[發明專利]液壓支架工作狀態與支護質量的智能診斷方法

在審

• 申請號: 202011613345.6
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112798042A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 程敬義;楊逸飛;閆萬梓;邢軻軻;孫鑫;魏澤捷;周旭東
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;E21D23/12;E21F17/18
• 代理公司: 徐州市三聯專利事務所 32220
• 代理人: 張斌

本發明公開了一種液壓支架工作狀態與支護質量的智能診斷方法，屬于綜采工作面裝備技術領域。本發明包括：步驟一，數據采集監測；步驟二，工作循環識別；步驟三，特征參數提取；步驟四，特征參數分析；步驟五，判斷問題；步驟六，反饋結果；步驟七，調節檢修等。能對電液壓支架工作狀態進行實時監測，并能對電液壓支架的支護質量進行可靠的評估。

技術領域

本發明涉及一種液壓支架智能診斷方法，屬于綜采工作面裝備技術領域。

背景技術

近年來，隨著煤礦綜采裝備制造和開采工藝水平的不斷提升，我國綜采技術得到了迅速發展。但是，綜采面因頂板和支架穩定性問題造成的傷亡事故仍不時發生，局部冒頂、壓架等仍然是造成此類綜采面傷亡事故的主要原因，并且，由此帶來的綜采面停機率仍然居高不下，造成了大量的經濟損失。此外，提高采掘裝備的自動化和智能化水平，逐步實現智能化開采是煤炭綜采技術發展的重要趨勢。智能化綜采工作面的重要特征是綜采工作面采用了具有充分全面的感知、自學習和決策、自動執行功能的成套綜采裝備。綜采工作面支架圍巖耦合自適應控制、初撐力等支護參數自適應調整、頂板來壓超前預報、冒頂/壓架事故超前預警及支架群組自組織協調控制等是制約綜采工作面智能化開采水平提高的重要難題，而解決這些問題的基礎是實現對支架與頂板狀態的智能感知。而實現智能感知需要大量的數據來支持，隨著煤炭智能化開采的不斷進步，越來越多的綜采面裝備了電液控制液壓支架，覆蓋綜采工作面所有支架的立柱壓力傳感器采集的海量監測數據為實現支架與頂板狀態的智能感知提供了重要契機。

為了實現準確且可靠地智能感知，需要穩定且有效的采集數據進行支撐，而在液壓支架工作時，會有各種工況的發生，這些問題都會導致收集的數據不可靠，不可用，從而會引發一連串的錯誤。這就要求我們要維護好采集數據的來源，也就是做好對電液壓支架工作狀態的實時監測與支護質量的評估，這樣才可以及時的處理數據監測過程中的各種問題從而確保數據的來源可靠。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足之處，本發明提供一種液壓支架工作狀態與支護質量的智能診斷方法，能對電液壓支架工作狀態進行實時監測，并能對電液壓支架的支護質量進行可靠的評估。

本發明是通過如下技術方案實現的：一種液壓支架工作狀態與支護質量的智能診斷方法，包括以下步驟：

步驟一，數據采集監測：

由分布在各個電控液壓支架上的傳感器對各個液壓支架的壓力信息、位置信息、活柱下縮量和位態信息進行收集；通過布置在液壓支架上及周圍的壓力傳感器和傾角傳感器對液壓支架檢測前、后支柱及前伸梁的壓力值以及檢測液壓支架水平面X軸和Y軸的傾斜角度值，得到原始工作面液壓支架狀態信息，傳輸至控制單元；

步驟二，工作循環識別：

接受傳感器原始數據，經過A/D轉換及信號處理、數據清洗、數據時序化步驟后，讀取預處理之后的傳感器數據，將處理后的數據通過最低閾值法(在支架阻力圖中記錄下低于某一壓力值的相鄰兩個點，作為一個工作循環)進行多個工作循環的識別處理，以得到各個液壓支架的各項參數信息；

步驟三，特征參數提取：

將每個工作循環內的參數信息通過設定的判別算法(判別算法就是下文支架漏液問題、支架左右立柱壓力差過大問題、初撐力不足問題、安全閥故障問題和傳感器故障問題的判定方法)進行判定分類，將其分類成對應各種診斷問題所需的各項參數并提取出來；對傳感器數據進行分段處理，設計輸入和輸出向量，提取分段的特征參數；

步驟四，特征參數分析：

根據不同的診斷問題選取不同項的參數，并對相應參數的變化進行分析；

步驟五，判斷問題：

根據各項參數呈現的變化規律與各個診斷問題發生時的參數變化規律建立基于人工神經網絡(用正常合格的數據作為訓練數據，用模型的輸出分布來檢測異常)的故障判別模型，通過模型判別問題的種類；