为课题1、课题4、课题5提供快速准确的通风系统风量、风压、干湿温度、大气压力等参数支持。课题根据研究目标主要研究内容分为三部分，任务1全断面双向无损高精度风速测量方法及装置，快速准确测定风速，为任务3通风参数在线监测提供风量精确测定支持；任务2高精度风压测定方法及装置，研究差分电容式和基于硅扩散的可变电阻式差压测量原理及其特性研制适合矿井通风阻力测定的自动补偿高精度风压测定装置；任务3全尺寸巷道通风参数精准在线监测系统，根据典型矿山通风系统布局和风流分配特征，研究风速和风压测定装置位置优化布置，用压差计法和气压计同步法相互校验构建矿井通风阻力在线监测系统进行井巷阻力在线监测，实现通风阻力的快速准确测定，为课题1风烟流场区网运移规律研究和课题5矿井通风网络实时解算及灾变影响范围快速确定提供快速准确的基础参数支撑。
1）研究目标
研究不同巷道断面不同位置不同角度线风速与全断面平均风速的数学表征关系，指导风速传感器的研发、布设与校正。基于超声波多普勒效应研发全断面双向无损高精度风速测量装置，克服矿井大气局部涡流、水蒸汽和粉尘含量等对巷道点风速测定的影响，精确测定全断面平均风速，实现全断面风速测定精度值小于0.1m/s。基于精密压力敏感元件和补偿电路研发高精度宽迁移率差压测定装置，采用压差计法和气压计同步法相互校验精确测定巷道通风阻力，精度值小于1Pa。建立矿井通风参数在线监测系统装备体系，为通风网络实时解算提供准确数据。
2）主要研究内容
（1）全断面双向无损高精度风速测量方法及装置
研究不同断面形状、不同支护形式的巷道风流分布规律，构建表征巷道断面平均风速的线风速模型。研究基于超声波时差法双向无损高精度线风速测量的关键影响因素，研究窄带超声波信号在井巷环境内传播时受温度、湿度和粉尘等因素交叉干扰的影响及其校正方法；研究基于时间-幅度转换法的高精度时间间隔测量技术，并把其用于超声波时间差和超声波行程距离的精确测量。研制双向无损高精度线风速测量装置，测定巷道的平均线风速，精度值小于0.1m/s，利用线风速到全断面风速校正模型，实现全断面平均风速的精准测定。
（2）自动补偿高精度风压测定方法及装置
针对井下特殊环境下风压的精确测定要求，研究差分电容式和基于硅扩散的可变电阻式差压测量原理及特性，研究仪用差分程控放大电路及数字滤波技术提高抗干扰能力，研究敏感元件在复杂环境下受温度变化和热膨胀系数等影响的误差补偿方法提高测量精度，研究输入输出保护电路。最终研制适合矿井通风阻力测定的自动补偿高精度风压测定装置，精度值小于1Pa。
（3）全尺寸巷道通风参数精准在线监测系统
基于自动补偿高精度风压测定装置和全断面双向无损高灵敏度风速测定装置，采用矿井通风阻力测定的压差计法和气压计同步法相互校验，精确快速测定井巷通风阻力。研究典型矿山通风系统布局和风流分配特征，建立风速、风压测定装置布置优化方法，建立矿井通风阻力在线监测系统，实现矿井通风参数实时精准测定。
课题2 研究矿井通风参数快速准确测定技术，为课题1、课题5提供快速准确的通风系统风量、风压、干湿温度、大气压力等参数支持。根据课题研究目标，研究任务主要分为三部分，任务1全断面双向无损高精度风速测量方法及装置，快速准确测定风速，为任务3通风参数在线监测提供风量精确测定支持；任务2高精度风压测定方法及装置，研究差分电容式和基于硅扩散的可变电阻式差压测量原理及特性，研制适合矿井通风阻力测定的自动补偿高精度风压测定装置；任务3全尺寸巷道通风参数精准在线监测系统，根据典型矿山通风系统布局和风流分配特征，研究风速和风压测定装置位置优化布置，用压差计法和气压计同步法相互校验构建矿井通风阻力在线监测系统进行井巷阻力在线监测，实现通风阻力的快速准确测定，为课题1风烟流场区网运移规律研究和课题5矿井通风网络实时解算及灾变影响范围快速确定提供快速准确的基础参数支撑。
图3 课题2研究内容关系图
3）拟解决的重大科学问题或关键技术
（1）全断面双向无损高精度风速测量及建模
研究不同断面形状、不同支护形式巷道断风速分布规律，研究探索用巷道断面线平均风速取代点风速测算全断面平均风速的方法及校正模型，克服点风速传感器测量全断面风速误差大的问题。
（2）双向无损高精度线风速测量精度的提高
研究基于时间-幅度转换法的高精度时间间隔测量技术，并把其用于超声波时差法全断面双向无损高精度风速测量中，通过提高时间和距离测量精度，来提高风速测量精度，同时降低可测风速下限。
（3）高精度风压测量的抗干扰和补偿技术
针对井下环境恶劣和风压测量精度要求，研究仪用程控差分测量放大电路、自动温度补偿电路、输入输出保护电路间的优化组合设计提升精密压力敏感元件在井巷复杂环境下数据测量的精度和可靠性。
图4 课题2研究技术路线图
4）考核指标及评测手段/方法
（1）研制全断面双向无损高精度风速测量装置，精度值小于0.1m/s。
（2）研制自动补偿高精度风压测定装置，精度值小于1Pa。
（3）发表高质量论文20篇（SCI/SSCI/EI源刊7篇），以接受数量进行考核。
（4）制修订行业技术标准送审稿1项。
（5）申请软件著作权1项。
（6）申请发明专利6项。
（7）培养硕士10名，博士4名。
5）参加单位任务分工
本课题参加单位共计3个。牵头单位是安徽理工大学，中国矿业大学、湖南有色冶金劳动保护研究院是共同承担单位。
安徽理工大学负责课题的总体设计、技术路线拟定、进度与质量的总体把控，同时承担任务1全断面双向无损高精度风速测量方法及装置，风速精度<0.1 m/s；
中国矿业大学主要承担研究内容2高精度风压测定方法及装置、任务3全尺寸巷道通风参数精准在线监测系统中的“矿井通风阻力在线监测”研究，风压精度<1Pa；
湖南有色冶金劳动保护研究院主要承担研究内容3全尺寸巷道通风参数精准在线监测系统中的“风速和风压测定装置位置优化布置”。