淺談故障檢測診斷技術(shù)在智能化煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

張琨

（兗州煤業(yè)鄂爾多斯市營盤壕煤炭有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017300）

煤礦機(jī)電設(shè)備故障檢測是關(guān)乎煤炭開采行業(yè)的重要問題，引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。現(xiàn)階段，針對煤礦機(jī)電設(shè)備故障檢測方法的研究僅僅局限于設(shè)備的角度，忽略了煤礦機(jī)電設(shè)備特征與狀態(tài)，以及煤礦機(jī)電設(shè)備故障類別-煤礦機(jī)電設(shè)備故障類型分布、煤礦機(jī)電設(shè)備故障類型-煤礦機(jī)電設(shè)備狀態(tài)分布對煤礦機(jī)電設(shè)備故障檢測結(jié)果的影響。基于此，本文借助概率主題模型的思想，提出針對煤礦機(jī)電設(shè)備故障檢測的新方法。

1 煤礦機(jī)電設(shè)備故障檢測思路

本文借助概率主題模型的思想，對煤礦機(jī)電設(shè)備故障進(jìn)行檢測。首先，本文明確了煤礦機(jī)電設(shè)備故障檢測的目的，即煤礦機(jī)電設(shè)備故障檢測的目的是判斷煤礦機(jī)電設(shè)備是否出現(xiàn)故障，以及煤礦機(jī)電設(shè)備的故障為哪一類。對于煤礦機(jī)電設(shè)備是否出現(xiàn)故障的判斷，可以劃分為二分類問題，即煤礦機(jī)電設(shè)備有故障和煤礦機(jī)電設(shè)備沒有故障。煤礦機(jī)電設(shè)備沒有出現(xiàn)故障為正類，即C+，煤礦機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障為負(fù)類，即C。因此，對于煤礦機(jī)電設(shè)備故障問題本文將其轉(zhuǎn)換為二分類問題。對于煤礦機(jī)電設(shè)備故障類別的檢測。可以在存在故障的條件下，將其劃分為多分類問題，即類條件概率下的多分類，具體類別包括組件掉落z1、內(nèi)部組件老化z2、設(shè)備調(diào)整不平衡z3和破壞性設(shè)備故障z4等，這些類別構(gòu)成概率主題模型中的主題，或者稱為故障Z。因此，對于煤礦機(jī)電設(shè)備故障分類問題本文將其轉(zhuǎn)換為多分類問題。總的來講，煤礦機(jī)電設(shè)備故障檢測問題，是在得知煤礦機(jī)電設(shè)備狀態(tài)，即特征X的情況下，包括內(nèi)部組件數(shù)量x1，內(nèi)部組件狀態(tài)x2，皮帶使用狀態(tài)x3等對煤礦機(jī)電設(shè)備進(jìn)行故障分類，判斷是否出現(xiàn)故障。在判斷過程中，引入煤礦機(jī)電設(shè)備故障類型，在最大化煤礦機(jī)電設(shè)備故障概率的過程，將問題轉(zhuǎn)化為判斷煤礦機(jī)電設(shè)備故障類別-煤礦機(jī)電設(shè)備故障類型分布，以及煤礦機(jī)電設(shè)備故障類型-煤礦機(jī)電設(shè)備狀態(tài)分布。在判斷出這兩種分布的前提下，對煤礦機(jī)電設(shè)備故障問題進(jìn)行檢測。根據(jù)兩類分布，判斷煤礦機(jī)電設(shè)備故障問題，進(jìn)而采取相應(yīng)的煤礦機(jī)電設(shè)備故障解決措施與方案。

2 煤礦機(jī)電設(shè)備故障檢測方案的實施

針對煤礦機(jī)電設(shè)備故障檢測問題，本文借助概率主題模型設(shè)計煤礦機(jī)電設(shè)備故障問題檢測方案與步驟。首先，本文在實際操作中收集并記錄煤礦機(jī)電設(shè)備的狀態(tài)與特征，包括內(nèi)部組件數(shù)量、內(nèi)部組件狀態(tài)、皮帶使用狀態(tài)、發(fā)動機(jī)狀態(tài)、用電耗電情況、壓力磨損等一系列特征和參數(shù)。并根據(jù)這些狀態(tài)特征，收集故障類煤礦機(jī)電設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)和非故障類煤礦機(jī)電設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)。煤礦機(jī)電設(shè)備相關(guān)狀態(tài)舉例如圖1和圖2所示。

圖1 軸承斷裂示意圖

圖2 皮帶撕裂示意圖

在煤礦機(jī)電設(shè)備的狀態(tài)與特征收集記錄階段，為了防止煤礦機(jī)電設(shè)備故障與非故障數(shù)量不均衡對后續(xù)煤礦機(jī)電設(shè)備故障檢測結(jié)果造成的影響，即將故障類煤礦機(jī)電設(shè)備錯誤的檢測為非故障類煤礦機(jī)電設(shè)備。這將對煤礦機(jī)電業(yè)務(wù)造成重大的影響和安全事故。本文在此階段確保了非故障類煤礦機(jī)電設(shè)備和故障類煤礦機(jī)電設(shè)備數(shù)量的均衡。其次，本文根據(jù)煤礦機(jī)電設(shè)備故障類型設(shè)置煤礦機(jī)電設(shè)備故障類型分布，并建立煤礦機(jī)電設(shè)備特征映射。

然后，本文設(shè)置煤礦機(jī)電設(shè)備故障類型期望，該問題轉(zhuǎn)化為煤礦機(jī)電設(shè)備故障類別-煤礦機(jī)電設(shè)備故障類型概率，以及煤礦機(jī)電設(shè)備故障類型-煤礦機(jī)電設(shè)備狀態(tài)概率的內(nèi)機(jī)問題。

在調(diào)整煤礦機(jī)電設(shè)備故障類別-煤礦機(jī)電設(shè)備故障類型分布和煤礦機(jī)電設(shè)備故障類型-煤礦機(jī)電設(shè)備狀態(tài)分布時，本文通過依次迭代兩種分布的狀態(tài)，根據(jù)后驗最大的原則，是兩類分布收斂至不在發(fā)生變化，或最大后驗似然迭代的差值小于初始閾值。最后，根據(jù)本文之前得到的煤礦機(jī)電設(shè)備故障類別-煤礦機(jī)電設(shè)備故障類型分布，以及煤礦機(jī)電設(shè)備故障類型-煤礦機(jī)電設(shè)備狀態(tài)分布，得到煤礦機(jī)電設(shè)備是否出現(xiàn)故障，以及煤礦機(jī)電設(shè)備故障類型結(jié)果。完成對煤礦機(jī)電設(shè)備的檢測問題。

3 結(jié)語

綜上所述，本文根據(jù)概率主題模型的思想提出了煤礦機(jī)電設(shè)備的檢測方案，即通過最大后驗似然迭代，探究煤礦機(jī)電設(shè)備故障類別-煤礦機(jī)電設(shè)備故障類型分布，以及煤礦機(jī)電設(shè)備故障類型-煤礦機(jī)電設(shè)備狀態(tài)分布，最終檢測出煤礦機(jī)電設(shè)備是否出現(xiàn)故障以及煤礦機(jī)電設(shè)備故障類型。本文提出的針對煤礦機(jī)電設(shè)備故障檢測的方案，對后續(xù)煤礦機(jī)電設(shè)備故障檢測的研究具有重要意義，并且能夠指導(dǎo)煤礦機(jī)電設(shè)備實際操作過程中的故障檢測。