[發明專利]一種基于采煤機截割電機多參數的煤巖性狀識別系統及方法

無效

• 申請號: 201410562428.5
• 申請日: 2014-10-21
• 公開（公告）號: CN104329091A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 楊健健;吳淼;李旭;姜海;趙國瑞;周劍鋒;趙新贏;吉曉冬;楊子賢
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學(北京)
• 主分類號: E21C39/00
• 分類號: E21C39/00;E21F17/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于采煤機截割電機多參數的煤巖性狀識別方法，所述的方法是基于一種采煤機截割電機多參數的煤巖性狀識別系統實現的，所述的系統由大容量數據存儲設備、采煤機電氣主控制器、本質安全型振動加速度傳感器、振動數據傳輸電纜、通信數據傳輸線和采煤機機載電源組成，其中，所述大容量數據存儲設備安裝在采煤機的電控箱內，通過串口通信模塊與采煤機電控單元的串口連接，還通過振動信息采集模塊連接振動數據傳輸電纜，所述大容量數據存儲設備由采煤機機載電源供電；所述大容量數據存儲設備還包括：

嵌入式計算機主板，接收處理采集到的各種數據；所述嵌入式計算機主板通過發送指令要求串口通信模塊將信息傳輸給采煤機，采煤機串口通信模塊接受指令并將截割和牽引電機的電壓、電流、溫度、轉矩、轉速信息以及油缸信息傳輸至大容量數據存儲設備；振動數據采集模塊，采集由本質安全型振動加速度傳感器調理之后的8路信號；所述振動數據采集模塊通過嵌入式計算機主板USB接口供電并實現與嵌入式計算機主板的通信；

大容量固態硬盤，作為存儲設備記錄數據；所述大容量固態硬盤為非易失性、可重復讀寫、抗震性能好的存儲設備；

其特征在于：所述識別方法是通過采集存儲由振動信號、采煤機截割部左右截割電機及牽引電機的電壓電流及溫度扭矩、采煤機左右搖臂升降油缸壓力、牽引電機速度信號組成的采煤機工作參數，分析采煤機滾筒截齒截割煤、巖石不同頂底板情況下的信號特征，運用概率統計樣本分析截割電機工作參數的特征分布、多傳感器信息融合技術綜合建立不同煤巖性狀數據庫而實現的。

2.如權利要求1所述的基于采煤機截割電機多參數的煤巖性狀識別方法，其特征在于根據截割電機繞組溫度變化與電機電流變化利用數據差值擬合方法得到數學建模公式：T＝M×F(U_L,I_L,r)，結合表征煤巖性狀硬度的普氏系數與截割電機電壓電流數學模型，得到利用電機溫度參數識別表征煤巖性狀的普氏系數，其關系式為：

f——表征煤巖性狀硬度的普氏系數；

K——表征截割電機參數與普氏系數關系公式的修正值；

δ_c——巖石的單軸抗壓強度；

T——截割電機繞組溫度值；

M——溫度變化正比例系數經驗值；

r——截割電機繞組熱損耗系數，常數；

F^-1——差值擬合函數反函數，經驗函數(根據樣本數據學習獲得)；

θ——截割電機繞組溫度與電機功率相關系數，(根據樣本數據獲得)。

3.如權利要求1所述的基于采煤機截割電機多參數的煤巖性狀識別方法，其特征在于根據轉矩傳感器的信息T_傳感器與阻轉矩T_L的近似比關系，得到利用截割電機轉矩信息識別表征煤巖性狀的普氏系數，其關系式為

A——采煤機滾筒參與截割的截齒投影面積之和；

R_head——采煤機滾筒平均半徑；

4.如權利要求1所述的基于采煤機截割電機多參數的煤巖性狀識別方法，其特征在于根據采煤機截割電機的多參數矩陣X_cut和牽引電機的多參數矩陣X_walk確定表征煤巖性狀硬度的普氏系數特征矩陣X；根據所述特征值矩陣計算協方差確定PCA，得到協方差矩陣；根據所述特征矩陣的降維結果判斷煤巖硬度普氏系數特征值。