CN115121072A - 一种矿用除尘器的过滤格栅更换确定方法及系统 - Google Patents

一种矿用除尘器的过滤格栅更换确定方法及系统 Download PDF

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CN115121072A CN202211059011.8A CN202211059011A CN115121072A CN 115121072 A CN115121072 A CN 115121072A CN 202211059011 A CN202211059011 A CN 202211059011A CN 115121072 A CN115121072 A CN 115121072A
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Abstract

本发明涉及分离技术领域，具体涉及一种矿用除尘器的过滤格栅更换确定方法及系统，包括：根据待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段内每个时刻的风机功率、风机风速、过滤单元内部光照强度以及过滤单元压力数值，确定待监测矿用除尘器的风机状态，当待监测矿用除尘器的风机状态为低效时，根据通风效率评价指标、每个时刻的过滤单元内部光照强度和过滤单元压力数值，确定待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率；预测待监测矿用除尘器工作时未来的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率，判断待监测矿用除尘器是否更换过滤格栅。本发明利用分离相关技术，确保了更换阻塞过滤格栅的及时性。

Description

一种矿用除尘器的过滤格栅更换确定方法及系统
技术领域
本发明涉及分离技术领域，具体涉及一种矿用除尘器的过滤格栅更换确定方法及系统。
背景技术
矿石在开采和粉碎加工过程中都会产生大量的灰尘，工人长时间工作在充满灰尘的环境下容易引起呼吸道疾病，所以在矿石开采区域和加工车间内部都需要设置除尘器。由于矿业产生的灰尘量巨大，并且除尘器工作时间长，所以需要经常对除尘器的过滤格栅进行清理更换，防止除尘器的过滤格栅被灰尘堵塞。通常情况下除尘器的过滤格栅完全依赖人工检查更换，该方法不仅费时费力，而且不能保证阻塞过滤格栅更换的及时性，若除尘器的过滤格栅堵塞清理更换不及时，矿用除尘器风机的通风效率会下降，进而影响整个矿石加工生产线的工作。
发明内容
为了解决上述现有更换阻塞过滤格栅不及时的问题，本发明的目的在于提供一种矿用除尘器的过滤格栅更换确定方法及系统。
本发明提供了一种矿用除尘器的过滤格栅更换确定方法，包括以下步骤：
实时获取待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段内每个时刻的风机功率、风机风速、过滤单元内部光照强度以及过滤单元压力数值，并根据每个时刻的风机功率和风机风速，确定当前的N个设定时段内每个时刻对应的实时二维通风向量；
获取单个设定时段内每个时刻对应的标准二维通风向量，并根据单个设定时段内每个时刻对应的标准二维通风向量和当前的N个设定时段内每个时刻对应的实时二维通风向量，确定当前的N个设定时段对应的通风效率评价指标；
根据当前的N个设定时段对应的通风效率评价指标，确定待监测矿用除尘器的风机状态，当待监测矿用除尘器的风机状态为低效时，根据当前的N个设定时段对应的通风效率评价指标、当前的N个设定时段内每个时刻的过滤单元内部光照强度和过滤单元压力数值，确定待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率；
根据待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率，确定待监测矿用除尘器工作时未来的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率，进而判断待监测矿用除尘器是否更换过滤格栅。
进一步的，确定当前的N个设定时段对应的通风效率评价指标的步骤包括：
根据单个设定时段内每个时刻对应的标准二维通风向量和当前的N个设定时段内每个时刻对应的实时二维通风向量，确定当前的N个设定时段内任意一个时刻对应的实时二维通风向量与单个设定时段内各个时刻对应的标准二维通风向量的匹配程度指标，进而确定当前的N个设定时段内每个时刻对应的最佳匹配程度指标；
根据当前的N个设定时段内每个时刻对应的最佳匹配程度指标，确定当前的N个设定时段对应的最佳匹配程度指标累加和，将最佳匹配程度指标累加和作为设定时段对应的通风效率评价指标。
进一步的，确定当前的N个设定时段内任意一个时刻对应的实时二维通风向量与单个设定时段内各个时刻对应的标准二维通风向量的匹配程度指标的计算公式为：
Figure 299595DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为当前的N个设定时段内第j个时刻对应的实时二维通风向量与单个设定时段内第i个时刻对应的标准二维通风向量的匹配程度指标，
Figure 411164DEST_PATH_IMAGE004
为待监测矿用除尘器当前的第j个设定时段内第n个时刻对应的实时二维通风向量，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为待监测矿用除尘器的单个设定时段内第i个时刻对应的标准二维通风向量，
Figure 862742DEST_PATH_IMAGE006
为求相似性函数，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为对*求向量模长。
进一步的，确定待监测矿用除尘器的风机状态的步骤包括：
根据待监测矿用除尘器当前的N个设定时段对应的通风效率评价指标，确定待监测矿用除尘器当前的N个设定时段对应的子风机状态指标，进而确定待监测矿用除尘器对应的风机状态指标；
若待监测矿用除尘器对应的风机状态指标大于预设风机状态指标，则判定当前的待监测矿用除尘器的风机状态为低效状态，否则，判定当前的待监测矿用除尘器的风机状态为高效状态。
进一步的，确定待监测矿用除尘器对应的风机状态指标的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE009
Figure DEST_PATH_IMAGE011
其中，y为待监测矿用除尘器对应的风机状态指标，
Figure 214396DEST_PATH_IMAGE012
为待监测矿用除尘器当前的第n个设定时段对应的子风机状态指标，N为待监测矿用除尘器的设定时段的数目，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
为待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段对应的通风效率评价指标，
Figure 569286DEST_PATH_IMAGE014
为待监测矿用除尘器的通风效率评价指标阈值。
进一步的，确定待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率的步骤包括：
根据当前的N个设定时段内每个时刻的过滤单元内部光照强度，确定当前的N个设定时段对应的光照强度稳定性指标；
根据当前的N个设定时段内每个时刻的过滤单元压力数值，确定当前的N个设定时段对应的过滤单元压力稳定性指标；
根据当前的N个设定时段对应的光照强度稳定性指标、过滤单元压力稳定性指标以及通风效率评价指标，确定待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率。
进一步的，确定待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率的计算公式为：
Figure 973460DEST_PATH_IMAGE016
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE017
为待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段对应的过滤格栅净化效率，
Figure 679379DEST_PATH_IMAGE018
为待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段对应的通风效率评价指标，
Figure DEST_PATH_IMAGE019
为待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段对应的光照强度稳定性指标，
Figure 236655DEST_PATH_IMAGE020
为待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段对应的过滤单元压力稳定性指标，
Figure DEST_PATH_IMAGE021
为待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段内每个时刻的过滤单元内部光照强度与标准强度光照的比值构成的序列，
Figure 413428DEST_PATH_IMAGE022
为待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段内每个时刻的过滤单元压力数值构成的序列，
Figure DEST_PATH_IMAGE023
为待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段内最后一时刻的过滤单元压力数值，
Figure 162072DEST_PATH_IMAGE024
为求方差函数，
Figure DEST_PATH_IMAGE025
为求反正切函数。
进一步的，确定待监测矿用除尘器工作时未来的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率的步骤包括：
将待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率输入到预先构建并训练好的净化效率预测网络中，所述净化效率预测网络输出待监测矿用除尘器工作时未来的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率。
进一步的，进而判断待监测矿用除尘器是否更换过滤格栅的步骤包括：
当待监测矿用除尘器工作时未来的任意一个设定时段对应的过滤格栅净化效率小于过滤格栅净化效率阈值时，确定待监测矿用除尘器的当前时刻与未来的该设定时段的间隔时长，若该间隔时长小于预设间隔时长，则判定待监测矿用除尘器需要更换过滤格栅，若该间隔时长不小于预设间隔时长，则判定待监测矿用除尘器不需要更换过滤格栅。
本发明还提供了一种矿用除尘器的过滤格栅更换确定系统，包括处理器和存储器，所述处理器用于处理存储在所述存储器中的指令，以实现一种矿用除尘器的过滤格栅更换确定方法。
本发明具有如下有益效果：
实时获取待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段内每个时刻的风机功率、风机风速、过滤单元内部光照强度以及过滤单元压力数值，确定当前的N个设定时段对应的通风效率评价指标。各个设定时段对应的通风效率评价指标能够更好地实时表征待监测矿用除尘器风机的工作状态，通过每个时刻的数据信息能够得到每个设定时段对应的更准确的通风效率评价指标；根据当前的N个设定时段对应的通风效率评价指标、当前的N个设定时段内每个时刻的过滤单元内部光照强度和过滤单元压力数值，确定当前的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率。在确定过滤格栅净化效率时，本发明从过滤格栅发生阻塞的各个影响因素出发，从而得到更精准的过滤格栅净化效率，进而保证了更换阻塞过滤格栅的及时性。由于本发明基于各种类型的实时数据，利用分离相关技术，来确定多个设定时段对应的过滤格栅净化效率，进而判断是否更换过滤格栅，相比人工经验更换阻塞过滤格栅，本发明明显提高了更换阻塞过滤格栅的及时性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明一种矿用除尘器的过滤格栅更换确定方法的流程图；
图2为本发明实施例中的矿用除尘器工作原理的示意图。
具体实施方式
为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的技术方案的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一个实施例。此外，一个或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
本实施例从矿用除尘器的风机功率、风机风速、光照强度以及压力数值的角度出发，得到矿用除尘器对应的过滤格栅净化效率，并利用神经网络预测的方法确定未来设定时段的过滤格栅净化效率，根据未来设定时段的过滤格栅净化效率，判断矿用除尘器的过滤栅格是否发生堵塞及是否需要更换过滤栅格，其确保了更换阻塞过滤栅格的及时性，大大降低了人工参与，同时也减少了矿用除尘器低效运行时间。
基于上述分析，本实施例提供了一种矿用除尘器的过滤格栅更换确定方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：
（1）实时获取待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段内每个时刻的风机功率、风机风速、过滤单元内部光照强度以及过滤单元压力数值，并根据每个时刻的风机功率和风机风速，确定当前的N个设定时段内每个时刻对应的实时二维通风向量，其步骤包括：
（1-1）实时获取待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段内每个时刻的风机功率、风机风速、过滤单元内部光照强度以及过滤单元压力数值，其步骤包括：
（1-1-1）实时获取待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段内每个时刻的风机功率。
需要说明的是，风机功率的大小直接影响到除尘机风速的快慢，当矿用除尘器风机的过滤单元处于高效运转状态时，过滤格栅的阻塞较小，风机功率和风机风速的关系处于一个稳定相关的状态，但当矿用除尘器风机的过滤单元处于低效运转状态时，过滤格栅的阻塞较大，风机功率和风机风速的关系处于一个不稳定相关的状态。
在本实施例中，当待监测矿用除尘器工作时，直接从电机上读取当前的N个设定时段内每个时刻的风机功率数据，设定时段设置为10分钟，也就是实时从电机上读取N个10分钟内每秒对应的电机功率，记为p。本实施例将N设置为5，实施者可根据具体实际情况确定N的大小。
（1-1-2）实时获取待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段内每个时刻的风机风速。
需要说明的是，风速是指矿用除尘器风机在工作时过滤单元中除尘风流动的速度，当矿用除尘器风机的过滤格栅被灰尘阻塞时，风速会受到阻塞格栅的影响，导致通风不顺畅，从而降低矿用除尘器除尘的效率。
在本实施例中，通过在待监测矿用除尘器的过滤单元的尾部安装一个风速检测仪，达到实时采集当前的N个设定时段内每个时刻的风机风速数据的目的，设定时段设置为10分钟，也就是实时从风速检测仪上读取N个10分钟内每秒对应的风机风速，记为v。
（1-1-3）实时获取待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段内每个时刻的过滤单元内部光照强度。
本实施例在待监测矿用除尘器的过滤单元内部一侧安装一个固定光源，利用该光源照射过滤单元内部的空气，再在过滤单元内部的另外一侧安装一个光源接收器，该光源接收器可以实时采集当前的N个设定时段内每个时刻的过滤单元内部的光照强度，设定时段设置为10分钟，光照强度记为h。
需要说明的是，当矿用除尘器风机开始工作时，由于矿用除尘器风机内外存在压强差，使得矿用除尘器外部的空气进入过滤单元中，并经过第一道过滤格栅，此时外部进入的空气经过了一次过滤，但空气中仍会存在一些细小的灰尘颗粒，悬浊在过滤单元内，影响光源接收器采集的光照强度。
（1-1-4）实时获取待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段内每个时刻的过滤单元压力数值。
本实施例，在待监测矿用除尘器的过滤单元的底部安装一个压力检测仪，监测整个过滤单元的质量变化趋势，实时采集当前的N个设定时段内每个时刻的待监测矿用除尘器的整个过滤单元的重量，重量也可以称为压力，设定时段设置为10分钟，过滤单元压力数值记为f。
需要说明的是，矿用除尘器的过滤单元采用三角的吸尘设计进行除尘操作，过滤单元中存在双重过滤格栅，随着过滤时间的不断增加，由过滤格栅累积的灰尘使风机沉淀单元的重量不断上升，进而导致矿用除尘器的过滤单元的重量大幅度不断上升。另外，需要说明的是，过滤格栅上存在较多的灰尘累积杂志会导致过滤格栅的换气效率下降，使过滤单元内的空气流通性较差，进而导致矿用除尘器的过滤单元的重量上升缓慢。
（1-2）实时获取待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段内每个时刻的风机风速。
需要说明的是，矿用除尘器风机的风速阻力主要来源于过滤单元内的第一层过滤格栅，当第一层过滤格栅上附着的杂质较多时，过滤单元的过滤效率下降。在相同的风机功率下，阻塞的过滤格栅对应的风机风速处于下降状态，说明此时的风机风速受到阻塞的过滤格栅的阻拦，使得此时的风机风速下降，使得风机风速数据存在较大波动。
在本实施例中，根据待监测矿用除尘器对应的每个时刻的风机功率和风机风速，将当前的N个设定时段内的每个时刻的风机风速和风机功率设置为二维向量，二维向量由风机风速和风机功率组成，记为
Figure 591173DEST_PATH_IMAGE026
，设定时段设置为10分钟，从而得到当前的N个设定时段的每个时刻对应的实时二维通风向量。
（2）获取单个设定时段内每个时刻对应的标准二维通风向量，并根据单个设定时段内每个时刻对应的标准二维通风向量和当前的N个设定时段内每个时刻对应的实时二维通风向量，确定当前的N个设定时段对应的通风效率评价指标，其步骤包括：
（2-1）获取单个设定时段内每个时刻对应的标准二维通风向量。
在无尘条件下，将待监测矿用除尘器的风机功率从0档位开始调大，记录此时每个时刻的风机风速，也就是采集单个设定时段内每个时刻的风机功率和风机风速，进而得到单个设定时段内每个时刻对应的标准二维通风向量，记为
Figure DEST_PATH_IMAGE027
，单个设定时段为1个10分钟，获取标准二维通风向量的过程与步骤（1-2）的获取实时二维通风向量的步骤一致，此处不再进行详细阐述。
（2-2）根据单个设定时段内每个时刻对应的标准二维通风向量和当前的N个设定时段内每个时刻对应的实时二维通风向量，确定当前的N个设定时段对应的通风效率评价指标，其步骤包括：
（2-2-1）根据单个设定时段内每个时刻对应的标准二维通风向量和当前的N个设定时段内每个时刻对应的实时二维通风向量，确定当前的N个设定时段内任意一个时刻对应的实时二维通风向量与单个设定时段内各个时刻对应的标准二维通风向量的匹配程度指标，进而确定当前的N个设定时段内每个时刻对应的最佳匹配程度指标。
在本实施例中，以确定当前的N个设定时段内第j个时刻对应的实时二维通风向量与单个设定时段内第i个时刻对应的标准二维通风向量的匹配程度指标为例，根据单个设定时段内第i个时刻对应的标准二维通风向量和当前的N个设定时段内第j个时刻对应的实时二维通风向量，利用k-m配对函数，计算匹配程度指标，其计算公式为：
Figure 418052DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure 75430DEST_PATH_IMAGE003
为当前的N个设定时段内第j个时刻对应的实时二维通风向量与单个设定时段内第i个时刻对应的标准二维通风向量的匹配程度指标，
Figure 322871DEST_PATH_IMAGE004
为待监测矿用除尘器的当前的N个设定时段内第n个时刻对应的实时二维通风向量，
Figure 800120DEST_PATH_IMAGE005
为待监测矿用除尘器的单个设定时段内第i个时刻对应的标准二维通风向量，
Figure 292675DEST_PATH_IMAGE006
为求相似性函数，
Figure 804559DEST_PATH_IMAGE007
为对*求向量模长。
参考当前的N个设定时段内第j个时刻对应的实时二维通风向量与单个设定时段内第i个时刻对应的标准二维通风向量的匹配程度指标的确定过程，得到当前的N个设定时段内任意一个时刻对应的实时二维通风向量与单个设定时段内各个时刻对应的标准二维通风向量的匹配程度指标。当前的N个设定时段内每个时刻对应的实时二维通风向量均对应多个匹配程度指标，综合考虑每个时刻对应的多个匹配程度指标，从而得到当前的N个设定时段内每个时刻对应的最佳匹配程度指标。
需要说明的是，若矿用除尘器设备处于高效运转的阶段时，标准二维通风向量和实时二维通风向量存在部分匹配度较高的匹配点，匹配度较高也就是两个向量之间的匹配距离趋近于1，匹配度较高的匹配点越多后续确定的通风效率评价指标越大。若矿用除尘器设备处于低效运转的阶段时，标准二维通风向量和实时二维通风向量可能不会存在匹配度较高的匹配点，促使后续确定的通风效率评价指标较小。
（2-2-2）根据当前的N个设定时段内每个时刻对应的最佳匹配程度指标，确定当前的N个设定时段对应的最佳匹配程度指标累加和，将最佳匹配程度指标累加和作为设定时段对应的通风效率评价指标。
在本实施例中，计算当前的N个设定时段对应的通风效率评价指标，也就是计算当前的N个设定时段对应的最佳匹配程度指标的累加和，其计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE029
其中，
Figure 127962DEST_PATH_IMAGE030
为第k个设定时段对应的通风效率评价指标，
Figure DEST_PATH_IMAGE031
为第k个设定时段内第s个时刻对应的最佳匹配程度指标，S为第k个设定时段内时刻的数目。
此时，得到了待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段对应的通风效率评价指标。需要说明的是，通过设定时段对应的数据得到通风效率评价指标，矿用除尘器设定时段对应的通风效率评价指标更能代表风机此刻的工作状态。通过计算设定时段内每个时刻对应的最佳匹配程度指标的累加和，提高了所确定的通风效率评价指标的准确性，进而提高了后续确定的待监测矿用除尘器的风机状态的精准度。
（3）根据当前的N个设定时段对应的通风效率评价指标，确定待监测矿用除尘器的风机状态，当待监测矿用除尘器的风机状态为低效时，根据当前的N个设定时段对应的通风效率评价指标、当前的N个设定时段内每个时刻的过滤单元内部光照强度和过滤单元压力数值，确定待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率，其步骤包括：
（3-1）根据当前的N个设定时段对应的通风效率评价指标，确定待监测矿用除尘器的风机状态，其步骤包括：
（3-1-1）根据待监测矿用除尘器当前的N个设定时段对应的通风效率评价指标，确定待监测矿用除尘器当前的N个设定时段对应的子风机状态指标，进而确定待监测矿用除尘器对应的风机状态指标。
需要说明的是，由于通风效率评价指标的计算精度较高，在实际应用时会受到极端误差数据的影响，导致实时对应的通风效率评价较低。为了解决该问题，本实施例将利用追加连续判断函数确定待监测矿用除尘器的实时状态，通过追加连续判断函数，实时确定当前的待监测矿用除尘器的风机状态，可以规避瞬时风机功率的波动带来的风机状态波动。首先，获取待监测矿用除尘器的通风效率评价指标阈值，根据待监测矿用除尘器当前的N个设定时段对应的通风效率评价指标和通风效率评价指标阈值，计算待监测矿用除尘器当前的N个设定时段对应的子风机状态指标，其计算公式为：
Figure 30190DEST_PATH_IMAGE032
其中，
Figure 806995DEST_PATH_IMAGE012
为待监测矿用除尘器当前的第n个设定时段对应的子风机状态指标，
Figure 173386DEST_PATH_IMAGE013
为待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段对应的通风效率评价指标，
Figure 762630DEST_PATH_IMAGE014
为待监测矿用除尘器的通风效率评价指标阈值。
在本实施例中，根据待监测矿用除尘器当前的N个设定时段对应的子风机状态指标，计算待监测矿用除尘器对应的风机状态指标，其计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE033
其中，y为待监测矿用除尘器对应的风机状态指标，
Figure 916269DEST_PATH_IMAGE012
为待监测矿用除尘器当前的第n个设定时段对应的子风机状态指标，N为待监测矿用除尘器的设定时段的数目。
（3-1-2）若待监测矿用除尘器对应的风机状态指标大于预设风机状态指标，则判定当前的待监测矿用除尘器的风机状态为低效状态，否则，判定当前的待监测矿用除尘器的风机状态为高效状态。
在本实施例中，若待监测矿用除尘器对应的风机状态指标大于预设风机状态指标，将预设风机状态指标设置为3，
Figure 249161DEST_PATH_IMAGE034
，说明当前的待监测矿用除尘器的风机状态为低效状态，低效状态是指待监测矿用除尘器的工作效率下降；若待监测矿用除尘器对应的风机状态指标不大于预设风机状态指标，
Figure DEST_PATH_IMAGE035
，说明当前的待监测矿用除尘器的风机状态为高效状态，高效状态是指待监测矿用除尘器处于一种合适的工作效率状态。
（3-2）当待监测矿用除尘器的风机状态为低效时，根据当前的N个设定时段对应的通风效率评价指标、当前的N个设定时段内每个时刻的过滤单元内部光照强度和过滤单元压力数值，确定待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率。
需要说明的是，造成矿用除尘器处于低效状态的原因较多，所以当待监测矿用除尘器的风机状态为低效时，无法判断是否是由于过滤格栅阻塞引起的。若要确定低效风机状态是否是由过滤格栅阻塞导致的，需要追加过滤单元内部光照强度和过滤单元压力数值来表示过滤格栅净化效率，确定待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率的步骤包括：
（3-2-1）根据当前的N个设定时段内每个时刻的过滤单元内部光照强度，确定当前的N个设定时段对应的光照强度稳定性指标。
在本实施例中，计算由N个设定时段内每个时刻的过滤单元内部光照强度与标准光照强度的比值构成的序列的方差，将设定时段对应的方差作为该设定时段的光照强度稳定性指标，对当前的N个设定时段对应的光照强度稳定性指标进行归一化处理，从而得到归一化处理后的当前的N个设定时段对应的光照强度稳定性指标。
（3-2-2）根据当前的N个设定时段内每个时刻的过滤单元压力数值，确定当前的N个设定时段对应的过滤单元压力稳定性指标。
在本实施例中，计算由N个设定时段内每个时刻的过滤单元压力数值构成序列的方差，根据过滤单元压力数值序列的方差、当前的N个设定时段内最后一时刻的过滤单元压力数值，得到当前N个的设定时段对应的过滤单元压力稳定性指标，其计算公式：
Figure DEST_PATH_IMAGE037
其中，
Figure 846889DEST_PATH_IMAGE038
为待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段对应的过滤单元压力稳定性指标，
Figure 607035DEST_PATH_IMAGE022
为待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段内每个时刻的过滤单元压力数值构成的序列，
Figure 811751DEST_PATH_IMAGE024
为求方差函数，
Figure 446869DEST_PATH_IMAGE025
为求反正切函数，
Figure 522273DEST_PATH_IMAGE023
为待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段内最后一时刻的过滤单元压力数值。
（3-2-3）根据当前的N个设定时段对应的光照强度稳定性指标、过滤单元压力稳定性指标以及通风效率评价指标，确定待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率。
在本实施例中，以确定待监测矿用除尘器工作时当前的第N个设定时段对应的过滤格栅净化效率为例，根据当前的第N个设定时段对应的光照强度稳定性指标、过滤单元压力稳定性指标以及通风效率评价指标，确定当前的第N个设定时段对应的过滤格栅净化效率，其计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE039
其中，
Figure 656582DEST_PATH_IMAGE017
为待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段对应的过滤格栅净化效率，
Figure 850059DEST_PATH_IMAGE018
为待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段对应的通风效率评价指标，
Figure 524754DEST_PATH_IMAGE019
为待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段对应的光照强度稳定性指标，
Figure 985823DEST_PATH_IMAGE020
为待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段对应的过滤单元压力稳定性指标，
Figure 353350DEST_PATH_IMAGE021
为待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段内每个时刻的过滤单元内部光照强度与标准强度光照的比值构成的序列，
Figure 765615DEST_PATH_IMAGE022
为待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段内每个时刻的过滤单元压力数值构成的序列，
Figure 978421DEST_PATH_IMAGE023
为待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段内最后一时刻的过滤单元压力数值，
Figure 559575DEST_PATH_IMAGE024
为求方差函数，
Figure 68310DEST_PATH_IMAGE025
为求反正切函数。
参考待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段对应的过滤格栅净化效率的确定过程，得到待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率。需要说明的是，设定时段对应的过滤格栅净化效率越小，说明矿用除尘器的净化效率降低。
计算公式中的光照强度稳定性指标
Figure 734915DEST_PATH_IMAGE019
越小，说明光照强度在分布着煤矿颗粒物的过滤单元内的数值变化稳定，如图2所示，图2为矿用除尘器工作原理的示意图，阻塞的第一层过滤格栅导致细小煤矿杂质无法通过，使两道格栅中间的空间中的煤矿杂质增加较少，对光照强度数值的影响较为稳定，也就是光照强度在具有煤矿颗粒物的过滤单元内的数值变化稳定，过滤格栅净化效率越小。
计算公式中的过滤单元压力稳定性指标
Figure 751413DEST_PATH_IMAGE020
越小，说明过滤单元压力数值变化较为稳定，且压力数值增长幅度下降，过滤格栅净化效率越小。在图2中，当第一层过滤格栅堵塞时，受过滤单元内外压强的影响，进风口处的进风量逐渐减少，压力数值增长的速度也下降了，此时的矿用除尘器过滤单元的压力数值变化较为稳定。
（4）根据待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率，确定待监测矿用除尘器工作时未来的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率，进而判断待监测矿用除尘器是否更换过滤格栅，其步骤包括：
（4-1）根据待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率，确定待监测矿用除尘器工作时未来的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率。
将待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率输入到预先构建并训练好的净化效率预测网络中，所述净化效率预测网络输出待监测矿用除尘器工作时未来的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率。
在本实施例中，基于当前的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率，通过预先构建并训练好的净化效率预测网络，将预测未来的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率，记为
Figure 921494DEST_PATH_IMAGE040
。
需要说明的是，净化效率预测网络的损失函数为均方差损失函数，均方差损失函数为
Figure DEST_PATH_IMAGE041
，其中，
Figure 535884DEST_PATH_IMAGE042
为网络的损失函数，N为网络的训练样本个数，
Figure DEST_PATH_IMAGE043
为网络的预测样本，
Figure 361888DEST_PATH_IMAGE044
为网络的训练样本，
Figure DEST_PATH_IMAGE045
为网络的损失权重。训练的主要目的是确保loss函数收敛，提高均方差损失函数的预测准确性。构建并训练净化效率预测网络的过程为现有技术，不在本发明范围内，此处不再进行详细阐述。
（4-2）根据待监测矿用除尘器工作时未来的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率，判断待监测矿用除尘器是否更换过滤格栅。
当待监测矿用除尘器工作时未来的任意一个设定时段对应的过滤格栅净化效率小于过滤格栅净化效率阈值时，确定待监测矿用除尘器的当前时刻与未来的该设定时段的间隔时长，若该间隔时长小于预设间隔时长，则判定待监测矿用除尘器需要更换过滤格栅，若该间隔时长不小于预设间隔时长，则判定待监测矿用除尘器不需要更换过滤格栅。
在实施例中，设置过滤格栅净化效率阈值，记为
Figure 609506DEST_PATH_IMAGE046
，基于步骤（4-1）得到的待监测矿用除尘器工作时未来的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率
Figure 899673DEST_PATH_IMAGE040
和过滤格栅净化效率阈值
Figure 779904DEST_PATH_IMAGE046
，来监测待监测矿用除尘器的过滤格栅净化效率，当预测过滤格栅净化效率
Figure 654057DEST_PATH_IMAGE040
小于过滤格栅净化效率阈值
Figure 746778DEST_PATH_IMAGE046
时，记录下此时的预测设定时段与当前时刻的间隔时长。若间隔时长小于预设间隔时长，发出更换过滤格栅的预警；若间隔时长不小于预设间隔时长，则认为是正常运行状态，不发出报警，预设间隔时长为30分钟时。当预测过滤格栅净化效率
Figure 157031DEST_PATH_IMAGE040
不小于过滤格栅净化效率阈值
Figure 178470DEST_PATH_IMAGE046
时，说明待监测矿用除尘器不需要更换过滤格栅。
本实施例还提供了一种矿用除尘器的过滤格栅更换确定系统，包括处理器和存储器，所述处理器用于处理存储在所述存储器中的指令，以实现一种矿用除尘器的过滤格栅更换确定方法。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种矿用除尘器的过滤格栅更换确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
实时获取待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段内每个时刻的风机功率、风机风速、过滤单元内部光照强度以及过滤单元压力数值，并根据每个时刻的风机功率和风机风速，确定当前的N个设定时段内每个时刻对应的实时二维通风向量；
获取单个设定时段内每个时刻对应的标准二维通风向量，并根据单个设定时段内每个时刻对应的标准二维通风向量和当前的N个设定时段内每个时刻对应的实时二维通风向量，确定当前的N个设定时段对应的通风效率评价指标；
根据当前的N个设定时段对应的通风效率评价指标，确定待监测矿用除尘器的风机状态，当待监测矿用除尘器的风机状态为低效时，根据当前的N个设定时段对应的通风效率评价指标、当前的N个设定时段内每个时刻的过滤单元内部光照强度和过滤单元压力数值，确定待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率；
根据待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率，确定待监测矿用除尘器工作时未来的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率，进而判断待监测矿用除尘器是否更换过滤格栅。
2.根据权利要求1所述的一种矿用除尘器的过滤格栅更换确定方法，其特征在于，确定当前的N个设定时段对应的通风效率评价指标的步骤包括：
根据单个设定时段内每个时刻对应的标准二维通风向量和当前的N个设定时段内每个时刻对应的实时二维通风向量，确定当前的N个设定时段内任意一个时刻对应的实时二维通风向量与单个设定时段内各个时刻对应的标准二维通风向量的匹配程度指标，进而确定当前的N个设定时段内每个时刻对应的最佳匹配程度指标；
根据当前的N个设定时段内每个时刻对应的最佳匹配程度指标，确定当前的N个设定时段对应的最佳匹配程度指标累加和，将最佳匹配程度指标累加和作为设定时段对应的通风效率评价指标。
3.根据权利要求2所述的一种矿用除尘器的过滤格栅更换确定方法，其特征在于，确定当前的N个设定时段内任意一个时刻对应的实时二维通风向量与单个设定时段内各个时刻对应的标准二维通风向量的匹配程度指标的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 564470DEST_PATH_IMAGE002
为当前的N个设定时段内第j个时刻对应的实时二维通风向量与单个设定时段内第i个时刻对应的标准二维通风向量的匹配程度指标，
Figure 992041DEST_PATH_IMAGE003
为待监测矿用除尘器当前的第j个设定时段内第n个时刻对应的实时二维通风向量，
Figure 522379DEST_PATH_IMAGE004
为待监测矿用除尘器的单个设定时段内第i个时刻对应的标准二维通风向量，
Figure 242948DEST_PATH_IMAGE005
为求相似性函数，
Figure 593158DEST_PATH_IMAGE006
为对*求向量模长。
4.根据权利要求1所述的一种矿用除尘器的过滤格栅更换确定方法，其特征在于，确定待监测矿用除尘器的风机状态的步骤包括：
根据待监测矿用除尘器当前的N个设定时段对应的通风效率评价指标，确定待监测矿用除尘器当前的N个设定时段对应的子风机状态指标，进而确定待监测矿用除尘器对应的风机状态指标；
若待监测矿用除尘器对应的风机状态指标大于预设风机状态指标，则判定当前的待监测矿用除尘器的风机状态为低效状态，否则，判定当前的待监测矿用除尘器的风机状态为高效状态。
5.根据权利要求4所述的一种矿用除尘器的过滤格栅更换确定方法，其特征在于，确定待监测矿用除尘器对应的风机状态指标的计算公式为：
Figure 558840DEST_PATH_IMAGE007
Figure 678106DEST_PATH_IMAGE008
其中，y为待监测矿用除尘器对应的风机状态指标，
Figure 572506DEST_PATH_IMAGE009
为待监测矿用除尘器当前的第n个设定时段对应的子风机状态指标，N为待监测矿用除尘器的设定时段的数目，
Figure 410012DEST_PATH_IMAGE010
为待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段对应的通风效率评价指标，
Figure 913805DEST_PATH_IMAGE011
为待监测矿用除尘器的通风效率评价指标阈值。
6.根据权利要求1所述的一种矿用除尘器的过滤格栅更换确定方法，其特征在于，确定待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率的步骤包括：
根据当前的N个设定时段内每个时刻的过滤单元内部光照强度，确定当前的N个设定时段对应的光照强度稳定性指标；
根据当前的N个设定时段内每个时刻的过滤单元压力数值，确定当前的N个设定时段对应的过滤单元压力稳定性指标；
根据当前的N个设定时段对应的光照强度稳定性指标、过滤单元压力稳定性指标以及通风效率评价指标，确定待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率。
7.根据权利要求6所述的一种矿用除尘器的过滤格栅更换确定方法，其特征在于，确定待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率的计算公式为：
Figure 887578DEST_PATH_IMAGE012
其中，
Figure 949949DEST_PATH_IMAGE013
为待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段对应的过滤格栅净化效率，
Figure 274751DEST_PATH_IMAGE014
为待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段对应的通风效率评价指标，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
为待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段对应的光照强度稳定性指标，
Figure 254340DEST_PATH_IMAGE016
为待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段对应的过滤单元压力稳定性指标，
Figure 837944DEST_PATH_IMAGE017
为待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段内每个时刻的过滤单元内部光照强度与标准强度光照的比值构成的序列，
Figure 572682DEST_PATH_IMAGE018
为待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段内每个时刻的过滤单元压力数值构成的序列，
Figure 119201DEST_PATH_IMAGE019
为待监测矿用除尘器工作时当前的第n个设定时段内最后一时刻的过滤单元压力数值，
Figure 230376DEST_PATH_IMAGE020
为求方差函数，
Figure 677276DEST_PATH_IMAGE021
为求反正切函数。
8.根据权利要求1所述的一种矿用除尘器的过滤格栅更换确定方法，其特征在于，确定待监测矿用除尘器工作时未来的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率的步骤包括：
将待监测矿用除尘器工作时当前的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率输入到预先构建并训练好的净化效率预测网络中，所述净化效率预测网络输出待监测矿用除尘器工作时未来的N个设定时段对应的过滤格栅净化效率。
9.根据权利要求1所述的一种矿用除尘器的过滤格栅更换确定方法，其特征在于，进而判断待监测矿用除尘器是否更换过滤格栅的步骤包括：
当待监测矿用除尘器工作时未来的任意一个设定时段对应的过滤格栅净化效率小于过滤格栅净化效率阈值时，确定待监测矿用除尘器的当前时刻与未来的该设定时段的间隔时长，若该间隔时长小于预设间隔时长，则判定待监测矿用除尘器需要更换过滤格栅，若该间隔时长不小于预设间隔时长，则判定待监测矿用除尘器不需要更换过滤格栅。
10.一种矿用除尘器的过滤格栅更换确定系统，其特征在于，包括处理器和存储器，所述处理器用于处理存储在所述存储器中的指令，以实现如权利要求1-9中任一项所述的一种矿用除尘器的过滤格栅更换确定方法。
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