[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

本發明涉及一種煤礦采掘裝備數據分析預警方法，針對當前煤礦采掘裝備的運行狀態數據單一、無法按裝備類型進行有效整合，本發明通過裝備內有線、裝備間無線的傳輸方式，建立具有通用性和可擴展性的數據系統，實現可按照當前裝備類型進行選擇和配置，同時通過數據、三維動畫等多種方式展示裝備運行狀態，操作人員和生產設計人員可實時掌握裝備信息，有效減少工作面人數、提高裝備智能化水平。

技術領域

本發明涉及數據分析技術領域，具體是一種煤礦采掘裝備數據分析預警方法。

背景技術

煤礦采掘裝備眾多，可分為應用于露天礦的邊幫連續采煤機，以及應用于井工礦的掘進機、掘錨機、快速掘進裝備等。由于開采工藝及應用場景不同，且各類裝備的設計要求及使用方式不同，采掘裝備當前的運行狀態缺少數據信息反饋；或是數據顯示簡單分散、依裝備各異，缺少通用性和延續性；或是裝備數據無法遠程傳回至生產設計廠商，操作人員及生產設計人員無法掌握裝備實時運行狀態，無法預判裝備可能出現的隱患及問題。煤礦采掘裝備的智能化作為煤礦生產及裝備設計的必然趨勢，要求其配套的數據系統應滿足遠程化、實時性、通用性、可配置和可擴展性等。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提供一種煤礦采掘裝備數據分析預警方法。

本發明采取以下技術方案：一種煤礦采掘裝備數據分析預警方法，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。

其中，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。

其中，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。