5.3.3 求解流程
5.3.4 实例应用
5.4 本章小结
6 矿井防尘供水管网用水点运行状态预警研究
6.1 预警指标体系
6.1.1 预警指标体系构建
6.1.2 预警等级划分
6.2 基于PSO-BP算法的防尘管网用水点运行状态预警模型
6.2.1 PSO-BP算法
6.2.2 PSO-BP算法流程
6.2.3 PSO-BP预警模型的建立
6.3 PSO-BP预警模型的仿真模拟
6.3.1 预警模型参数设置
6.3.2 模型训练与仿真
6.3.3 仿真模拟结果分析
6.4 本章小结
7 矿井防尘管网水力分析与可靠性预测预警系统开发与应用
7.1 开发环境与特点
7.1.1 系统开发环境
7.1.2 系统特点
7.2 系统开发与应用
7.2.1 工程信息模块
7.2.2 管网建模与水力分析模块
7.2.3 可靠性分析与预测模块
7.2.4 用水点运行状态预警模块
7.3 本章小结
8 结论
8.1 结论
8.2 创新点
8.3 下一步工作展望
参考文献
附录A PSO-BP预警样本数据
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Sobol序列的防尘供水管网系统可靠性分析[J]. 邓权龙,蒋仲安,韩硕,付恩琦. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2018(09)
[2]FAHP法在矿井防尘供水管网综合性能评价中的应用[J]. 蒋仲安,付恩琦. 煤炭技术. 2017(12)
[3]基于AHP-Fuzzy的矿井供水管网可靠性评价[J]. 王佩,王靖瑶,杨斌. 矿业安全与环保. 2017(03)
[4]矿井防尘供水管网可靠性未确知测度评价模型[J]. 邓权龙,蒋仲安,王佩. 中国安全科学学报. 2017(03)
[5]基于AHP法的矿井供水管网可靠性评价指标体系建立[J]. 王佩,王靖瑶,杨斌. 煤矿安全. 2017(01)
[6]综放面多尘源粉尘分布规律数值模拟及实测[J]. 王洪胜,谭聪,蒋仲安,张义坤,王明. 哈尔滨工业大学学报. 2015(08)
[7]基于集对势的供水系统级联失效下节点重要度分析[J]. 张明媛,高颖,袁永博. 自然灾害学报. 2015(04)
[8]基于拟蒙特卡罗方法的电力系统可靠性评估[J]. 侯雨伸,王秀丽,刘杰,郭静丽,唐伦. 电网技术. 2015(03)
[9]大规模供水管网爆管实时报警技术研究[J]. 许刚,陈冬雷,吴卓祯,程伟平. 中国给水排水. 2014(21)
[10]基于剩余能量熵的供水管网可靠性优化设计[J]. 何忠华,袁一星. 浙江大学学报(工学版). 2014(07)
博士论文
[1]城市输配水管网可靠性研究[D]. 庄宝玉.天津大学 2012
[2]供水管网重大漏损事故模拟、定位与控制技术[D]. 戴雄奇.天津大学 2010
[3]基于SCADA系统的供水管网模拟与综合管理系统开发[D]. 张卉.西安建筑科技大学 2008
[4]城市供水管网运行状态研究[D]. 岳琳.天津大学 2008
[5]城市给水管网爆管事故在线监测研究[D]. 肖笛.天津大学 2007
[6]大规模供水系统直接优化调度研究[D]. 陈磊.浙江大学 2005
[7]城市供水管网事故状态调度决策支持系统[D]. 郑毅.天津大学 2004
[8]河工模型相似理论和自动测控技术的研究及其应用[D]. 虞邦义.河海大学 2003
硕士论文
[1]供水管网实验模拟及管网参数估计方法初探[D]. 莫琎泾.西南交通大学 2014
[2]A市给水管网水力模型的建立与应用研究[D]. 安明阳.北京建筑大学 2013
[3]城市给水管网水力特性分析研究[D]. 卢姗姗.沈阳建筑大学 2013
[4]基于状态估计的给水管网状态模拟与优化调度信息平台开发[D]. 王东京.扬州大学 2012
[5]基于PSO-BP神经网络的浅埋煤层工作面顶板矿压预测研究[D]. 杨硕.西安科技大学 2010
[6]给水管网系统数值计算方法研究及应用[D]. 姜伟.东北大学 2010
[7]基于GIS的城市供水管网爆管预警模型研究[D]. 徐玉岩.浙江工业大学 2009
[8]城市供水管网物理模型构建方法的研究[D]. 王晨婉.天津大学 2007
[9]给水管网动态微观水力模型的研究[D]. 张莹.天津大学 2007
[10]给水管网漏损预测的研究与应用[D]. 邱云龙.重庆大学 2006
本文编号：3528786
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/3528786.html
