采煤機(jī)異常檢測及預(yù)警管理系統(tǒng)的研究

趙瑞鵬

（西山煤電西曲礦礦調(diào)度， 山西 古交 030200）

引言

由于煤礦井下綜采作業(yè)環(huán)境具有高塵、高濕的特性，而且采煤機(jī)需要高強(qiáng)度的長期運(yùn)行，造成采煤機(jī)各機(jī)構(gòu)在長期運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)異常，不僅極影響了井下綜采作業(yè)的效率，也給井下作業(yè)人員的生命安全造成了較大的隱患?，F(xiàn)有的完全依靠人工定期對采煤機(jī)檢測、維修的方案，也無法滿足綜采井下越來越高的綜采作業(yè)效率需求[1]。因此本文提出了一種新的采煤機(jī)運(yùn)行異常檢測和預(yù)警管理系統(tǒng)，能夠?qū)崟r對采煤機(jī)運(yùn)行時各關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。

1 采煤機(jī)異常檢測及預(yù)測模型的建立

為了確保對采煤機(jī)大量運(yùn)行參數(shù)分析處理速度和數(shù)據(jù)運(yùn)算的可靠性，該采煤機(jī)異常檢測采用了模糊算法方案，依據(jù)模糊算法對各類不確定性數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理速度快、擬合度高的優(yōu)勢，對采煤機(jī)運(yùn)行過程中的各種參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確保對采煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測的準(zhǔn)確性。在該異常檢測與預(yù)警系統(tǒng)運(yùn)行過程中，系統(tǒng)首先利用設(shè)置在采煤機(jī)各驅(qū)動機(jī)構(gòu)及搖臂上的傳感器對各關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行過程中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行不間斷監(jiān)測，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析、判斷，確定采煤機(jī)的工作狀態(tài)。

根據(jù)對采煤機(jī)長期運(yùn)行異常的分析，其工作過程中最易出現(xiàn)故障的部分包括液壓系統(tǒng)、進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)、截割傳動系統(tǒng)、驅(qū)動電機(jī)等，因此在進(jìn)行采煤機(jī)運(yùn)行參數(shù)監(jiān)控時，重點(diǎn)對以上數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測處理，在對數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷時，設(shè)置三種處理狀態(tài)[2]，分別是當(dāng)實(shí)際數(shù)值低于設(shè)定范圍下限、實(shí)際數(shù)值在設(shè)定范圍內(nèi)、實(shí)際數(shù)值超過設(shè)定范圍上限，利用模糊算法模型，對不同參數(shù)狀態(tài)進(jìn)行特定的運(yùn)算分析，得出采煤機(jī)實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)，對不同狀態(tài)設(shè)置不同的報警方式和處理狀態(tài)，異常檢測的流程如圖1 所示。

圖1 采煤機(jī)異常檢測和判斷原理示意圖

2 異常檢測與預(yù)警管理系統(tǒng)模糊算法原理

通常情況下系統(tǒng)的模糊算法具有單元輸出算法和總體輸出算法兩種算法輸出形式[3]。單元輸出算法雖然對數(shù)據(jù)分析準(zhǔn)確性更高，但會占用更多的算法資源，導(dǎo)致整個系統(tǒng)的運(yùn)算速度降低；總體輸入法雖然數(shù)據(jù)分析準(zhǔn)確度較低，但能夠反映出系統(tǒng)的整體狀態(tài)，而且由于采用了全面分析法進(jìn)行單次運(yùn)算，因此數(shù)據(jù)運(yùn)算速度較高，能夠滿足快速數(shù)據(jù)處理要求，因此根據(jù)采煤機(jī)移動檢測和預(yù)警管理系統(tǒng)的需求，本文選用了總體輸入法作為模糊數(shù)據(jù)處理邏輯。

在進(jìn)行數(shù)據(jù)模糊運(yùn)算時，首先對數(shù)據(jù)進(jìn)行近似推理運(yùn)算，得出一個近似合理且已得到篩選的數(shù)據(jù)結(jié)果，然后對其進(jìn)行模糊數(shù)據(jù)運(yùn)算，獲得一個更為貼近實(shí)際的數(shù)據(jù)結(jié)果。為了滿足不同工況下精確的數(shù)據(jù)監(jiān)控要求，系統(tǒng)自動對其進(jìn)行加權(quán)平均法，對數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理，采煤機(jī)異常檢測與預(yù)警管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模糊運(yùn)算邏輯如下頁圖2 所示[4]。

3 異常檢測與預(yù)警管理系統(tǒng)的應(yīng)用

該異常檢測與預(yù)警管理系統(tǒng)建立后，在實(shí)際應(yīng)用過程中以選取采煤機(jī)工作時液壓系統(tǒng)的工作壓力作為系統(tǒng)的參考，利用該異常檢測與預(yù)警管理系統(tǒng)對采煤機(jī)實(shí)際工作過程中的壓力變化情況進(jìn)行不間斷監(jiān)測，實(shí)際壓力值和監(jiān)測壓力值的變化曲線如下頁圖3 所示。

圖2 數(shù)據(jù)模糊運(yùn)算邏輯示意圖

由實(shí)際監(jiān)測結(jié)果可知，利用采煤機(jī)異常檢測與預(yù)警管理系統(tǒng)不僅能夠精確的對采煤機(jī)運(yùn)行過程中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，而且對液壓系統(tǒng)的壓力變化進(jìn)行連續(xù)的精確跟蹤，最大偏差僅約0.01 MPa，監(jiān)測精度高、跟蹤連續(xù)性強(qiáng)，完全能夠滿足監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)的監(jiān)測控制要求。

4 結(jié)論

采煤機(jī)異常檢測與預(yù)警管理系統(tǒng)能夠?qū)Σ擅簷C(jī)運(yùn)行過程中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行不間斷監(jiān)測：

1）一旦出現(xiàn)異常，系統(tǒng)將自動進(jìn)行報警并鎖定故障源，能夠縮短故障排除時間；

圖3 采煤機(jī)異常檢測及預(yù)警管理系統(tǒng)壓力監(jiān)測曲線

2）能夠?qū)ο到y(tǒng)異常進(jìn)行提前預(yù)警，及時對故障進(jìn)行排除，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用表明其監(jiān)測精度高、跟蹤連續(xù)性強(qiáng)，完全能夠滿足監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)的監(jiān)測控制要求。