一種電牽引采煤機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電牽引采煤機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)，包括采煤機(jī)、無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置、順槽上位機(jī)和井上監(jiān)測(cè)中心；所述系統(tǒng)中采煤機(jī)屬于被監(jiān)測(cè)對(duì)象，包括電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、壓力傳感器、位姿傳感器、振動(dòng)傳感器在內(nèi)的傳感器以分布式方法布置在采煤機(jī)機(jī)身，構(gòu)成左搖臂監(jiān)測(cè)單元、右搖臂監(jiān)測(cè)單元、高壓控制箱監(jiān)測(cè)單元、振動(dòng)監(jiān)測(cè)單元、機(jī)身外圍監(jiān)測(cè)單元，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)的獲??；利用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，提高了采煤機(jī)整機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)效率，降低了采煤機(jī)故障發(fā)生率，改善了采煤機(jī)整機(jī)工作狀況和井下操作工人工作環(huán)境，對(duì)實(shí)現(xiàn)井下無(wú)人或少人采掘工作面具有重要的意義。
【專利說(shuō)明】—種電牽引采煤機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及健康度監(jiān)測(cè)及智能評(píng)價(jià)技木，特別涉及一種電牽引采煤機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，煤炭在我國(guó)能源中占有主導(dǎo)地位，是我國(guó)最為重要的基礎(chǔ)能源，并且新型能源及可再生能源難以形成產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；谖磥?lái)的50年內(nèi)，煤炭仍將是我國(guó)的主要能源。
[0003]電牽引采煤機(jī)以其性能參數(shù)優(yōu)、可靠性高、自動(dòng)化程度高、操作方便、控制靈敏、監(jiān)控保護(hù)及監(jiān)測(cè)功能完善等眾多優(yōu)點(diǎn)被迅速推廣使用，目前已成為國(guó)內(nèi)現(xiàn)代化礦井機(jī)械化高產(chǎn)高效綜掘裝備的核心。但煤礦井下環(huán)境極端惡劣，空間狹小，工作面潮濕且充滿煤塵，嚴(yán)重影響了電牽引采煤機(jī)整機(jī)健康度，從而使煤礦生產(chǎn)與安全形式嚴(yán)峻。由于電牽引采煤機(jī)是ー個(gè)大型機(jī)、電、液一體化的復(fù)雜系統(tǒng)，其整機(jī)健康度影響因素種類繁多，且不易監(jiān)測(cè)，現(xiàn)有監(jiān)測(cè)方法不能對(duì)其準(zhǔn)確描述，目前國(guó)內(nèi)外研究?jī)H局限于ー些如位姿、振動(dòng)等外圍狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)測(cè)，無(wú)法正確對(duì)其整機(jī)健康度進(jìn)行預(yù)判，所以如何建立電牽引采煤機(jī)整機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及智能評(píng)價(jià)機(jī)制，以便提高電牽引采煤機(jī)的整機(jī)使用效能，成為當(dāng)前我國(guó)電牽引采煤機(jī)現(xiàn)場(chǎng)使用及設(shè)備管理中亟待解決的問(wèn)題。
[0004]電牽引采煤機(jī)在煤礦井下特殊的運(yùn)行環(huán)境中，將會(huì)受到如煤層厚度、傾角、煤的硬度、夾矸、頂?shù)装逍再|(zhì)等工作面地質(zhì)條件、如工作面長(zhǎng)度、切ロ長(zhǎng)度、進(jìn)刀方式等技術(shù)條件以及其它エ藝環(huán)節(jié)的影響，這種具有鮮明煤礦特色的運(yùn)行環(huán)境使得電牽引采煤機(jī)整機(jī)健康度預(yù)判技術(shù)不同于應(yīng)用于其它場(chǎng)合的大型機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)。
[0005]電牽引采煤機(jī)由截割模塊、牽引模塊、電氣模塊、液壓模塊及輔助模塊組成，起到破煤、落煤和運(yùn)煤的作用。然而煤礦井下環(huán)境十分惡劣，由于巨大外力沖擊、外物污染以及工作人員操作不當(dāng)?shù)纫蛩氐拇嬖冢共擅簷C(jī)極易產(chǎn)生故障；另ー方面，采煤機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件較多，給采煤機(jī)故障的排查造成了一定的困難。傳統(tǒng)采煤機(jī)故障診斷的途徑主要有:
[0006](I)依靠產(chǎn)品使用維護(hù)說(shuō)明書(shū)中的常見(jiàn)故障來(lái)進(jìn)行排查，檢修；
[0007](2)依靠技術(shù)人員的工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行排查，檢修；
[0008](3)依靠采煤機(jī)機(jī)載儀表的顯示及報(bào)警來(lái)進(jìn)行排查，檢修。
[0009]傳統(tǒng)的采煤機(jī)故障診斷方式在一定程度上適應(yīng)了煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但它們都具有一定的缺點(diǎn):
[0010](I)已記載的故障模式較少，不能全面的體現(xiàn)采煤機(jī)的故障種類；
[0011](2)故障診斷和定位在很大程度上有賴于人的經(jīng)驗(yàn)，并且只能為現(xiàn)場(chǎng)操作人員和維護(hù)人員服務(wù)；
[0012](3)診斷經(jīng)驗(yàn)有限、診斷效率低下，故障不能得到及時(shí)、準(zhǔn)確的處理，累計(jì)故障率增高，影響采煤機(jī)高校正常工作。[0013]傳統(tǒng)的電牽引采煤機(jī)故障診斷方法已嚴(yán)重滯后于一般工程機(jī)械采用的故障診斷 方法。目前，針對(duì)電牽引采煤機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能評(píng)價(jià)方面的研究還存在空白。
[0014]另外，隨著科技的發(fā)展，國(guó)外許多電牽引采煤機(jī)具有遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能控制、可視化 人機(jī)交互、工況檢測(cè)及狀態(tài)顯示、故障診斷及預(yù)警等多種功能，提高了采煤機(jī)使用壽命，降 低了故障發(fā)生概率，然而國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)代表機(jī)型在總體參數(shù)性能方面僅相當(dāng)于國(guó)外20 世紀(jì)90年代中后期水平，并且在一些關(guān)鍵部件以及總體性能、功能、適用范圍還需進(jìn)一步 提高與完善。然而，近年來(lái)迅速發(fā)展的3DVR技術(shù)為煤礦開(kāi)采環(huán)境的研究與探索提供了嶄新 的思路與方法。
[0015]采煤機(jī)工作狀態(tài)虛擬現(xiàn)實(shí)是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)，建立模擬真實(shí)環(huán)境的綜采工作面更 是一項(xiàng)巨大的系統(tǒng)工程，利用計(jì)算機(jī)圖形與可視化技術(shù)、三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建采煤機(jī)三 維虛擬樣機(jī)，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)模擬采煤機(jī)工作狀態(tài)，井上調(diào)度人員通過(guò)上位機(jī)可以清楚地看到采 煤機(jī)工作情況，并對(duì)可能發(fā)生的故障進(jìn)行及時(shí)預(yù)測(cè)與報(bào)警，克服了傳統(tǒng)的采煤機(jī)遠(yuǎn)程控制 以數(shù)據(jù)和曲線形式顯示信息的缺點(diǎn)。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)滿足現(xiàn)代煤礦建設(shè)的 需要，對(duì)提高煤炭行業(yè)科技發(fā)展水平具有重要意義。
[0016]長(zhǎng)期以來(lái)煤礦井下生產(chǎn)人員密集，工作艱苦、勞動(dòng)強(qiáng)度大、人員效率較為低下，迫 切需要提高自動(dòng)化生產(chǎn)水平，尤其是在高危險(xiǎn)性的采煤工作面，大幅提升采煤機(jī)、液壓支架 和運(yùn)輸系統(tǒng)自動(dòng)化水平對(duì)煤炭生產(chǎn)過(guò)程本身乃至整個(gè)社會(huì)發(fā)展與進(jìn)步都具有重要的意義。 本章在現(xiàn)有采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)具有高性能的采煤機(jī)無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置，以期提升 采煤機(jī)的自動(dòng)化水平。
[0017]目前國(guó)內(nèi)尚沒(méi)有電牽引采煤機(jī)整機(jī)健康度檢測(cè)與智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)產(chǎn)品，此領(lǐng)域的研 究文獻(xiàn)也很少。在已有相關(guān)的文獻(xiàn)中，提到過(guò)天地科技股份有限公司上海分公司開(kāi)發(fā)了以 PLC為核心的采煤機(jī)電控系統(tǒng)，并在采煤機(jī)上安裝了大量的傳感器，可對(duì)系統(tǒng)狀況進(jìn)行較全 面的監(jiān)視，于2010年研制出采煤機(jī)順槽工況監(jiān)測(cè)與集控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)的順槽監(jiān)控。 順槽監(jiān)控主要由兩部分構(gòu)成，一部分是具有到順槽雙向控制通訊能力的采煤機(jī)機(jī)載控制計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)，另一部分是安放在順槽設(shè)備列車上的采煤機(jī)順槽通訊控制計(jì)算機(jī)(又稱順槽通 訊顯示箱)。兩部分之間采用高速調(diào)制通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)雙向?qū)崟r(shí)控制數(shù)據(jù)通信。采煤機(jī)順槽 通訊控制計(jì)算機(jī)提供一個(gè)基于RS485的Modbus RTU從機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)與工作面集控PLC (主 控計(jì)算機(jī))通訊，同時(shí)提供I個(gè)備用Modbus TCP接口。通過(guò)這兩個(gè)上位機(jī)接口按照約定的 數(shù)據(jù)格式，向工作面主機(jī)或井下綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)提供采煤機(jī)的運(yùn)行、報(bào)警等監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。
[0018]但是，現(xiàn)有采煤機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)任然存在以下不足:⑴機(jī)載監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用環(huán)境惡劣， 很難達(dá)到預(yù)期的監(jiān)測(cè)效果，順槽監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需鋪設(shè)專用的有線傳輸電纜，使用不便，大多煤礦 很少使用；(2)大都只能實(shí)現(xiàn)非振動(dòng)信號(hào)的監(jiān)測(cè)，不能滿足所有重要部件關(guān)鍵參數(shù)綜合性 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的需求；(3)專家?guī)觳粔蛲晟疲瑢?dǎo)致其故障診斷及可靠性分析準(zhǔn)確度不高；(4)系 統(tǒng)軟件監(jiān)測(cè)畫(huà)面不直觀，更沒(méi)有實(shí)時(shí)報(bào)表、歷史曲線、數(shù)據(jù)庫(kù)查詢、虛擬現(xiàn)實(shí)等功能，為采煤 機(jī)的故障分析和統(tǒng)籌管理帶來(lái)很大的不便。因此，現(xiàn)有的采煤機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用不便，實(shí)用性 不強(qiáng)，分析功能弱，根本滿足不了采煤機(jī)整機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能評(píng)價(jià)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]為了解決現(xiàn)有電牽引采煤機(jī)故障診斷技術(shù)落后和診斷效率低的現(xiàn)狀，本發(fā)明提供了一種電牽引采煤機(jī)整機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法。
[0020]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0021]一種電牽引采煤機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)，包括采煤機(jī)、無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置、順槽上位機(jī)和井上監(jiān)測(cè)中心；所述系統(tǒng)中采煤機(jī)屬于被監(jiān)測(cè)對(duì)象，包括電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、壓カ傳感器、位姿傳感器、振動(dòng)傳感器在內(nèi)的傳感器以分布式方法布置在采煤機(jī)機(jī)身，構(gòu)成左搖臂監(jiān)測(cè)單元、右搖臂監(jiān)測(cè)單元、高壓控制箱監(jiān)測(cè)單元、振動(dòng)監(jiān)測(cè)単元、機(jī)身外圍監(jiān)測(cè)単元，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)的獲取；
[0022]所述無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)安裝在采煤機(jī)上的無(wú)線收發(fā)器實(shí)現(xiàn)各路傳感信號(hào)的采集，對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理后將樣本數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)傳送至順槽上位機(jī)；所述無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置包括通訊模塊、信號(hào)采集模塊和信號(hào)處理模塊，通訊模塊實(shí)現(xiàn)與采煤機(jī)和順槽上位機(jī)的實(shí)時(shí)通訊；信號(hào)采集模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)工作狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)采集；信號(hào)處理模塊對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行初歩的處理；
[0023]所述順槽上位機(jī)包括數(shù)據(jù)分析模塊、圖譜顯示模塊、故障模式數(shù)據(jù)庫(kù)、報(bào)警顯示模塊、處理方案模塊和通訊模塊，數(shù)據(jù)分析模塊利用故障模式數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)對(duì)無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置傳來(lái)的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出振動(dòng)趨勢(shì)圖、頻譜圖、頻譜瀑布圖等圖譜在圖譜顯示模塊進(jìn)行顯示；在報(bào)警模塊中將分析結(jié)果與設(shè)定好的各參數(shù)報(bào)警閾值進(jìn)行比較，判斷是否超限，超限則表明相應(yīng)部件有故障發(fā)生，進(jìn)行報(bào)警信息顯不；處理方案模塊輸出對(duì)報(bào)警信息的處理方案，以便于對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行維護(hù)；通訊模塊實(shí)現(xiàn)與無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置和井上監(jiān)測(cè)中心的實(shí)時(shí)通訊。與此同時(shí)，順槽上位機(jī)的通訊模塊通過(guò)礦井エ業(yè)以太網(wǎng)、安全柵以光纖傳輸?shù)姆绞綄⑾嚓P(guān)信息傳至井上監(jiān)測(cè)中心；
[0024]所述井上監(jiān)測(cè)中心包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置、信號(hào)分析模塊、專家系統(tǒng)、采煤機(jī)數(shù)字模擬平臺(tái)、健康度報(bào)告模塊和通訊模塊，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)順槽上位機(jī)傳輸過(guò)來(lái)的處理數(shù)據(jù)，以備進(jìn)一步處理，或者存儲(chǔ)處理好的數(shù)據(jù)，以便于向順槽上位機(jī)傳輸指令，并且采煤機(jī)數(shù)字模擬平臺(tái)會(huì)實(shí)時(shí)地從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置里讀取數(shù)據(jù)，以便于在采煤機(jī)數(shù)字模擬平臺(tái)里實(shí)時(shí)的顯示采煤機(jī)的工作狀態(tài)；信號(hào)分析模塊可以實(shí)時(shí)的分析所監(jiān)測(cè)到的信號(hào)數(shù)據(jù)，并且評(píng)價(jià)采煤機(jī)的工作狀態(tài)；專家系統(tǒng)結(jié)合信號(hào)分析模塊分析所得結(jié)果可以給出更全面的采煤機(jī)故障診斷結(jié)果，并可以做更全面的可靠性分析；采煤機(jī)數(shù)字模擬平臺(tái)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立了采煤機(jī)遠(yuǎn)程模擬數(shù)字化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)三維虛擬樣機(jī)模型的實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)模擬；健康度報(bào)告模塊可以根據(jù)信號(hào)分析模塊中所得到的信號(hào)分析結(jié)果實(shí)時(shí)的給出采煤機(jī)健康度分析報(bào)告，并提供維護(hù)策略；通訊模塊用于和順槽上位機(jī)的實(shí)時(shí)通訊，以便于快速傳輸指令。
[0025]上述系統(tǒng)中采煤機(jī)整機(jī)故障模式庫(kù)包括元件名稱、元件功能、故障模式名稱、故障原因、故障影響、嚴(yán)酷度類別、故障模式危害度、故障模式風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先序數(shù)和維修策略，為了建立比較齊全的采煤機(jī)整機(jī)故障莫水庫(kù)，本發(fā)明充分調(diào)研了影響采煤機(jī)整機(jī)健康監(jiān)測(cè)的各個(gè)方面的因素，并且提出 了 FMECA(Failure Model, Effects and Critically Analysis)和DFTA(Dynamic Fault Tree Analysis)相結(jié)合的動(dòng)態(tài)混合可靠性分析算法,對(duì)影響采煤機(jī)整機(jī)健康度的相關(guān)因素進(jìn)行可靠性定性和定量分析，基于可靠性定性和定量分析結(jié)果以及所調(diào)研的采煤機(jī)整機(jī)健康度影響因素建立了目前國(guó)內(nèi)比較齊全的電牽引采煤機(jī)整機(jī)故障模式庫(kù)。
[0026]上述系統(tǒng)中提到的動(dòng)態(tài)混合可靠性分析算法有FMECA和DFTA兩種可靠性分析算法組成，F(xiàn)MECA是分析產(chǎn)品中每一產(chǎn)品所有可能的故障模式及其對(duì)系統(tǒng)可能造成的影響。包 括故障模式分析、故障原因分析、故障影響分析、故障檢測(cè)方法與補(bǔ)償措施分析，并且在在 故障模式影響分析的基礎(chǔ)上對(duì)故障模式進(jìn)行的定性和定量分析，得到包括風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先序數(shù)和 故障模式危害度在內(nèi)的可靠性分析結(jié)果，用來(lái)判斷每種故障模式影響的致命程度有多大， 盡量消除致命度高的故障模式。針對(duì)FMECA的局限性，建立了基于FTA和馬爾科夫模型的 DFTA分析方法，得到故障狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移關(guān)系、轉(zhuǎn)移速率和轉(zhuǎn)移概率，DFTA是以一個(gè)不希 望的產(chǎn)品故障事件(或?yàn)?zāi)難性的產(chǎn)品危險(xiǎn))為分析目標(biāo)，首先通過(guò)自上而下嚴(yán)格的按層次 進(jìn)行故障演繹推理分析，找出故障事件的充要原因，然后計(jì)算它們的發(fā)生概率，最后提出設(shè) 計(jì)改進(jìn)和故障檢測(cè)、維修等措施，以減小危險(xiǎn)事件的發(fā)生概率。
[0027]上述系統(tǒng)中的故障診斷專家系統(tǒng)是在采煤機(jī)整機(jī)故障模式庫(kù)的基礎(chǔ)上建立的，結(jié) 合采煤機(jī)整機(jī)復(fù)雜的工作環(huán)境以及許多復(fù)雜多變的影響因素，提出模糊邏輯和貝葉斯網(wǎng)絡(luò) 相結(jié)合的可靠性分析方法，利用模糊邏輯確定相應(yīng)故障等級(jí)的隸屬度，利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)正 向和反向推理得到采煤機(jī)整機(jī)相關(guān)系統(tǒng)的故障狀態(tài)和故障原因，并提出相應(yīng)的維護(hù)策略。
[0028]上述系統(tǒng)中的振動(dòng)信號(hào)分析算法包括Morlet小波振動(dòng)信號(hào)特征提取算法、 Hilbert-Huang變換和SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障模式識(shí)別算法，由于電牽引采煤機(jī)井下特殊的工 況，對(duì)采煤機(jī)振動(dòng)信號(hào)的監(jiān)測(cè)分析更加有利于全面的評(píng)估采煤機(jī)整機(jī)健康度。
[0029]上述中電牽引采煤機(jī)井上監(jiān)測(cè)中心健康度評(píng)價(jià)系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)功能有:
[0030](I)電牽引采煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)
[0031]監(jiān)測(cè)界面分為主監(jiān)測(cè)界面、電機(jī)和牽引變壓器電流監(jiān)測(cè)、電機(jī)和高速軸溫度監(jiān)測(cè)、 噴霧冷卻系統(tǒng)流量和壓力監(jiān)測(cè)、機(jī)身和搖臂傾角監(jiān)測(cè)、變頻器和牽引電機(jī)監(jiān)測(cè)。主監(jiān)測(cè)界面 包括:電機(jī)和牽引變壓器電流最高值顯示、溫度最高值顯示、機(jī)身位置監(jiān)測(cè)、牽引方向和速 度。
[0032](2)狀態(tài)參數(shù)上下限和初始化設(shè)定
[0033]需要設(shè)定的固定參數(shù)有機(jī)身尺寸、電機(jī)過(guò)載保護(hù)電流上下限、熱保護(hù)溫度上下限、 甲烷濃度上限、變頻器和牽引電機(jī)運(yùn)行參數(shù)等，這些設(shè)定參數(shù)被作為上位機(jī)故障報(bào)警的依 據(jù)。
[0034](3)電牽引采煤機(jī)故障報(bào)警顯示
[0035]監(jiān)測(cè)系統(tǒng)故障報(bào)警表按時(shí)間順序顯示故障發(fā)生的位置、故障名和發(fā)生時(shí)刻。在該 表中，可記錄存儲(chǔ)故障，供進(jìn)行歷史查詢。
[0036](4)電牽引采煤機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)重要數(shù)據(jù)的歸檔
[0037]如對(duì)傾角、電機(jī)電流、變頻器運(yùn)行和故障信息等進(jìn)行歸檔，可供歷史查詢、顯示趨 勢(shì)以及生成電子報(bào)表。
[0038](5)變頻器故障報(bào)警診斷
[0039]高性能變頻器可提供報(bào)警和故障跟蹤功能，可在數(shù)據(jù)庫(kù)中事先將變頻器警告故障 信息、產(chǎn)生原因和解決方法存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障，上位機(jī)隨時(shí)顯示原因和解決 方法，方便用戶排除故障。
[0040](6)采煤機(jī)健康度綜合評(píng)價(jià)
[0041]基于Labview的電牽引采煤機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供了圖像畫(huà)面模塊，在該界面中可 查看各種故障信息，如故障編號(hào)、時(shí)間、危害性報(bào)告、維修信息文本等，并且可以根據(jù)診斷數(shù)據(jù)庫(kù)、專家系統(tǒng)和振動(dòng)信號(hào)分析模塊相結(jié)合給出采煤機(jī)健康度報(bào)告。當(dāng)變頻器或牽引電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)超過(guò)規(guī)定范圍時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警模塊就會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信息，即在消息文本中就會(huì)出現(xiàn)響應(yīng)的故障項(xiàng)，提醒操作人員。
[0042]上述系統(tǒng)中提出了電牽引采煤機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)各個(gè)功能區(qū)劃分方法，電牽引采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)及控制面板程序?qū)ζ湓L問(wèn)模式可是本地也可是遠(yuǎn)程，控制面板及電牽引采煤機(jī)虛擬樣機(jī)均運(yùn)行在3DVR平臺(tái)上。井上監(jiān)測(cè)中心遠(yuǎn)程控制器通過(guò)井下エ業(yè)以太網(wǎng)與控制器及無(wú)線數(shù)據(jù)采集器通信，實(shí)現(xiàn)電牽弓I采煤機(jī)數(shù)據(jù)采集及控制指令傳輸，向上與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)電牽引采煤機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)及模擬控制指令傳輸。電牽引采煤機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)界面可分為4個(gè)功能區(qū):井下電牽引采煤機(jī)工作狀態(tài)真實(shí)再現(xiàn)區(qū)、工作參數(shù)顯示區(qū)、電牽引采煤機(jī)遠(yuǎn)程模擬控制區(qū)及故障顯示區(qū)。其中工作參數(shù)顯示區(qū)和遠(yuǎn)程控制區(qū)可根據(jù)需要顯示和關(guān)閉。真實(shí)再現(xiàn)區(qū)主要實(shí)現(xiàn)井下電牽引采煤機(jī)的虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景；工作參數(shù)顯示區(qū)主要顯示電牽引采煤機(jī)位置、左右搖臂高度狀態(tài)、滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)、內(nèi)部關(guān)鍵部位傳動(dòng)狀態(tài)、油溫、水溫及其他的一些輔助狀態(tài)顯示；遠(yuǎn)程模擬控制區(qū)放置有不同作用的功能按鈕及控制參數(shù)輸入列表框，實(shí)現(xiàn)各種模擬控制以及檢修、急停和故障報(bào)警等。
[0043]一種電牽引采煤機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)，包括以下步驟:
[0044](I)首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化配置；
[0045](2)評(píng)價(jià)系統(tǒng)完成初始化配置過(guò)程后，實(shí)時(shí)接收電牽引采煤機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息；
[0046](3)對(duì)監(jiān)測(cè)的信息進(jìn)行實(shí)施的評(píng)價(jià)分析，當(dāng)采煤機(jī)工作狀態(tài)異常時(shí)，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，并且采煤機(jī)遠(yuǎn)程模擬數(shù)字化平臺(tái)顯示采煤機(jī)故障部位；
[0047](4)采煤機(jī)異常信息歸檔，進(jìn)一歩分析采煤機(jī)狀態(tài)異常信息，產(chǎn)生采煤機(jī)健康度分析報(bào)告，并提出采煤機(jī)維護(hù)策略。
[0048]進(jìn)ー步，所述步驟(I)中系統(tǒng)的初始化配置包括:
[0049](a)首先運(yùn)行評(píng)價(jià)系統(tǒng)，捜索到數(shù)據(jù)管理模塊并調(diào)用其數(shù)據(jù)初始化接ロ，從而生成與采煤機(jī)數(shù)字化模擬平臺(tái)相關(guān)的配置信息；
[0050](b)然后對(duì)生成的配置信息進(jìn)行手工配置；
[0051](C)最后在配置窗口中完成運(yùn)行相關(guān)的配置。
[0052]上述與數(shù)據(jù)管理模塊相關(guān)的信息包括:采煤機(jī)故障模式庫(kù)、專家系統(tǒng)和報(bào)警信號(hào)庫(kù)。
[0053]上述與采煤機(jī)數(shù)字化模擬平臺(tái)相關(guān)的配置信息包括:模擬平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)目錄和數(shù)據(jù)庫(kù)文件。
[0054]上述運(yùn)行相關(guān)的配置包括:默認(rèn)規(guī)則的選擇、最大支持的任務(wù)數(shù)和規(guī)則中各個(gè)規(guī)則的分權(quán)配置。
[0055]所述步驟(2)中，實(shí)時(shí)接收電牽引采煤機(jī)的工作狀態(tài)信息包括采煤機(jī)左搖臂監(jiān)測(cè)単元、右搖臂監(jiān)測(cè)單元、高壓控制箱監(jiān)測(cè)單元、振動(dòng)監(jiān)測(cè)単元、機(jī)身外圍監(jiān)測(cè)単元等實(shí)時(shí)輸出的監(jiān)測(cè)信息，包括采煤機(jī)工作電壓、電流、溫度、壓カ、流量、位姿、振動(dòng)信息，并將信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)巾槻凵衔粰C(jī)和井上監(jiān)測(cè)中心。
[0056]所述步驟(3)中，監(jiān)測(cè)信號(hào)分析過(guò)程為:[0057](a)無(wú)線信號(hào)檢測(cè)裝置初步的信號(hào)處理，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)巾槻凵衔粰C(jī)；
[0058](b)順槽上位機(jī)對(duì)無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)進(jìn)一步分析，得到得出振動(dòng)趨勢(shì) 圖、頻譜圖、頻譜瀑布圖。將分析結(jié)果與設(shè)定好的各參數(shù)報(bào)警閾值進(jìn)行比較，判斷是否超限， 超限則表明相應(yīng)部件有故障發(fā)生，進(jìn)行報(bào)警信息顯示。與此同時(shí)，順槽上位機(jī)的通訊模塊通 過(guò)礦井工業(yè)以太網(wǎng)、安全柵以光纖傳輸?shù)姆绞綄⑾嚓P(guān)信息傳至井上監(jiān)測(cè)中心；
[0059](c)井上監(jiān)測(cè)中心采用更全面的分析方法，充分利用各種信號(hào)分析手段、全面的故 障模式庫(kù)及專家系統(tǒng)對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行故障診斷及可靠性分析；并且井上監(jiān)測(cè)中心的采煤機(jī)模 擬數(shù)字化平臺(tái)可以實(shí)時(shí)的顯示采煤機(jī)的工作狀態(tài)，包括采煤機(jī)位姿、機(jī)身振動(dòng)程度、搖臂切 割角度等，一旦采煤機(jī)發(fā)生故障，相關(guān)故障部位就會(huì)實(shí)時(shí)的顯示出來(lái)，方便井上監(jiān)測(cè)人員遠(yuǎn) 程監(jiān)控。
[0060]所述步驟(4)中，采煤機(jī)健康度分析報(bào)告主要包括:
[0061](a)無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置對(duì)采集的原始信號(hào)進(jìn)行初步的分析，生成初步的信號(hào)處理結(jié)果， 判斷采煤機(jī)的工作狀態(tài)；
[0062](b)順槽上位機(jī)對(duì)采集信息作進(jìn)一步的全面分析，根據(jù)故障模式庫(kù)產(chǎn)生報(bào)警信息， 并且相應(yīng)的生成采煤機(jī)故障信息，提出處理方案，快速排出采煤機(jī)故障，并且處理結(jié)果傳輸 到井上監(jiān)測(cè)中心；
[0063](C)井上監(jiān)測(cè)中心進(jìn)行更加全面的采煤機(jī)工作狀態(tài)分析，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)和專家系統(tǒng) 生成更全面的健康度分析報(bào)告，并結(jié)合采煤機(jī)數(shù)字化模擬平臺(tái)顯示的采煤機(jī)工作狀態(tài)，提 出更加全面的維護(hù)策略，將維護(hù)指令傳輸?shù)巾槻凵衔粰C(jī)和采煤機(jī)，給維護(hù)人員提供更加詳 細(xì)的維護(hù)方案。
[0064]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明專利的主要優(yōu)點(diǎn)有:
[0065](I)本發(fā)明利用完善的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和成熟的無(wú)線通信技術(shù)，提出了一種電牽引采煤 機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)的總體架構(gòu)模式，為實(shí)現(xiàn)電牽引采煤機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 與智能評(píng)價(jià)提供了系統(tǒng)架構(gòu)保證。
[0066](2)本發(fā)明通過(guò)制定井下特殊環(huán)境信息監(jiān)測(cè)策略，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電牽引采煤機(jī)健康度 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能評(píng)價(jià)功能。
[0067](3)本發(fā)明通過(guò)在電牽引采煤機(jī)安裝實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊，實(shí)現(xiàn)了永遠(yuǎn)在線的功能，使得 電牽引采煤機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能評(píng)價(jià)中心能不間斷的持續(xù)對(duì)電牽引采煤機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí) 監(jiān)測(cè)，為最終的智能評(píng)價(jià)提供充足的診斷信息。
[0068](4)本發(fā)明通過(guò)在井上監(jiān)測(cè)中心建立電牽引采煤機(jī)數(shù)字化模擬平臺(tái)，提供了對(duì)電 牽引采煤機(jī)工作狀態(tài)直觀的監(jiān)控。
[0069](5)本發(fā)明通過(guò)在評(píng)價(jià)系統(tǒng)設(shè)置指令控制優(yōu)先級(jí)，實(shí)現(xiàn)了井上監(jiān)測(cè)中心、順槽上位 機(jī)及無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置同時(shí)監(jiān)測(cè)電牽引采煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的功能，這樣一旦機(jī)器發(fā)生故障，可以 快速定位故障部位、發(fā)生原因，同時(shí)提出處理意見(jiàn)；即使機(jī)器沒(méi)有故障，也可以在工作環(huán)境 相對(duì)較好的順槽上位機(jī)或井上監(jiān)測(cè)中心實(shí)施監(jiān)測(cè)采煤機(jī)工作狀態(tài)，不必在嘈雜的機(jī)器現(xiàn)場(chǎng) 布置過(guò)多操作人員，改善了工人工作環(huán)境，提高了采煤機(jī)開(kāi)機(jī)時(shí)間。
[0070](6)本發(fā)明建立了電牽引采煤機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能評(píng)價(jià)平臺(tái)，對(duì)建立與發(fā)展 綜掘工作面無(wú)人及少人操作環(huán)境具有重要意義。
[0071]綜上所述，本發(fā)明所涉及的牽引采煤機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，能滿足各種類型國(guó)產(chǎn)采煤機(jī)無(wú)線監(jiān)測(cè)的需求，便干與各類主流國(guó)產(chǎn)采煤機(jī)通過(guò)無(wú)線的方式進(jìn)行可靠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)連接，雙向數(shù)據(jù)傳輸接ロ，與各類采煤機(jī)現(xiàn)有專用通信協(xié)議進(jìn)行匹配；采煤機(jī)整機(jī)系統(tǒng)處于異常狀態(tài)時(shí)，能夠快速、正確地給出報(bào)警，并給出處理建議；采煤機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)界面友好，人機(jī)交互方便，操作簡(jiǎn)潔，上手容易，數(shù)據(jù)處理結(jié)果能夠直觀地在屏幕上顯示，便于用戶辨別和判斷，同時(shí)軟件功能完善，具有分析結(jié)果的報(bào)表打印等輸出功能；便捷的存儲(chǔ)管理。系統(tǒng)默認(rèn)的存儲(chǔ)方式是定時(shí)保存采煤機(jī)的采集數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫(kù)，并且能夠手動(dòng)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。且存儲(chǔ)格式通用性好，便于在其他專業(yè)軟件中進(jìn)行進(jìn)一歩的分析和處理。
[0072]本發(fā)明的有益效果是，將工作面采煤機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)、針對(duì)井下復(fù)雜工作環(huán)境的故障診斷專家系統(tǒng)及基于3DVR技術(shù)的電牽引采煤機(jī)健康度遠(yuǎn)程模擬平臺(tái)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)綜采工作面電牽引采煤機(jī)整機(jī)健康度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及智能評(píng)價(jià)，提高了采煤機(jī)整機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)效率，降低了采煤機(jī)故障發(fā)生率，改善了采煤機(jī)整機(jī)工作狀況和井下操作工人工作環(huán)境，對(duì)實(shí)現(xiàn)井下無(wú)人或少人采掘工作面具有重要的意義。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0073]圖1是電牽引采煤機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0074]圖2是井上監(jiān)測(cè)中心監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0075]圖3是基于3DVR技術(shù)的電牽引采煤機(jī)數(shù)字化模擬平臺(tái)原理圖。
[0076]圖4是電牽引采煤機(jī)數(shù)字化模擬平臺(tái)與數(shù)據(jù)傳輸及系統(tǒng)集成原理圖。
[0077]圖5是電牽引采煤機(jī)數(shù)字化模擬平臺(tái)功能區(qū)協(xié)同原理圖。
[0078]圖6是電牽引采煤機(jī)無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置系統(tǒng)構(gòu)建圖；
【具體實(shí)施方式】
[0079]以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0080]如圖1所示，本發(fā)明專利涉及的電牽引采煤機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)包括采煤機(jī)、無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置、順槽上位機(jī)和井上監(jiān)測(cè)中心。
[0081]上述系統(tǒng)中采煤機(jī)屬于被監(jiān)測(cè)對(duì)象，電壓、電流、溫度、流量、壓力、位姿、振動(dòng)等傳感器以分布式方法布置在采煤機(jī)機(jī)身，構(gòu)成左搖臂監(jiān)測(cè)單元、右搖臂監(jiān)測(cè)單元、高壓控制箱監(jiān)測(cè)單元、振動(dòng)監(jiān)測(cè)単元、機(jī)身外圍監(jiān)測(cè)単元，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)的獲取。
[0082]無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)安裝在采煤機(jī)上的無(wú)線收發(fā)器實(shí)現(xiàn)各路傳感信號(hào)的采集，對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理后將樣本數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)傳送至順槽上位機(jī)。上述系統(tǒng)中無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置包括通訊模塊、信號(hào)采集模塊和信號(hào)處理模塊，通訊模塊實(shí)現(xiàn)與采煤機(jī)和順槽上位機(jī)的實(shí)時(shí)通訊；信號(hào)采集模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)工作狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)采集；信號(hào)處理模塊對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行初歩的處理。
[0083]順槽上位機(jī)包括數(shù)據(jù)分析模塊、圖譜顯示模塊、故障模式數(shù)據(jù)庫(kù)、報(bào)警顯示模塊、處理方案模塊和通訊模塊，數(shù)據(jù)分析模塊利用故障模式數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)對(duì)無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置傳來(lái)的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出振動(dòng)趨勢(shì)圖、頻譜圖、頻譜瀑布圖等圖譜在圖譜顯示模塊進(jìn)行顯示。在報(bào)警模塊中將分析結(jié)果與設(shè)定好的各參數(shù)報(bào)警閾值進(jìn)行比較，判斷是否超限，超限則表明相應(yīng)部件有故障發(fā)生，進(jìn)行報(bào)警信息顯示。處理方案模塊輸出對(duì)報(bào)警信息的處理方案，以便于對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行維護(hù)；通訊模塊實(shí)現(xiàn)與無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置和井上監(jiān)測(cè)中心的實(shí)時(shí)通訊。與此 同時(shí)，順槽上位機(jī)的通訊模塊通過(guò)礦井工業(yè)以太網(wǎng)、安全柵以光纖傳輸?shù)姆绞綄⑾嚓P(guān)信息 傳至井上監(jiān)測(cè)中心。
[0084]上述系統(tǒng)中的井上監(jiān)測(cè)中心包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置、信號(hào)分析模塊、專家系統(tǒng)、采煤機(jī) 數(shù)字模擬平臺(tái)、健康度報(bào)告模塊和通訊模塊，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)順槽上位機(jī)傳輸過(guò)來(lái) 的處理數(shù)據(jù)，以備進(jìn)一步處理，或者存儲(chǔ)處理好的數(shù)據(jù)，以便于向順槽上位機(jī)傳輸指令，并 且采煤機(jī)數(shù)字模擬平臺(tái)會(huì)實(shí)時(shí)地從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置里讀取數(shù)據(jù)，以便于在采煤機(jī)數(shù)字模擬平 臺(tái)里實(shí)時(shí)的顯示采煤機(jī)的工作狀態(tài)；信號(hào)分析模塊可以實(shí)時(shí)的分析所監(jiān)測(cè)到的信號(hào)數(shù)據(jù)， 并且評(píng)價(jià)采煤機(jī)的工作狀態(tài)；專家系統(tǒng)結(jié)合信號(hào)分析模塊分析所得結(jié)果可以給出更全面的 采煤機(jī)故障診斷結(jié)果，并可以做更全面的可靠性分析；采煤機(jī)數(shù)字模擬平臺(tái)利用虛擬現(xiàn)實(shí) 技術(shù)建立了采煤機(jī)遠(yuǎn)程模擬數(shù)字化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)三維虛擬樣機(jī)模型的實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)模擬； 健康度報(bào)告模塊可以根據(jù)信號(hào)分析模塊中所得到的信號(hào)分析結(jié)果實(shí)時(shí)的給出采煤機(jī)健康 度分析報(bào)告，并提供維護(hù)策略；通訊模塊用于和順槽上位機(jī)的實(shí)時(shí)通訊，以便于快速傳輸指 令。
[0085]上述系統(tǒng)中故障模式數(shù)據(jù)庫(kù)包括元件名稱、元件功能、故障模式名稱、故障原 因、故障影響、嚴(yán)酷度類別、故障模式危害度、故障模式風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先序數(shù)和維修策略，為了建 立比較齊全的故障模式數(shù)據(jù)庫(kù)，本發(fā)明充分調(diào)研了影響采煤機(jī)整機(jī)健康監(jiān)測(cè)的各個(gè)方 面的因素，并且提出了 FMECA(Failure Model, Effects and Critically Analysis)和 DFTA(Dynamic Fault Tree Analysis)相結(jié)合的動(dòng)態(tài)混合可靠性分析算法,對(duì)影響采煤機(jī) 整機(jī)健康度的相關(guān)因素進(jìn)行可靠性定性和定量分析，基于可靠性定性和定量分析結(jié)果以及 所調(diào)研的采煤機(jī)整機(jī)健康度影響因素建立了目前國(guó)內(nèi)比較齊全的電牽引采煤機(jī)整機(jī)故障 模式庫(kù)。
[0086]上述系統(tǒng)中提到的動(dòng)態(tài)混合可靠性分析算法由FMECA和DFTA兩種可靠性分析算 法組成，F(xiàn)MECA是分析產(chǎn)品中每一產(chǎn)品所有可能的故障模式及其對(duì)系統(tǒng)可能造成的影響。包 括故障模式分析、故障原因分析、故障影響分析、故障檢測(cè)方法與補(bǔ)償措施分析，并且在在 故障模式影響分析的基礎(chǔ)上對(duì)故障模式進(jìn)行的定性和定量分析，得到包括風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先序數(shù)和 故障模式危害度在內(nèi)的可靠性分析結(jié)果，用來(lái)判斷每種故障模式影響的致命程度有多大， 盡量消除致命度高的故障模式。針對(duì)FMECA的局限性，建立了基于FTA和馬爾科夫模型的 DFTA分析方法，得到故障狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移關(guān)系、轉(zhuǎn)移速率和轉(zhuǎn)移概率，DFTA是以一個(gè)不希 望的產(chǎn)品故障事件(或?yàn)?zāi)難性的產(chǎn)品危險(xiǎn))為分析目標(biāo)，首先通過(guò)自上而下嚴(yán)格的按層次 進(jìn)行故障演繹推理分析，找出故障事件的充要原因，然后計(jì)算它們的發(fā)生概率，最后提出設(shè) 計(jì)改進(jìn)和故障檢測(cè)、維修等措施，以設(shè)法減小危險(xiǎn)事件的發(fā)生概率。
[0087]上述系統(tǒng)中的專家系統(tǒng)是在故障模式數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上建立的，結(jié)合采煤機(jī)整機(jī)復(fù) 雜的工作環(huán)境以及許多復(fù)雜多變的影響因素，提出模糊邏輯和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的可靠性 分析方法，利用模糊邏輯確定相應(yīng)故障等級(jí)的隸屬度，利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)正向和反向推理得 到采煤機(jī)整機(jī)相關(guān)系統(tǒng)的故障狀態(tài)和故障原因，并提出相應(yīng)的維護(hù)策略。
[0088]上述電牽引采煤機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)工作過(guò)程為:評(píng)價(jià)系統(tǒng)進(jìn)行系 統(tǒng)初始化配置，自動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)；評(píng)價(jià)系統(tǒng)完成初始化配置過(guò)程后，實(shí)時(shí)接收電牽引采煤 機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息，包括采煤機(jī)工作電壓、電流、溫度、壓力、流量、位姿、振動(dòng)信息，并將信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)巾槻凵衔粰C(jī)和井上監(jiān)測(cè)中心；對(duì)監(jiān)測(cè)的信息進(jìn)行實(shí)施的評(píng)價(jià)分析，當(dāng)采煤機(jī)工作狀態(tài)異常時(shí)，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，并且采煤機(jī)遠(yuǎn)程模擬數(shù)字化平臺(tái)顯示采煤機(jī)故障部位；采煤機(jī)異常信息歸檔，進(jìn)一歩分析采煤機(jī)狀態(tài)異常信息，產(chǎn)生采煤機(jī)健康度分析報(bào)告，并提出采煤機(jī)維護(hù)策略；維護(hù)人員可以查看健康度報(bào)告、評(píng)價(jià)結(jié)果及相關(guān)的維護(hù)策略，并可在詳細(xì)的數(shù)據(jù)瀏覽界面中查看運(yùn)行圖和評(píng)價(jià)信息圖。
[0089]如圖2所示，本發(fā)明專利基于Labview程序開(kāi)發(fā)環(huán)境軟件建立電牽引采煤機(jī)井上監(jiān)測(cè)中心健康度評(píng)價(jià)專家系統(tǒng)，主要包括以下的模塊:系統(tǒng)模塊、通訊模塊、變量模塊、圖形畫(huà)面模塊、歸檔模塊、故障報(bào)警模塊等。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示，主要實(shí)現(xiàn)功能有:
[0090](I)電牽引采煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)
[0091]監(jiān)測(cè)界面分為主監(jiān)測(cè)界面、電機(jī)和牽引變壓器電流監(jiān)測(cè)、電機(jī)和高速軸溫度監(jiān)測(cè)、噴霧冷卻系統(tǒng)流量和壓カ監(jiān)測(cè)、機(jī)身和搖臂傾角監(jiān)測(cè)、變頻器和牽引電機(jī)監(jiān)測(cè)。主監(jiān)測(cè)界面包括:電機(jī)和牽引變壓器電流最高值顯示、溫度最高值顯示、機(jī)身位置監(jiān)測(cè)、牽引方向和速度。
[0092](2)狀態(tài)參數(shù)上下限和初始化設(shè)定
[0093]需要設(shè)定的固定參數(shù)有機(jī)身尺寸、電機(jī)過(guò)載保護(hù)電流上下限、熱保護(hù)溫度上下限、甲烷濃度上限、變頻器和牽引電機(jī)運(yùn)行參數(shù)等，這些設(shè)定參數(shù)被作為上位機(jī)故障報(bào)警的依據(jù)。
[0094](3)電牽引采煤機(jī)故障報(bào)警顯示
[0095]監(jiān)測(cè)系統(tǒng)故障報(bào)警表按時(shí)間順序顯示故障發(fā)生的位置、故障名和發(fā)生時(shí)刻。在該表中，可記錄存儲(chǔ)故障，供進(jìn)行歷史查詢。
[0096](4)電牽引采煤機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)重要數(shù)據(jù)的歸檔
[0097]如對(duì)傾角、電機(jī)電流、變頻器運(yùn)行和故障信息等進(jìn)行歸檔，可供歷史查詢、顯示趨勢(shì)以及生成電子報(bào)表。
[0098](5)變頻器故障報(bào)警診斷
[0099]高性能變頻器可提供報(bào)警和故障跟蹤功能，可在數(shù)據(jù)庫(kù)中事先將變頻器警告故障信息、產(chǎn)生原因和解決方法存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障，上位機(jī)隨時(shí)顯示原因和解決方法，方便用戶排除故障。
[0100](6)采煤機(jī)健康度綜合評(píng)價(jià)
[0101]基于Labview的電牽引采煤機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供了圖像畫(huà)面模塊，在該界面中可查看各種故障信息，如故障編號(hào)、時(shí)間、危害性報(bào)告、維修信息文本等，并且可以根據(jù)診斷數(shù)據(jù)庫(kù)、專家系統(tǒng)和分析軟件相結(jié)合給出采煤機(jī)健康度報(bào)告。當(dāng)變頻器或牽引電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)超過(guò)規(guī)定范圍時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警模塊就會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信息，即在消息文本中就會(huì)出現(xiàn)響應(yīng)的故障項(xiàng)，提醒操作人員。
[0102]如圖3所示，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)井下工作面電牽引采煤機(jī)工作狀態(tài)的真實(shí)再現(xiàn)，建立了基于3DVR技術(shù)的電牽引采煤機(jī)井上模擬數(shù)字化平臺(tái)。采煤機(jī)無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置實(shí)時(shí)獲取的采煤機(jī)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，同過(guò)根據(jù)制定的OPC通信協(xié)議，OPC server會(huì)實(shí)時(shí)地將狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息提供給采煤機(jī)健康度監(jiān)測(cè)及智能評(píng)價(jià)平臺(tái)，然后通過(guò)EON里Vitool SDK模塊分別將數(shù)據(jù)傳輸?shù)讲シ牌髋c控制平臺(tái)和采煤機(jī)數(shù)字化模擬平臺(tái)，播放器與控制平臺(tái)實(shí)時(shí)的播放所檢測(cè)的狀態(tài)，Vitool SDK模塊信息驅(qū)動(dòng)模擬平臺(tái)里采煤機(jī)做出相應(yīng)的動(dòng)作；同時(shí)根據(jù)得到的采煤機(jī)工作狀態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，借助各種先進(jìn)交互手段，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)的有效控制。
[0103]如圖4所示，本發(fā)明提出了電牽引采煤機(jī)數(shù)字化模擬平臺(tái)與數(shù)據(jù)傳輸及系統(tǒng)集成 方法，在電牽引采煤機(jī)數(shù)字模擬過(guò)程中，其狀態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)本地?zé)o線控制器和工業(yè)以太網(wǎng)傳 輸?shù)骄媳O(jiān)測(cè)中心，并通過(guò)Labview監(jiān)測(cè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)。3DVR采煤機(jī)數(shù)字模擬平臺(tái)通 過(guò)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中的采煤機(jī)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)電牽引采煤機(jī)三維虛擬樣機(jī)模型的實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)模擬，并 可通過(guò)井上監(jiān)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)控制指令的下發(fā)，通過(guò)歸檔數(shù)據(jù)庫(kù)、Labview監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及井上監(jiān) 測(cè)中心，把模擬控制指令傳輸?shù)讲擅簷C(jī)的無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置中，從而實(shí)現(xiàn)電牽引采煤機(jī)數(shù)字化 模擬平臺(tái)與數(shù)據(jù)傳輸及系統(tǒng)集成。
[0104]如圖5所示，本發(fā)明了提出了電牽引采煤機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)各個(gè) 功能區(qū)協(xié)同工作方法，電牽引采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)及控制面板程序?qū)ζ湓L問(wèn)模式可是本地 也可是遠(yuǎn)程，控制面板及電牽引采煤機(jī)虛擬樣機(jī)均運(yùn)行在3DVR平臺(tái)上，井上監(jiān)測(cè)中心遠(yuǎn)程 控制器通過(guò)井下工業(yè)以太網(wǎng)與控制器及無(wú)線數(shù)據(jù)采集器通信，實(shí)現(xiàn)電牽引采煤機(jī)數(shù)據(jù)采集 及控制指令傳輸，向上與Labview系統(tǒng)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)電牽引采煤機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)及模擬控制 指令傳輸。
[0105]電牽引采煤機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)界面可分為4個(gè)功能區(qū):井下電牽 引采煤機(jī)工作狀態(tài)真實(shí)再現(xiàn)區(qū)、工作參數(shù)顯示區(qū)、電牽引采煤機(jī)遠(yuǎn)程模擬控制區(qū)及故障顯 示區(qū)。其中工作參數(shù)顯示區(qū)和遠(yuǎn)程控制區(qū)可基于Labview插件開(kāi)發(fā)其外部程序，可根據(jù)需 要顯示和關(guān)閉。真實(shí)再現(xiàn)區(qū)主要實(shí)現(xiàn)井下電牽引采煤機(jī)的虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景；工作參數(shù)顯示區(qū) 主要顯示電牽引采煤機(jī)位置、左右搖臂高度狀態(tài)、滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)、內(nèi)部關(guān)鍵部位傳動(dòng)狀態(tài)、 油溫、水溫及其他的一些輔助狀態(tài)顯示；遠(yuǎn)程模擬控制區(qū)放置有不同作用的功能按鈕及控 制參數(shù)輸入列表框，實(shí)現(xiàn)各種模擬控制以及檢修、急停和故障報(bào)警等。
[0106]如圖6所示，本發(fā)明了提出了電牽引采煤機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)底層 采煤機(jī)工作狀態(tài)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集的無(wú)線檢測(cè)裝置構(gòu)建方法，無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置的主要作用是從傳 感器獲取相關(guān)的信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理后傳輸給上層處理器，在對(duì)采煤機(jī)各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行信號(hào)采集時(shí)， 本發(fā)明采用同步采集方式，能夠保證狀態(tài)監(jiān)測(cè)的有效性，無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置采用基于以太網(wǎng)的 組網(wǎng)方式。數(shù)據(jù)采集端選用NI cDAQ-9188，數(shù)據(jù)可以通過(guò)有線方式傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集端，傳輸 速度快、比較穩(wěn)定，但安裝不方便；也可以通過(guò)無(wú)線方式如W1-Fi或3G方式傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集 平臺(tái)，傳輸速度相對(duì)較快，傳輸距離遠(yuǎn)，安裝方便。一個(gè)NIcDAQ-9188有8個(gè)插槽，可同時(shí)運(yùn) 行最多8類I/O模塊，可測(cè)量最多256路通道的電子、物理、機(jī)械或聲音信號(hào)，多個(gè)采集設(shè)備 可以以不同的網(wǎng)絡(luò)方式連接數(shù)據(jù)采集端。
[0107]綜上所述，電牽引采煤機(jī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的類型以溫度、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)為主，根 據(jù)不同的被測(cè)參數(shù)所需的采集頻率和精度要求不同選用不同的模塊，根據(jù)需求分析及監(jiān)測(cè) 對(duì)象的特點(diǎn)，對(duì)于振動(dòng)監(jiān)測(cè)采用分辨率較高的NI9234，轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)采用NI9215，溫度監(jiān)測(cè)采 用NI9211，電流監(jiān)測(cè)采用NI9203，本發(fā)明以此處4個(gè)插槽為例，剩余的可留作擴(kuò)展用。
[0108]另外，為了方便工作面工人操作并實(shí)時(shí)掌握采煤機(jī)健康度，為無(wú)線監(jiān)測(cè)站安裝合 適的便攜式PC機(jī)，選用穩(wěn)信PPC-1010-GD全平面工業(yè)平板電腦，該機(jī)型整機(jī)厚度只有45mm， 整機(jī)重量?jī)H1.3Kg，便于攜帶；板載第三代Intel Atom D25501.86GHz嵌入式雙核處理器， 可以滿足信號(hào)實(shí)時(shí)分析的要求；板載DDR32GB，支持CFAST和SSD高速固態(tài)硬盤，可以實(shí)現(xiàn) 大數(shù)據(jù)量監(jiān)測(cè)信號(hào)的存儲(chǔ)；工作溫度為-10?60°C，可承受IOg的沖擊，適合在移動(dòng)和震動(dòng)環(huán)境下連續(xù)工作；提供WIFI/3G等無(wú)線通信方式，支持Windows XP/WIN7/WIN2K/XPE/WES,Linux Fedora9.0等操作系統(tǒng),便于開(kāi)發(fā)。
[0109]本發(fā)明設(shè)計(jì)的電牽引采煤機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)，包括以下步驟:
[0110]首先，進(jìn)行系統(tǒng)的初始化配置，其具體過(guò)程為:運(yùn)行評(píng)價(jià)系統(tǒng)，捜索到數(shù)據(jù)管理模塊并調(diào)用其數(shù)據(jù)初始化接ロ，從而生成與采煤機(jī)數(shù)字化模擬平臺(tái)相關(guān)的配置信息；然后對(duì)生成的配置信息進(jìn)行手工配置；最后在配置窗口中完成運(yùn)行相關(guān)的配置。上述與數(shù)據(jù)管理模塊相關(guān)的信息包括:采煤機(jī)故障模式庫(kù)、專家系統(tǒng)和報(bào)警信號(hào)庫(kù)。上述與采煤機(jī)數(shù)字化模擬平臺(tái)相關(guān)的配置信息包括:模擬平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)目錄和數(shù)據(jù)庫(kù)文件。上述運(yùn)行相關(guān)的配置包括:默認(rèn)規(guī)則的選擇、最大支持的任務(wù)數(shù)和規(guī)則中各個(gè)規(guī)則的分權(quán)配置。
[0111]評(píng)價(jià)系統(tǒng)完成初始化配置過(guò)程后，可以實(shí)時(shí)接收電牽引采煤機(jī)的工作狀態(tài)信息包括采煤機(jī)左搖臂監(jiān)測(cè)單元、右搖臂監(jiān)測(cè)單元、高壓控制箱監(jiān)測(cè)單元、振動(dòng)監(jiān)測(cè)単元、機(jī)身外圍監(jiān)測(cè)単元等實(shí)時(shí)輸出的監(jiān)測(cè)信息，包括采煤機(jī)工作電壓、電流、溫度、壓カ、流量、位姿、振動(dòng)信息，并將信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)巾槻凵衔粰C(jī)和井上監(jiān)測(cè)中心。
[0112]根據(jù)監(jiān)測(cè)裝置采集到的監(jiān)測(cè)信息，監(jiān)測(cè)信號(hào)處理過(guò)程包括兩個(gè)方面:監(jiān)測(cè)信息處理和生成采煤機(jī)健康度報(bào)告。首先進(jìn)行監(jiān)測(cè)信息處理，其具體過(guò)程為:首先，無(wú)線信號(hào)檢測(cè)裝置初歩的信號(hào)處理，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)巾槻凵衔粰C(jī)；其次，順槽上位機(jī)對(duì)無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)進(jìn)ー步分析，得到得出振動(dòng)趨勢(shì)圖、頻譜圖、頻譜瀑布圖。將分析結(jié)果與設(shè)定好的各參數(shù)報(bào)警閾值進(jìn)行比較，判斷是否超限，超限則表明相應(yīng)部件有故障發(fā)生，進(jìn)行報(bào)警信息顯示。與此同時(shí)，順槽上位機(jī)的通訊模塊通過(guò)礦井エ業(yè)以太網(wǎng)、安全柵以光纖傳輸?shù)姆绞綄⑾嚓P(guān)信息傳至井上監(jiān)測(cè)中心；最后，井上監(jiān)測(cè)中心采用更全面的分析方法，充分利用各種信號(hào)分析手段、全面的故障數(shù)據(jù)庫(kù)及專家系統(tǒng)對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行故障診斷及可靠性分析；并且井上監(jiān)測(cè)中心的采煤機(jī)遠(yuǎn)程模擬數(shù)字化平臺(tái)可以實(shí)時(shí)的顯示采煤機(jī)的工作狀態(tài)，包括采煤機(jī)位姿、機(jī)身振動(dòng)程度、搖臂切割角度等，一旦采煤機(jī)發(fā)生故障，相關(guān)故障部位就會(huì)實(shí)時(shí)的顯示出來(lái)，方便井上監(jiān)測(cè)人員遠(yuǎn)程監(jiān)控。然后生成采煤機(jī)健康度分析報(bào)告分析，其具體過(guò)程為:首先，無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置對(duì)采集的原始信號(hào)進(jìn)行初歩的分析，生成初歩的信號(hào)處理結(jié)果，判斷采煤機(jī)的工作狀態(tài)；其次，順槽上位機(jī)對(duì)采集信息作進(jìn)ー步的全面分析，根據(jù)故障模式哭產(chǎn)生報(bào)警信息，生成采煤機(jī)當(dāng)前故障信息，提出現(xiàn)場(chǎng)處理方案，快速排出采煤機(jī)故障，并且處理結(jié)果傳輸?shù)骄媳O(jiān)測(cè)中心；最后，井上監(jiān)測(cè)中心進(jìn)行更加全面的采煤機(jī)工作狀態(tài)分祈，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)和專家系統(tǒng)生成更全面的健康度分析報(bào)告，并結(jié)合采煤機(jī)數(shù)字化模擬平臺(tái)顯示的采煤機(jī)工作狀態(tài)，提出更加全面的維護(hù)策略，將維護(hù)指令傳輸?shù)巾槻凵衔粰C(jī)和采煤機(jī)，給維護(hù)人員提供更加詳細(xì)的維護(hù)方案。
[0113]應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電牽引采煤機(jī)健康度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于，包括采煤機(jī)、無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置、順槽上位機(jī)和井上監(jiān)測(cè)中心；所述系統(tǒng)中采煤機(jī)屬于被監(jiān)測(cè)對(duì)象，包括電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、壓力傳感器、位姿傳感器、振動(dòng)傳感器在內(nèi)的傳感器以分布式方法布置在采煤機(jī)機(jī)身，構(gòu)成左搖臂監(jiān)測(cè)單元、右搖臂監(jiān)測(cè)單元、高壓控制箱監(jiān)測(cè)單元、振動(dòng)監(jiān)測(cè)單元、機(jī)身外圍監(jiān)測(cè)單元，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)的獲?。凰鰺o(wú)線監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)安裝在采煤機(jī)上的無(wú)線收發(fā)器實(shí)現(xiàn)各路傳感信號(hào)的采集，對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理后將樣本數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)傳送至順槽上位機(jī)；所述無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置包括通訊模塊、信號(hào)采集模塊和信號(hào)處理模塊，通訊模塊實(shí)現(xiàn)與采煤機(jī)和順槽上位機(jī)的實(shí)時(shí)通訊；信號(hào)采集模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)工作狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)采集；信號(hào)處理模塊對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行初步的處理；所述順槽上位機(jī)包括數(shù)據(jù)分析模塊、圖譜顯示模塊、故障模式數(shù)據(jù)庫(kù)、報(bào)警顯示模塊、 處理方案模塊和通訊模塊，數(shù)據(jù)分析模塊利用故障模式數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)對(duì)無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置傳來(lái)的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出振動(dòng)趨勢(shì)圖、頻譜圖、頻譜瀑布圖等圖譜在圖譜顯示模塊進(jìn)行顯示； 在報(bào)警模塊中將分析結(jié)果與設(shè)定好的各參數(shù)報(bào)警閾值進(jìn)行比較，判斷是否超限，超限則表明相應(yīng)部件有故障發(fā)生，進(jìn)行報(bào)警信息顯示；處理方案模塊輸出對(duì)報(bào)警信息的處理方案，以便于對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行維護(hù)；通訊模塊實(shí)現(xiàn)與無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置和井上監(jiān)測(cè)中心的實(shí)時(shí)通訊。與此同時(shí)，順槽上位機(jī)的通訊模塊通過(guò)礦井工業(yè)以太網(wǎng)、安全柵以光纖傳輸?shù)姆绞綄⑾嚓P(guān)信息傳至井上監(jiān)測(cè)中心；所述井上監(jiān)測(cè)中心包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置、信號(hào)分析模塊、專家系統(tǒng)、采煤機(jī)數(shù)字模擬平臺(tái)、健康度報(bào)告模塊和通訊模塊，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)順槽上位機(jī)傳輸過(guò)來(lái)的處理數(shù)據(jù)， 以備進(jìn)一步處理，或者存儲(chǔ)處理好的數(shù)據(jù)，以便于向順槽上位機(jī)傳輸指令，并且采煤機(jī)數(shù)字模擬平臺(tái)會(huì)實(shí)時(shí)地從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置里讀取數(shù)據(jù)，以便于在采煤機(jī)數(shù)字模擬平臺(tái)里實(shí)時(shí)的顯示采煤機(jī)的工作狀態(tài)；信號(hào)分析模塊可以實(shí)時(shí)的分析所監(jiān)測(cè)到的信號(hào)數(shù)據(jù)，并且評(píng)價(jià)采煤機(jī)的工作狀態(tài)；專家系統(tǒng)結(jié)合信號(hào)分析模塊分析所得結(jié)果可以給出更全面的采煤機(jī)故障診斷結(jié)果，并可以做更全面的可靠性分析；采煤機(jī)數(shù)字模擬平臺(tái)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立了采煤機(jī)遠(yuǎn)程模擬數(shù)字化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)三維虛擬樣機(jī)模型的實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)模擬；健康度報(bào)告模塊可以根據(jù)信號(hào)分析模塊中所得到的信號(hào)分析結(jié)果實(shí)時(shí)的給出采煤機(jī)健康度分析報(bào)告，并提供維護(hù)策略；通訊模塊用于和順槽上位機(jī)的實(shí)時(shí)通訊，以便于快速傳輸指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于，所述故障模式數(shù)據(jù)庫(kù)包括元件名稱、元件功能、故障模式名稱、故障原因、故障影響、嚴(yán)酷度類別、故障模式危害度、故障模式風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先序數(shù)和維修策略。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于，所述專家系統(tǒng)是在故障模式數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上建立的，結(jié)合采煤機(jī)整機(jī)復(fù)雜的工作環(huán)境以及許多復(fù)雜多變 的影響因素，提出模糊邏輯和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的可靠性分析方法，利用模糊邏輯確定相應(yīng)故障等級(jí)的隸屬度，利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)正向和反向推理得到采煤機(jī)整機(jī)相關(guān)系統(tǒng)的故障狀態(tài)和故障原因，并提出相應(yīng)的維護(hù)策略。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)方法，其特征在于， 包括以下步驟:(I)首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化配置；(2)系統(tǒng)完成初始化配置過(guò)程后，實(shí)時(shí)接收電牽引采煤機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息； (3)對(duì)監(jiān)測(cè)的信息進(jìn)行實(shí)施的評(píng)價(jià)分析，當(dāng)采煤機(jī)工作狀態(tài)異常時(shí)，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，并且采煤機(jī)遠(yuǎn)程模擬數(shù)字化平臺(tái)顯示采煤機(jī)故障部位； (4)采煤機(jī)異常信息歸檔，進(jìn)一歩分析采煤機(jī)狀態(tài)異常信息，產(chǎn)生采煤機(jī)健康度分析報(bào)告，并提出采煤機(jī)維護(hù)策略。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中系統(tǒng)的初始化配置包括: (a)首先運(yùn)行系統(tǒng)，捜索到數(shù)據(jù)管理模塊并調(diào)用其數(shù)據(jù)初始化接ロ，從而生成與采煤機(jī)數(shù)字化模擬平臺(tái)相關(guān)的配置信息； (b)然后對(duì)生成的配置信息進(jìn)行手工配置； (C)最后在配置窗口中完成運(yùn)行相關(guān)的配置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，實(shí)時(shí)接收電牽引采煤機(jī)的工作狀態(tài)信息包括采煤機(jī)左搖臂監(jiān)測(cè)單元、右搖臂監(jiān)測(cè)單元、高壓控制箱監(jiān)測(cè)單元、振動(dòng)監(jiān)測(cè)單元、機(jī)身外圍監(jiān)測(cè)単元等實(shí)時(shí)輸出的監(jiān)測(cè)信息，包括采煤機(jī)工作電壓、電流、溫度、壓力、流量、位姿、振動(dòng)信息，并將信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)巾槻凵衔粰C(jī)和井上監(jiān)測(cè)中心。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中，監(jiān)測(cè)信號(hào)分析過(guò)程為: (a)無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置 初歩的信號(hào)處理，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)巾槻凵衔粰C(jī)； (b)順槽上位機(jī)對(duì)無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)進(jìn)ー步分析，得到得出振動(dòng)趨勢(shì)圖、頻譜圖、頻譜瀑布圖；將分析結(jié)果與設(shè)定好的各參數(shù)報(bào)警閾值進(jìn)行比較，判斷是否超限，超限則表明相應(yīng)部件有故障發(fā)生，進(jìn)行報(bào)警信息顯示；與此同時(shí)，順槽上位機(jī)的通訊模塊通過(guò)礦井エ業(yè)以太網(wǎng)、安全柵以光纖傳輸?shù)姆绞綄⑾嚓P(guān)信息傳至井上監(jiān)測(cè)中心； (C)井上監(jiān)測(cè)中心采用更全面的分析方法，充分利用各種信號(hào)分析手段、全面的故障數(shù)據(jù)庫(kù)及專家系統(tǒng)對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行故障診斷及可靠性分析；并且井上監(jiān)測(cè)中心的采煤機(jī)遠(yuǎn)程模擬數(shù)字化平臺(tái)可以實(shí)時(shí)的顯示采煤機(jī)的工作狀態(tài)，包括采煤機(jī)位姿、機(jī)身振動(dòng)程度、搖臂切割角度等，一旦采煤機(jī)發(fā)生故障，相關(guān)故障部位就會(huì)實(shí)時(shí)的顯示出來(lái)，方便井上監(jiān)測(cè)人員遠(yuǎn)程監(jiān)控。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中，采煤機(jī)健康度分析報(bào)告主要包括: (a)無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置對(duì)采集的原始信號(hào)進(jìn)行初歩的分析，生成初歩的信號(hào)處理結(jié)果，判斷采煤機(jī)的工作狀態(tài)； (b)順槽上位機(jī)對(duì)采集信息作進(jìn)ー步的全面分析，根據(jù)故障模式庫(kù)產(chǎn)生報(bào)警信息，生成采煤機(jī)健康度分析報(bào)告，提出現(xiàn)場(chǎng)處理方案，快速排出采煤機(jī)故障，并且處理結(jié)果傳輸?shù)骄媳O(jiān)測(cè)中心； (C)井上監(jiān)測(cè)中心進(jìn)行更加全面的采煤機(jī)工作狀態(tài)分析，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)和專家系統(tǒng)生成更全面的健康度分析報(bào)告，并結(jié)合采煤機(jī)數(shù)字化模擬平臺(tái)顯示的采煤機(jī)工作狀態(tài)，提出更加全面的維護(hù)策略，將維護(hù)指令傳輸?shù)巾槻凵衔粰C(jī)和采煤機(jī)，給維護(hù)人員提供更加詳細(xì)的維護(hù)方案。
【文檔編號(hào)】E21C35/04GK103527194SQ201310481513
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月15日
【發(fā)明者】程剛, 宣嘯, 許金龍, 山顯雷, 劉后廣, 趙長(zhǎng)青 申請(qǐng)人:淮北礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司