CN112193727A - 基于多传感融合的刮板输送机健康管理系统及运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于综采自动化技术领域，具体涉及一种基于多传感融合的刮板输送机健康管理系统及运行方法，包括传感器数据采集模块、多传感融合模块、健康监测模块、健康评估模块、健康预测模块和自适应控制模块，位于综采工作面上的传感器采集刮板输送机和采煤机的运行数据，通过Ethernet网络将数据传送到顺槽或地面控制中心。此时，多传感融合模块会对数据进行融合处理，并且与健康特征信息进行对比。然后健康评估和健康预测模块会对其做出综合评价和预测，如果刮板输送机处于“带病”或“亚健康”，则自适应控制模块会对其进行调整，从而使刮板输送机达到健康状态。本设计可以及时发现其“亚健康”和“带病”运行状态，从而及时做出调整，使其保持健康运行。
Description
技术领域
本发明属于综采自动化技术领域，具体涉及一种基于多传感融合的刮板输送机健康管理系统及运行方法。
背景技术
刮板输送机、采煤机和液压支架是综采工作面的主要工作装备，合称“三机配套”。其中刮板输送机主要用于将原煤运出工作面，并且为采煤机提供运行轨道。
由于采煤作业难度大、井下环境复杂（噪声大、粉尘多、阴暗潮湿等）、采煤装备控制难度大，因此煤矿开采是一种高危行业。为了解决这一问题，“少人化”、“无人化”开采应运而生，即在地面调度中心或者顺槽控制中心来控制采煤的作业内容。刮板输送机的远程自适应控制则是其中的重要组成部分。
然而，由于采煤量的随机性会导致负载过大、断链、能耗高、频繁地落煤冲击导致设备磨损等。同时，采煤机截割煤量并不均匀，会出现局部落煤量过大或者存在“大马拉小车”的情况；此外，运载时也可能出现片帮导致“压溜”超载现象。以上结果均会使刮板输送机频繁启停，严重影响其使用寿命。
传统上，对于刮板输送机的健康状态主要由司机师傅根据现场经验判断，如是否需要开机启停、负载大小、摩擦磨损等。处于“病态”状态下的刮板输送机工人很容易识别，问题是刮板输送机在大部分情况下是处于“亚健康”状态，并且难以识别，这对于刮板输送机的健康影响同样很大。同时，目前监测刮板输送机健康信息的传感器指标过于单一，由于现场环境的复杂性，仅根据一种传感器不能全面衡量其健康状态，尤其对于亚健康状态的识别。如果可以准确识别其亚健康状态并及时调整，便可以大大增加刮板输送机的使用寿命和运行效率，从根本上解决问题。因此，刮板输送机健康管理系统具有重要的意义。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种基于多传感融合的刮板输送机健康管理系统及运行方法，可以增大监测效率和调速效果，还可以降低伤亡。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种基于多传感融合的刮板输送机健康管理系统，包括传感器数据采集模块、多传感融合模块、健康监测模块、健康评估模块、健康预测模块和自适应控制模块；
所述传感器数据采集模块位于采煤工作面，传感器数据采集模块包括采煤机传感器数据采集以及位于刮板输送机上的压力传感器、张紧力传感器、温度传感器、料堵传感器和电流传感器的数据采集；传感器数据采集模块通过安装在采煤机和刮板输送机上的传感器获取运行状态数据，并将获取的运行状态数据发送至所述多传感融合模块；
所述多传感融合模块对接收到的运行状态数据进行融合处理；所述健康监测模块实时对运行状态数据进行监测；
所述健康评估模块和所述健康预测模块会根据监测到的运行状态数据对刮板输送机的状态做出综合评价和预测，如果刮板输送机处于“带病”或“亚健康”，则自适应控制模块会对其进行调整，从而使刮板输送机达到健康状态。
进一步地，所述多传感融合模块位于顺槽或地面控制中心，传感器数据采集模块通过Ethernet网络将运行状态数据发送到所述多传感融合模块。
进一步地，所述采煤机传感器数据采集安装在采煤机上；所述压力传感器安装于刮板输送机的中部槽内；所述张紧力传感器安装于刮板输送机链轮上；所述温度传感器和所述料堵传感器均安装于刮板输送机机头机尾控制器上；所述电流传感器安装于刮板输送机组合开关内；所有的传感器均采用隔爆兼本安型。
本发明还提供了一种基于上述任意一项多传感融合的刮板输送机健康管理系统的运行方法，包括以下步骤：
A.传感器数据采集模块通过采煤工作面的各个传感器获取刮板输送机的运行状态数据，并将获取的信息发送到多传感融合模块；
B.多传感融合模块统筹各个运行状态数据信息，对运行状态数据进行融合处理；
C.健康监测模块对运行状态数据进行实时监测；
D.健康评估模块根据监测的运行状态数据与健康特征信息进行对比，同时做出健康评估，如果评估结果是刮板输送机处于健康状态，则进入健康预测模块；如果评估的结果是“带病”或“亚健康”状态，则自适应控制模块会对刮板输送机进行调整控制；返回步骤C；
E.健康评估模块判断刮板输送机的运行状态为健康，则健康预测模块需要对其后续运行状态进行预测，如果预测为健康，则停止；如果预测为“带病”或“亚健康”状态，则仍然返回到自适应控制模块，实时调整状态；返回步骤C。
进一步地，步骤D和步骤E中，位于顺槽或地面控制中心的工作人员会根据人机交互界面实时监测，必要时可以通过远程操作进行干预处理。
与传统的健康管理方式相比，本申请可以检测和修复刮板输送机的“带病”和“亚健康”运行状态。安装在采煤机和刮板输送机上的传感器可以采集相关运行数据，然后通过Ethernet网络发送到多传感融合模块，多传感融合模块统筹各个数据信息。健康监测模块实时对数据进行监测。此外，健康评估模块会根据监测数据与健康特征信息进行对比，同时做出健康评估。如果评估的结果是健康状态，则健康预测模块会对接下来的数据进行健康预测，为后续工作做准备。如果评估的结果是“带病”和“亚健康”状态，自适应控制模块会对其进行调整，如果严重甚至会进行人工干预。接下来，如果健康评估模块对其评判结果为健康，健康预测模块会对其进行预测处理。如果预测的结果是“健康”，则结束处理。如果预测的结果是“带病”和“亚健康”状态，则自适应控制模块需要进行调整，重新进行数据监测。位于顺槽或地面控制中心的工作人员会根据人机交互界面实时监测，必要时可以通过远程操作进行干预处理。
附图说明
图1是本发明的刮板输送机健康管理流程图；
图2是本发明的刮板输送机健康管理原理图。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1和图2所示，一种基于多传感融合的刮板输送机健康管理系统，包括传感器数据采集模块、多传感融合模块、健康监测模块、健康评估模块、健康预测模块和自适应控制模块；采煤机和刮板输送机位于综采工作面上，传感器数据采集模块包括采煤机传感器数据采集以及位于刮板输送机上的压力传感器、张紧力传感器、温度传感器、料堵传感器和电流传感器的数据采集；采煤机各类传感器安装在采煤机上，这些传感器用于监测采煤机的运行状态，刮板输送机则根据采煤机的运行状态调整自身的运行速度。如采煤机截割速度快，则导致煤量增加，此时刮板输送机要适当加快运行速度，若采煤机截割速度慢，则需降低刮板输送机运行速度，两者协同配合工作。
压力传感器位于刮板输送机中部槽，主要是检测中部槽的健康状态，同时可以检测局部煤量是否过大，然后传送给顺槽或地面。
张力传感器位于刮板输送机链轮，用于检测刮板链的松紧程度。
温度传感器和料堵传感器安装于刮板输送机的机头机尾位置。温度传感器用于检测电动机温度。
料堵传感器用于检测传输煤量，这对于刮板输送机运行速度有重要的参考意义。
电流传感器安装在刮板输送机的组合开关处，用于检测负载量，如果负载电流过大，则要加快刮板输送机运行速度，同时降低采煤机截割速度，反之，则要降低刮板输送机运行速度，增加采煤机截割速度。
上述所有的传感器均采用隔爆兼本安型。
传感器数据采集模块通过安装在采煤机和刮板输送机上的传感器获取运行状态数据，并将获取的运行状态数据发送至所述多传感融合模块；
所述多传感融合模块位于顺槽或地面控制中心，传感器数据采集模块通过Ethernet网络将运行状态数据发送到所述多传感融合模块，多传感融合模块对接收到的运行状态数据进行融合处理；同时健康监测模块对多传感融合模块上的运行状态数据进行实时监测。
所述健康评估模块和所述健康预测模块会根据监测到的运行状态数据对刮板输送机的状态做出综合评价和预测，如果刮板输送机处于“带病”或“亚健康”，则自适应控制模块会对其进行调整，从而使刮板输送机达到健康状态。
如图1和图2所示，本发明还提供了一种基于上述任意一项多传感融合的刮板输送机健康管理系统的运行方法，包括以下步骤：
A.传感器数据采集模块通过采煤工作面的各个传感器获取刮板输送机的运行状态数据，并将获取的信息发送到多传感融合模块，具体地，传感器数据采集模块通过Ethernet网络将收集到的运行状态数据发送到多传感融合模块；
B.多传感融合模块统筹各个运行状态数据信息，对运行状态数据进行融合处理；
C.健康监测模块对多传感融合模块上的运行状态数据进行实时监测；
D.健康评估模块根据监测的运行状态数据与健康特征信息进行对比，同时做出健康评估，如果评估结果是刮板输送机处于健康状态，则进入健康预测模块；如果评估的结果是“带病”或“亚健康”状态，则自适应控制模块会对刮板输送机进行调整控制；返回步骤C；
E.健康评估模块判断刮板输送机的运行状态为健康，则健康预测模块需要对其后续运行状态进行预测，如果预测为健康，则停止；如果预测为“带病”或“亚健康”状态，则仍然返回到自适应控制模块，实时调整状态；返回步骤C。
步骤D和步骤E中，位于顺槽或地面控制中心的工作人员会根据人机交互界面实时监测，如果情况比较严重，工作人员将通过远程操作进行干预处理。
Claims (5)
1.一种基于多传感融合的刮板输送机健康管理系统，其特征在于：包括传感器数据采集模块、多传感融合模块、健康监测模块、健康评估模块、健康预测模块和自适应控制模块；
所述传感器数据采集模块位于采煤工作面，传感器数据采集模块包括采煤机传感器数据采集以及位于刮板输送机上的压力传感器、张紧力传感器、温度传感器、料堵传感器和电流传感器的数据采集；传感器数据采集模块通过安装在采煤机和刮板输送机上的传感器获取运行状态数据，并将获取的运行状态数据发送至所述多传感融合模块；
所述多传感融合模块对接收到的运行状态数据进行融合处理；所述健康监测模块实时对运行状态数据进行监测；
所述健康评估模块和所述健康预测模块会根据监测到的运行状态数据对刮板输送机的状态做出综合评价和预测，如果刮板输送机处于“带病”或“亚健康”，则自适应控制模块会对其进行调整，从而使刮板输送机达到健康状态。
2.根据权利要求1所述的基于多传感融合的刮板输送机健康管理系统，其特征在于：所述多传感融合模块位于顺槽或地面控制中心，传感器数据采集模块通过Ethernet网络将运行状态数据发送到所述多传感融合模块。
3.根据权利要求1所述的基于多传感融合的刮板输送机健康管理系统，其特征在于：所述采煤机传感器数据采集安装在采煤机上；所述压力传感器安装于刮板输送机的中部槽内；所述张紧力传感器安装于刮板输送机链轮上；所述温度传感器和所述料堵传感器均安装于刮板输送机机头机尾控制器上；所述电流传感器安装于刮板输送机组合开关内；所有的传感器均采用隔爆兼本安型。
4.一种基于权利要求1~3任意一项多传感融合的刮板输送机健康管理系统的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.传感器数据采集模块通过采煤工作面的各个传感器获取刮板输送机的运行状态数据，并将获取的信息发送到多传感融合模块；
B.多传感融合模块统筹各个运行状态数据信息，对运行状态数据进行融合处理；
C.健康监测模块对运行状态数据进行实时监测；
D.健康评估模块根据监测的运行状态数据与健康特征信息进行对比，同时做出健康评估，如果评估结果是刮板输送机处于健康状态，则进入健康预测模块；如果评估的结果是“带病”或“亚健康”状态，则自适应控制模块会对刮板输送机进行调整控制；返回步骤C；
E.健康评估模块判断刮板输送机的运行状态为健康，则健康预测模块需要对其后续运行状态进行预测，如果预测为健康，则停止；如果预测为“带病”或“亚健康”状态，则仍然返回到自适应控制模块，实时调整状态；返回步骤C。
5.根据权利要求4所述的基于多传感融合的刮板输送机健康管理系统的运行方法，其特征在于：步骤D和步骤E中，位于顺槽或地面控制中心的工作人员会根据人机交互界面实时监测，必要时可以通过远程操作进行干预处理。
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