[發明專利]一種煤礦采掘裝備數據分析預警方法

在審

• 申請號: 202110274164.3
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN112983417A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 張婷;陳寧;索艷春;布朋生;董孟陽;李濤;郭皇煌;田原;賈曲;常映輝;冀鵬飛;杜會峰;李瑞媛;邢晨;劉繼全;馬育華
• 申請（專利權）人: 中國煤炭科工集團太原研究院有限公司;山西天地煤機裝備有限公司
• 主分類號: E21C35/24
• 分類號: E21C35/24;E21F13/00;E21F17/18
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

1.一種煤礦采掘裝備數據分析預警方法，其特征在于，包括：

通過設置于煤礦采掘裝備的傳感器，提取指定時間間隔內的傳感器數據進行數據采集，并對對應不同設備的數據進行特征值提取，得到的特征值E，表示為E＝[M α β γ a₁a₂……]；其中，M為設備類型，包括連續采煤機、掘進機、掘錨機、快速掘進裝備；

將對應不同設備類型的特征值輸入模糊C均值聚類模型中，在隸屬度函數的約束條件下，通過不斷迭代隸屬度函數U和聚類中心C，使模糊C均值聚類模型的目標函數J(U,C)不斷減小直至min{J(U,C)}，并達到穩定狀態停止迭代，此狀態的U和C為最終的隸屬度函數和聚類中心；

將使目標函數減小至最小狀態時對應不同設備的隸屬度函數值與預設的對應設備隸屬度閾值范圍進行比較，當模型輸出的設備隸屬度函數值在預設的對應設備隸屬度閾值范圍之外，判定對應設備有產生故障的風險，并發出預警信號。

2.根據權利要求1所述的煤礦采掘裝備數據分析預警方法，其特征在于，對于掘進機機身的監測，涉及有姿態參數和位置參數的檢測；其中，姿態參數包括航向角、俯仰角、橫滾角；設航向角為α，范圍0°～360°，俯仰角為β，范圍-180°～180°，橫滾角為γ，范圍-180°～180°；掘進機在工作過程中，為使其沿設定前進方向行走，對姿態參數設定閾值范圍；設航向角α的閾值為τ_α，在設定航向角的τ_α≤±3°；俯仰角β的閾值為τ_β，設定范圍在τ_β≤±10°；橫滾角γ的閾值為τ_γ，設定范圍在τ_γ≤±10°；通過對掘進機機身姿態參數進行實時顯示，并根據設定閾值進行閾值判斷，以確保機身姿態在適宜工作的范圍內；當其中任一姿態參數超過相應閾值時，及時對機身進行相反方向的姿態調整，實時進行機身糾偏控制；位置參數用于測量機身距兩幫距離，設巷道寬度為W，機身寬度為B，機身距左幫距離為a₁，距右幫距離為a₂；當a₁＝a₂時，機身位于巷道中間，不需對機身位置進行調整；當a₁a₂時，機身偏向巷道左側，需將機身向右調整，調整距離為D＝W/2-a₁-B/2；當a₁a₂時，機身偏向巷道右側，需將機身向左調整，調整距離為D＝W/2-a₂-B/2；經過以上調整，使機身重新回到設定的巷道中線位置，便于截割臂截割動作。

3.根據權利要求2所述的煤礦采掘裝備數據分析預警方法，其特征在于，連采機機身監測內容與掘進機機身監測一致，歸為同一類型。

4.根據權利要求1所述的煤礦采掘裝備數據分析預警方法，其特征在于，對于掘進機截割頭的監測，包括姿態參數、位置參數及截割電機參數；設截割頭航向角為α_c，范圍0°～360°，俯仰角為β_c，范圍-180°～180°，橫滾角為γ_c，范圍-180°～180°；位置參數有截割頭的水平位置X_c和垂直位置Y_c，通過對巷道截割斷面建立空間坐標并將截割頭在巷道斷面所在平面進行投影，對采集的一系列XY坐標值分別取各X坐標內Y的最大值及各Y坐標內X的最大值，即可得到投影點形成的軌跡邊界T＝{X_c,Y_c}，將此軌跡與預先設定的巷道成型軌跡Ts＝{X_s,Y_s}進行差值對比，計算所開巷道的凈寬偏差W_d＝X_cmax-X_smax，凈高偏差H_d＝Y_cmax-Y_smax，通過設定的凈寬偏差與凈高偏差閾值判斷巷道成型質量；當W_d≤±10cm且H_d≤±10cm時，此巷道成型較好，滿足巷道成型要求。