——记中国煤炭科工集团有限公司首席科学家、煤科院首席专家张浪及其矿井智能通风专业化团队

黄雪霜  吕腾波　　

　　在百米深的矿井之下，有一张看不见的“呼吸网”，正以精准、智能的方式，守护着无数矿工的生命安全。而这背后，是中国煤炭科工集团有限公司首席科学家、煤科院首席专家张浪及其团队，用20年青春写就的科技创新故事。

　　在国家大力推进智能矿山建设的战略指引下，张浪及其团队肩负着引领矿山科技进步的使命，在探索中前行，在试验中突破，默默推动着行业技术的革新与发展。他们从“零”起步，到国内首创、国际领先，不仅自主研发出国内首套矿井智能通风管控系统，更打造了“通安智风”品牌，为我国矿山安全筑起一道坚实的智能防线。

遇见：与“通风”结缘

　　张浪一直庆幸自己遇到了一个好平台。自2005年加入煤炭科学研究总院（“煤科院”前身）安全所起，他便全心投入矿井通风研究，加上研究生阶段的学术积淀，他与通风技术的“缘分”已逾20年。在这片沃土上，他从一名研究者成长为团队带头人，亲历了中国智能通风技术从初创探索到国际领先的全过程。

　　“刚开始时，通风信息化、智能化市场并不大，煤矿企业对通风的投入相对较少。”张浪回忆道。在当时，瓦斯防治等领域更能吸引关注和资金投入，而通风系统则像是个“被低估的守护者”，默默无闻却至关重要。

　　在矿井下，通风系统承担着“生命呼吸系统”的功能。它不断吞吐新鲜空气，驱散瓦斯、粉尘和高温，为矿工输送赖以生存的氧气。然而当时的通风系统存在诸多问题：监测点少且准确性低、风量自动调控难、人工调控效率低下。

　　张浪敏锐地意识到，随着矿山开采深度增加和开采条件复杂化，传统通风系统已难以满足安全生产需求。“我们很有必要开展矿井智能通风的研究，必须提高矿井通风的自动化、信息化和智能化水平，实现实时监测感知和灾害智能应急控制，进而适应新时代矿山智能化建设发展需求。”

　　尽管科研投入有限，张浪没有放弃，始终坚守在通风智能化技术研究一线。从研究所业务主办到研究室副主任、副所长，再到2012年开始担任通风研究所所长，他在通风领域默默耕耘。他和所在团队始终没有放弃这个“被低估的守护者”，大家全力以赴，不断攻坚克难。

突破：从0到1的艰难征程

　　转机出现在2017年。随着国家对煤矿安全的高度重视，矿井通风领域迎来了新的发展机遇。

　　“当时，国家确定了一个重点研发计划项目，我们参与起草了相关指南。”张浪回忆道。2018年，中国煤炭科工集团投入800多万元资金用于智能控风技术研发，张浪团队依托长期技术沉淀，迅速抓住机遇，开始在智能通风领域取得突破。

　　其实，张浪和团队早在2006年就开始并坚持矿井智能通风系统研究。他们先后开发了二维、基于AutoCAD及三维智能的通风分析管理系统，实现了二维与三维可视化建模，具备人机交互、网络解算与智能决策功能。但真正的突破来自他们首创的“感知监测-解算决策-联控/集控-应急控风”一体化智能通风管控系统。历时7年攻关，团队终于突破了基础参数监测误差大、静态风网解算滞后、人工调风低效及系统抗灾能力弱等难题。

　　这套系统覆盖了矿井的每一个角落，深入矿井通风系统的每一个环节，实现了矿井通风全流程的自主感知、精准决策与自动执行。

创新：为矿井装上“智能大脑”

　　在张浪的比喻中，智能通风系统如同为矿井构建了一套高度协同的“生命机体”：它凭借遍布井巷的“感知神经”实时捕捉风流动态，依托强大的“中央大脑”进行智能分析与决策，再通过精准可靠的“执行肢体”实现风量的快速调节与应急控制，形成了集感知、决策与执行于一体的完整生命循环。

　　敏锐的“神经系统”

　　在矿井智能通风系统中，传感器发挥着类似“神经系统”的关键作用，负责实时、精准地感知通风多维度参数，为系统智能决策与自动化控制提供必不可少的数据支撑。研发过程中，团队攻克了多项关键技术难题，为矿井智能通风系统奠定了坚实的感知基础。

　　高精度风速风向监测技术。团队研发了超声延时波形自动匹配算法和双换能器交替发射识别风向方法，成功开发出点风速传感器与对射式线风速传感器，将风速测量精度从±0.3m/s提升至±0.1m/s，量程扩展至±25m/s，并实现风向精准感知。传感器具备自清洗功能，有效克服井下高尘高湿环境干扰，显著提升监测可靠性并减少维护需求。

　　从线到面的全断面测风突破。通过提出多点移动式与多线扫描式全断面测风方法，团队开发出全断面扫描测风装置，实现巷道断面平均风速的多线采样与精准监测。该系统可在3分钟内完成全矿井“一键测风”，大幅提升监测效率与覆盖面。

　　多参数融合与阻力在线监测。团队还创新研制了通风多参数传感器及阻力在线监测系统，实现了对绝对气压、风速、风量、风阻、温湿度、密度等多类参数的高精度同步监测，覆盖不同巷道、通风构筑物及硐室等复杂场景，为智能通风系统提供了前所未有的全面数据基础。

　　这些技术突破使传感器不仅具备高精度感知能力，更形成了覆盖全矿井的智能感知网络，让每一缕风流都变得可测、可控、可优化。传感器实时采集的数据为通风网络解算、灾害模拟预警和智能调控提供了坚实基础，推动了矿井通风从“经验管理”向“数据驱动”的根本转变，为智能通风系统打造了可靠的感知基石。

　　智慧的“大脑”

　　拥有了全方位的感知能力，张浪和他的通风团队还需要一个强大的“计算大脑”来做出精准决策。为此，他们投入大量精力，突破了一系列关键技术：实时网络解算、故障精准诊断、火灾时期风网非稳态模拟，以及控风方案的智能辅助决策。基于这些技术，团队成功研发出一套“矿井在线解算决策通风智能管控平台”。

　　这个平台就像是整个矿井通风系统的“智慧指挥官”，具备多项核心能力，即使在复杂多变的矿井环境中，它也能保持“冷静思考”，实现正常通风时的精准调节与灾变发生时的应急控制。

　　全局感知与精准映射。平台通过集成全网数据，进行全风网风量实时反演解算，精准还原井下复杂通风网络的真实运行状态，构建起一个实时、透明的数字通风系统，实现“一屏知全局”。

　　智能诊断与安全预警。凭借强大的算法，平台能够对通风系统异常进行快速定位与溯源，实现故障的早期精准诊断（准确率≥98%），将安全隐患消除在萌芽状态，变被动响应为主动预警。

　　灾变模拟与应急决策。在发生火灾等紧急情况时，平台能迅速进行非稳态仿真模拟，预测烟流蔓延路径和风流逆转风险。并基于仿真结果，在30秒内快速生成科学的控风方案（如自动调节风门、启动局部通风机等），为应急救援争取宝贵时间。

　　动态优化与智能控制。平台能够动态规划最优避灾路线，引导人员安全撤离。同时，它能对通风设施和动力装置进行精准智能调控，在正常时期实现节能高效运行，在灾变时期实现有效应急控风。

　　团队自主研发的智能管控平台，实现了从“被动响应”到“主动智能”的跨越，它让通风系统不再仅仅依赖人工经验，而是成为一个能够自我感知、自主分析、智能决策和精准执行的有机整体，极大地提升了矿井日常通风的安全性与经济性，以及在灾变时期的应急保障能力，是矿井安全生产不可或缺的核心技术。

　　可靠的“四肢”

　　拥有了能够全面感知的“神经系统”和智能决策的“大脑”后，张浪和他的团队还需要能够精准执行指令的“四肢”。为此，他们研发了一系列用于矿井精准调风与灾变应急控风的关键技术及装备，为整个系统打造了坚强可靠的“执行层”。这些创新装备和技术包括本安型无级定量调节自动风窗，它采用本安型电动驱动，可实现远程精准调控风量，调节准确率超过98%，响应时间短于10s，有效保障了日常通风的稳定与高效；自适应巷道变形远控自动风门，它即使在巷道发生高达200mm变形的情况下仍可正常使用，在灾变发生时，能够远程解除闭锁，实现快速短路排烟，大大增强了应急控风的可靠性。

　　此外，团队还实现了多项重要创新：主通风机智能控制系统，集参数监测、故障诊断与最佳工况决策于一体，可实现“一键反风”、“一键切换”和“一键启动”，显著提高了通风系统的响应速度与智能化水平。局部通风机智能控制系统，能够精准监测和在线评价局部通风状况，实现按需供风与智能排放瓦斯，进一步优化井下通风环境。灾变应急隔离装备，包括灾变区域应急隔离门和抗冲击远程机械式快速密闭装置，可在灾变发生后迅速自动隔离危险区域与安全区域，有效阻止灾害蔓延。

　　更重要的是，团队构建了“反风/短路排烟－调压增氧－应急隔离”一体化的灾变风流应急调控机制，解决了多设备、多系统联动控风的技术难题，实现了从决策到执行的快速、协调响应。

　　这些技术与装备共同构筑了矿井通风系统坚固的“盾”，在危急时刻能够为矿工提供至关重要的安全防护，减轻甚至抵御灾难的冲击。它们是智能通风系统中不可或缺的“守护者”，真正实现了从感知、决策到执行的全面智能化防护。

成果：从实验室到百座矿井的跨越

　　张浪团队倾力打造的一体化智能通风管控系统，正引领矿井通风管理迈入全新时代，实现了“精准测风—定量调风—智能决策—自动执行”全流程智能化完整闭环。这套系统深度契合我国煤矿及非煤矿山的特殊需求，集成多项自主核心技术，以创新驱动行业变革，已展现出广阔的市场前景与卓越的应用价值。

　　项目在知识产权与成果转化方面取得了丰硕成果，累计申请专利51项，其中已获授权36项，包括发明专利12项、实用新型专利20项及外观设计专利4项。团队还登记软件著作权73项，发表学术论文60篇，并成功研制出20台套具有实际应用价值的产品装备。

　　2020年起，相关技术产品被国家矿山安全监察局纳入煤矿安全生产先进适用技术装备推广目录，经中国煤炭工业协会鉴定达到国际领先水平。截至目前，相关产品已在陕煤集团、国家能源、山西晋能控股等140余座矿井成功应用，累计贡献产值超4亿元。

　　团队研发的“矿井智能通风技术与装备”荣获2021年度中国煤炭科工集团科技成果转化贡献奖一等奖，并入选2022年度集团重大科技成果；“矿井智能通风与应急控风关键技术研究”斩获2023年中国煤炭工业科学技术奖一等奖。

团队：从5人到百人的专业化征程

　　回顾团队发展历程，张浪感慨万千。团队从最初的5人科研小组，逐步成长为百余人的专业化智能通风事业部，再到2023年成立煤科通安公司，构建起一支高学历、跨学科、实战型的创新团队。

　　如今，团队核心成员90%以上拥有硕士以上学历，专业覆盖安全工程、采矿工程、机械自动化、电气控制、软件开发等全产业链技术领域，形成多学科深度融合的科研攻坚矩阵。作为行业技术先锋，团队核心成员均担任过省部级重点科研项目负责人或技术骨干，在智能通风关键技术攻关、装备研发及工程落地方面具备丰富经验。

　　多年来，团队成员始终迎难而上、勇于创新，凭借卓越的智慧和辛勤付出，攻克了一系列关键技术难题，为中国矿井智能通风事业的发展作出了重要贡献。他们的努力也获得了行业认可：2023年，团队被评为“全国煤炭智能化卓越团队”，并被中国煤炭科工集团授予“科技创新团队”称号；2024年，再获中国煤炭工业协会“优秀创新团队奖”。这些荣誉不仅是对团队不懈努力的高度肯定，也体现了其在行业中的技术领先地位与创新实力。

　　与此同时，团队带头人张浪也屡获殊荣，先后获评“全国煤炭工业生产一线优秀青年科技工作者”“中国煤炭工业杰出青年科技工作者”“全国煤矿智能化卓越人物”，并成为“孙越崎青年科技奖”获得者，不仅彰显了他在专业领域的突出贡献，也体现了其带领的团队在科技创新与工程实践中的深厚积淀。

未来：智能通风的新征程

　　2019年，煤科院认真贯彻执行《中国煤炭科工集团有限公司“十三五”发展规划》决策部署，在“1245”总体发展思路指引下，围绕创新驱动与聚焦主业两大战略，正式成立智能通风技术研究所，致力于智能通风技术的研发与创新，持续深耕通风安全科技领域，推动矿井通风向智能化、高效化迈进。

　　2023年，伴随着业务的不断深化与团队的持续壮大，煤科通安（北京）智控科技有限公司（以下简称“煤科通安”）应运而生，张浪先后任总经理、执行董事。通过创新实施员工持股计划，有效激发了团队成员的积极性和归属感，为科技创新与企业发展注入了新的活力。目前，煤科通安已被认定为“国家高新技术企业”、北京市“创新型”中小企业。

　　对于公司今后的发展，张浪表示：“煤科通安将始终秉持‘推动煤炭科技进步，促进煤炭绿色发展’使命，以创新科技重塑矿井通风新模式。接下来，我们将倾力打造新一代智能通风系统，集全场景通风AI大模型、通风参数高可靠精准监测、新型高效通风设施和通风动力设备、灾变通风预警和防控装备等于一体，为矿山安全构筑全方位防护屏障，不断推进数智技术与矿山行业深度融合，促进行业高质量发展。”