巷道掘进过程中，通风的目的是：当掘进工作面出现瓦斯突出现象或巷道某处出现瓦斯积聚，导致该处瓦斯浓度超限时，能够安全、高效地将高浓度瓦斯排到回风巷。在这一过程中，其实包含着2种不同的通风要求——正常通风和瓦斯超限排放，它们各自对应的通风策略也有很大区别[1]。正常通风时，通风机频率随着掘进工作面瓦斯浓度的升高而增加，以保证工作面瓦斯浓度处于安全范围内；当有瓦斯涌出，导致瓦斯浓度超过安全值时，则应进入瓦斯超限排放状态。为将瓦斯安全排放出去，此时通风机频率不仅不能过高，反而应当适当降低，以避免瓦斯短时间内排放过多，导致巷道后方瓦斯浓度突然升高。笔者应用模糊控制技术，对巷道掘进时期的通风进行智能化调节，以应对不同通风需求。而模糊控制规则的制定，对于模糊控制效果有着举足轻重的作用。

1 论域设定

如图1所示，在掘进巷道正常通风时的掘进工作面、回流区、回风巷3处，布置瓦斯传感器T1、T2、T3和风速传感器F1，分别进行实测，每6 s采集一次数据，分10次采集100组数据。为得到比较客观的结果，将每组中的最大值和最小值去除后，取其平均值，以减小人为操作因素对数据的干扰。对数据处理后，得到各瓦斯传感器的期望值、偏差及其偏差变化率，见表1。

例如，学习《雷雨》一文时，我就布置学生在课下查阅相关资料，了解曹禺所生活的20世纪二三十年代中国的社会状况。学生通过查阅相关资料了解到，当时一方面是南京国民政府快速发展的黄金10年，一方面是社会阶层急剧分化的时代，这一复杂的社会现实直接影响了曹禺《雷雨》的创作。了解这些时代背景就为学生理解《雷雨》的整体内容奠定了基础。

  

图1 掘进巷道通风系统传感器及局部通风机布置

 

表1 T1、T2、T3参数

  

项目期望值/%偏差/%偏差变化率T10.8-0.7～0.7-0.35～0.35T20.6-0.4～0.4-0.2～0.2T30.8-0.7～0.7-0.35～0.35

设其输入的偏差语言变量分别为E1，E2，E3和E4；其基本论域分别为E1=[-0.7,0.7]，E2=[-0.4,0.4]，E3=[-0.7,0.7]和E4=[-1.5,1.5]。其相应的模糊子集为和模糊论域为X，Y，Z，W。其中X，Y，Z分别划分7个等级；模糊语言集为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}。模糊语言取值为{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}。W划分为5个等级，模糊语言集为{NB,NS,ZO,PS,PB}。模糊子集语言取值为{负大，负小，零，正小，正大}。输出控制量u1的语言变量为U1，其基本论域为u1=[10,50]，其相应的模糊子集为论域为V，划分9个等级，模糊语言集为{A,B,C,D,E,F,G,H,I}，语言表示为{特低频，低频，较低频，较中频，中频，大中频，较高频，高频，额定频}。

瓦斯超限排放时，每6 s采集一次数据，分5次采集50组数据，处理方法同上。瓦斯超限排放时，模糊控制模型设定如下：将3个瓦斯浓度传感器的期望值分别设定为1.0%，0.6%和0.8%；风速传感器的基准值为1.0%。设其输入的偏差语言变量分别为E1，E2，E3和E4；其基本论域分别为E1=[-1.0,0]，E2=[-0.4,0.4]，E3=[-0.7,0.7]，E4=[-1.5,1.5]。其相应的模糊子集为模糊论域为X，Y，Z，W。划分7个等级，模糊语言集为{ZO，PSS，PS，PMM，PM，PBB,PB}，模糊子集的语言取值为{零偏差，小偏差，较小偏差，较中偏差，中偏差，较大偏差，大偏差}。输出控制量u1的语言变量为U1，其基本论域为u1=[10,40]，其相应的模糊子集为论域为V，划分7个等级，其相应的模糊语言集为{A,B,C,D,E,F,G}，语言表示为{特低频，低频，较低频，较中频，中频，大中频，较高频}。

2 正常通风时，控制规则的制定

风速和通风机频率之间的控制规则相对简单，主要是控制通风机频率不能小于一定值，也不能太大。因为巷道内风速太大，会破坏井下环境，使得煤尘和粉尘四处飞扬，影响工作。

在开展阅读教学的过程中，教师只有将学生真实地融入文中的情境，激发学生与作者之间的情感共鸣，才能够提升学生的学习质量以及综合能力。因此，在具体的教学过程中，教师可以结合信息技术开展微课教学，营造合适的教学氛围，激发学生的学习兴趣以及自主学习意识。

首先对T1而言，给定值设定为1.0%。因为只有T1处的瓦斯浓度低于1.0%，才能重新转入正常通风状态，此时的偏差都为负值。将偏差值设定为{ZO，PSS，PS，PMM，PM，PBB，PB}，分别表示{零偏差，小偏差，较小偏差，较中偏差，中偏差，较大偏差，大偏差}。偏差越大，表明瓦斯浓度越高。鉴于此时处于瓦斯超限排放状态，浓度越大，越不能加大风量。因为如果加大风量，将使得高浓度瓦斯迅速向巷道口、回风巷运移，导致T2、T3处的瓦斯浓度超限，不能实现安全排放高浓度瓦斯。正确的控制思想是：瓦斯浓度越大，提供的风量越小。这样做的目的，是让高浓度瓦斯在浓度梯度作用下，自然向外排放；同时稍加外力，促使其安全排放，体现瓦斯超限排放的安全性[3-5]。偏差中等时，说明此时瓦斯浓度已不是处在特别危险范围内，可增加风量，加快瓦斯超限排放速度，体现瓦斯超限排放的高效性。偏差低，甚至为零，表明此时瓦斯超限排放已经结束，可以转入正常通风状态。

对T2子模型偏差变化率而言，如果偏差E为正，偏差变化率为负，EC=E(k)-E(k-1)，说明此刻瓦斯浓度要比原来大，或者有变大的趋势，此时应将通风机频率降低一个等级，以防该处瓦斯浓度增大；如果偏差变化率为零，说明此刻瓦斯浓度没有变化，按偏差处理即可；如果偏差变化率为正，说明此刻瓦斯浓度要比原来小，为了加速瓦斯运移，应将通风机频率提高一个等级。如果偏差E为零，偏差变化率为负，说明此刻瓦斯浓度要比原来的大，或者有变大的趋势，此时应将风量降低一个等级，以防该处瓦斯浓度增大；如果偏差变化率为零，说明此刻瓦斯浓度没有变化，按偏差处理即可；如果偏差变化率为正，说明此刻瓦斯浓度要小于上次的值，此时要求风量增大一个等级。如果偏差E为负，偏差变化率为负，说明此刻瓦斯浓度要比原来的大，或者有变大的趋势，此时应将风量降低一个等级，以防该处瓦斯浓度增大；如果偏差变化率为零，说明此刻瓦斯浓度没有变化，按偏差处理即可；如果偏差变化率为正，说明此刻瓦斯浓度要小于上次的值，此时要求风量增加一个等级。按照这种控制策略，可将电机频率分为8个等级，分别为B、C、D、E、F、G、H、I，分别代表15，20，25，30，35，40，45和50 Hz。T3子模型和T2子模型的控制原则类似。

对F1子模型中风速和电机频率之间的控制规则而言，考虑到传感器F1的功能是检测回流区风速，根据F1测量值，可以大致估计独头巷道中的风速。F1的理想值设定为2.5 m/s，因为根据《煤矿安全规程》规定，掘进巷道内的风速为0.25～4 m/s，要确保巷道风速在允许范围内。考虑到风阻影响，假设巷道长度L为1 000 m，巷道断面积A为15 m2，在完全紊流状态下，摩擦阻力为

瓦斯超限排放时，当T1处出现瓦斯突出现象，导致瓦斯浓度超过《煤矿安全规程》规定的1.5%时，则需要进入瓦斯超限排放状态。该状态的主要目的，是将浓度突然增大的瓦斯安全高效地排出巷道，保证安全生产[2]。

 

式中：Rf为摩擦风阻，Ns2/m8；Q为流量，为平均风速，m/s；α为摩擦阻力系数；U为巷道周长，m。查表选择摩擦阻力系数α=0.025，平均风速则巷道出口处风速为v=Q/A=v0(1-hf)≥0.25 m/s。

宋娟到园子里摘了几个柚子，削掉外面的青皮后，把那层厚厚的棉皮剥下来切成一片片，放到水里去掉辛涩味后，再放点肉末和辣椒炒了一盘菜，一尝，竟然酥软爽口，非常鲜美。宋娟开心地大叫了起来：这些柚子不愁没有人要了。

如果风速偏差为正，表明此刻风速没有达到给定值，应相应增加通风机频率；偏差为零，表明此刻通风机频率达到理想值；偏差为负，表明此刻通风机频率偏大，影响环境，应降低频率。风速偏差变化率分析同T1、T2、T3控制规则。根据上述原则，将电机频率分为8个等级，分别为B、C、D、E、F、G、H、I，其代表意义同前。通风机流量和频率成正比，频率和电压成正比。因此控制通风机频率，便可达到控制通风机提供风量的目的。总之，控制目标是将瓦斯浓度控制在理想值附近，既能节约能量，又能使瓦斯浓度处在安全范围内。

对T1子模型而言，偏差等于给定值减去实际测量值。如果瓦斯浓度偏差E为正，表明T1测量值要小于理想值。在掘进巷道中，如果各区域瓦斯浓度都偏小，不必让通风机提供多余的风量。此时适当降低电机频率，可实现节能。如果偏差E为零，表明此刻为理想值，通风机频率可保持理想频率。如果偏差E为负，则表明当前瓦斯浓度高于理想值，应加大风速，冲淡瓦斯浓度，此时通风机频率可增大至额定值。模糊控制模型输出为变频器频率。

经计算，要想巷道出口处风速不小于0.25 m/s，则要求v0≥1.3 m/s。考虑到井下其他不可知因素，将其初速度理想值设定为2.5 m/s。

综上所述，定义T1、T2、T3、F1子模型和电机频率控制关系见表2。

 

3 瓦斯超限排放时的控制规则制定

（四）第三人干扰婚姻关系的行为侵犯了无过错配偶的配偶权。该学说认为，第三人干扰婚姻关系的行为侵害了无过错方的配偶权。该学说所谓的配偶权，是指夫妻双方在婚姻关系的存续期间、夫妻双方所享有的作为权利和负有的不作为义务。配偶权包括了住所决定权、同居权、日常家事代理权、计划生育义务、忠诚义务等相对义务。配偶权相对于夫妻双方来讲是相对权，但对于婚姻关系以外的任何人也就是本文所讲的“第三人”来讲是绝对权。第三人不能干扰夫妻双方所享有的性权利和同居权利，否则即构成侵权。

对T2子模型而言，如果偏差E为正，说明测量值要小于理想值，通风机提供的风量不够大，使得瓦斯运移太慢，此时应适当增加通风机频率。如果偏差E为零，表明测量值为理想值，此时可保持理想频率。如果偏差E为负，则表明当前瓦斯浓度偏高，即通风机提供的风量太大，导致瓦斯运移太快，引起T2处瓦斯浓度偏高。为了安全生产，适当降低通风机频率是必要的，其理想频率设定为30 Hz。如果偏差变化率为负，说明此时瓦斯浓度呈上升趋势，应加大风量，冲淡瓦斯至理想值。此时通风机频率应增大，直至额定值。

对T1子模型瓦斯浓度偏差变化率而言，偏差E为正时，偏差变化率为负，EC=E(k)-E(k-1)，说明此刻瓦斯浓度要比原来的大，此时应把风量增加一个等级，以防瓦斯浓度持续升高；如果偏差变化率EC为零，说明此刻瓦斯浓度没有变化，按偏差处理即可；如果偏差变化率EC为正，说明此刻瓦斯浓度没有变大的趋势，瓦斯涌出量偏小，此时应将风量降低一个等级，避免浪费。如果偏差E为零，偏差变化率EC为负，说明此刻瓦斯浓度要大于上次的值，或者有变大的趋势，此时要求风量自然要增大一个等级，以防瓦斯浓度增大；如果偏差变化率EC为零，说明此刻瓦斯浓度没有变化，按偏差处理即可；如果偏差变化率EC为正，说明此刻瓦斯浓度比原来的小，此时应把风量降低一个等级，以避免浪费。如果偏差E为负，偏差变化率EC为负，说明此刻瓦斯浓度大于理想值，且要大于上次的值，瓦斯涌出量有增加趋势，此时要求风量大一个等级；如果偏差变化率EC为零，说明此刻瓦斯浓度没有变化，按偏差处理即可；如果偏差变化率EC为正，说明此刻瓦斯浓度要比原来的小，或者有降低的趋势，此时应把风量降低一个等级。按照这种控制策略，可将电机频率分为9个等级，分别为A、B、C、D、E、F、G、H、I，分别代表10，15，20，25，30，35，40，45和50 Hz，其理想频率设定为35 Hz。

对T1偏差变化率而言，如果偏差大，而偏差变化率为正，说明此刻瓦斯浓度要比原来小，此时应把风量增大一个等级，加速瓦斯超限排放；如果偏差变化率为零，说明此刻瓦斯浓度没有变化，按偏差处理即可；如果偏差变化率为负，说明此刻瓦斯浓度要比原来的大，或者有变大的趋势，此时应在此范围内，降低一个等级，以防排出的瓦斯浓度超限。如果偏差为中等，而偏差变化率为正，说明此刻瓦斯浓度要小于上次的值，有持续降低的趋势，为了节约电能，此时要求风量要小一个等级；如果偏差变化率为零，说明此刻瓦斯浓度没有变化，按偏差处理即可；如果偏差变化率为负，说明瓦斯浓度要比原来的大，或者有变大的趋势，此时应在此范围内，将风量增加一个等级，以防瓦斯浓度增大。如果偏差小，而偏差变化率为正，说明此刻瓦斯浓度要小于上次的值，此时要求风量要小一个等级；如果偏差变化率为零，说明此刻瓦斯浓度没有变化，按偏差处理即可；如果偏差变化率为负，说明此刻瓦斯浓度要比原来的大，或者有变大的趋势，此时应在此范围内，增加一个等级，以防瓦斯浓度增大。按照这种控制策略，可将电机频率分为7个等级，分别为A、B、C、D、E、F、G，分别代表10，15，20，25，30，35和40 Hz。

如某项目现场存在的施工问题： 分析仪表安装过程中发现，分析仪供水回水管线的预留管嘴完全一样，无法区分，在单管图中也没有找到明显差别，仅凭图纸无法确定供水回水，安装工作无法继续。最终，技术人员在三维模型中搜索并定位分析仪位置，找到了相应的管嘴，通过查看2条管线的属性，以管线号判别供水管与回水管，从而解决了该问题。

（3）反腐倡廉建设和作风建设相互促进、相互影响。反腐倡廉建设和作风建设共同寓于党的建设之中，其目的都是为了党的先进性和纯洁性。首先，作风建设是反腐倡廉建设的基础。好的作风能抵御腐败，反之，则会引起腐败。正如习近平所说：“作风问题是腐败的温床”，实践证明也是如此，一些腐败案件正是从吃喝玩乐这些看似小事的地方开始的。其次，反腐倡廉建设是作风建设的保证。通过反腐倡廉建设，让权力行使者有一种如临深渊、如履薄冰的警觉，以致让掌握权力者在日常作风问题上转化为一种行动自觉。

瓦斯超限排放时，T2、T3控制规则与正常通风时类似。但与正常通风状态相比，此状态要求的风量较小，风速计算方法与正常通风时相同，要求F1处风速大于1.3 m/s。为满足安全高效排放瓦斯需要，将给定风速定义为1.7 m/s。

综上所述，定义T1、T2、T3、F1和电机频率控制关系见表3。

 

4 结 语

通过对巷道掘进过程中的通风需求具体分析，针对正常通风和瓦斯超限排放2种情况，分别制定了不同的模糊控制规则。把专家成熟经验融合在模糊规则中，将现代计算机控制技术应用于巷道掘进时期智能通风系统中，对于改善巷道掘进作业环境，保证巷道掘进施工安全，延长通风机使用寿命，节约电能和人力资源，具有十分重要的现实意义。

参考文献：

[1] 王山海.掘进巷道瓦斯喷出的特点和处理方法[J].建井技术，2001，22(5)：37-38.

[2] 戴良军.基于模糊控制的局部通风机瓦斯智能排放研究[D].西安：西安科技大学，2008.

[3] 王恩元，梁 栋，柏发松.巷道瓦斯运移机理及运移过程的研究[J].山西矿业学院学报，1996(2)：130-135.

[4] 赵长波.基于Fluent的采空区流场与瓦斯分布规律研究[D].青岛：山东科技大学，2011.

[5] 夏新川，张秀才，王士涛，等.工作面上隅角瓦斯运移、积聚及处理措施[J].煤炭科学技术，2001，29(6)：5-8.