淺談故障檢測診斷技術在智能化煤礦機電設備中的應用

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）

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

1 煤礦機電設備故障檢測思路

本文借助概率主題模型的思想，對煤礦機電設備故障進行檢測。首先，本文明確了煤礦機電設備故障檢測的目的，即煤礦機電設備故障檢測的目的是判斷煤礦機電設備是否出現(xiàn)故障，以及煤礦機電設備的故障為哪一類。對于煤礦機電設備是否出現(xiàn)故障的判斷，可以劃分為二分類問題，即煤礦機電設備有故障和煤礦機電設備沒有故障。煤礦機電設備沒有出現(xiàn)故障為正類，即C+，煤礦機電設備出現(xiàn)故障為負類，即C。因此，對于煤礦機電設備故障問題本文將其轉(zhuǎn)換為二分類問題。對于煤礦機電設備故障類別的檢測。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、設備調(diào)整不平衡z3和破壞性設備故障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，對于煤礦機電設備故障分類問題本文將其轉(zhuǎn)換為多分類問題。總的來講，煤礦機電設備故障檢測問題，是在得知煤礦機電設備狀態(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等對煤礦機電設備進行故障分類，判斷是否出現(xiàn)故障。在判斷過程中，引入煤礦機電設備故障類型，在最大化煤礦機電設備故障概率的過程，將問題轉(zhuǎn)化為判斷煤礦機電設備故障類別-煤礦機電設備故障類型分布，以及煤礦機電設備故障類型-煤礦機電設備狀態(tài)分布。在判斷出這兩種分布的前提下，對煤礦機電設備故障問題進行檢測。根據(jù)兩類分布，判斷煤礦機電設備故障問題，進而采取相應的煤礦機電設備故障解決措施與方案。

2 煤礦機電設備故障檢測方案的實施

針對煤礦機電設備故障檢測問題，本文借助概率主題模型設計煤礦機電設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電設備的狀態(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，收集故障類煤礦機電設備的相關數(shù)據(jù)和非故障類煤礦機電設備的相關數(shù)據(jù)。煤礦機電設備相關狀態(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

在煤礦機電設備的狀態(tài)與特征收集記錄階段，為了防止煤礦機電設備故障與非故障數(shù)量不均衡對后續(xù)煤礦機電設備故障檢測結(jié)果造成的影響，即將故障類煤礦機電設備錯誤的檢測為非故障類煤礦機電設備。這將對煤礦機電業(yè)務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電設備和故障類煤礦機電設備數(shù)量的均衡。其次，本文根據(jù)煤礦機電設備故障類型設置煤礦機電設備故障類型分布，并建立煤礦機電設備特征映射。

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

在調(diào)整煤礦機電設備故障類別-煤礦機電設備故障類型分布和煤礦機電設備故障類型-煤礦機電設備狀態(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電設備故障類別-煤礦機電設備故障類型分布，以及煤礦機電設備故障類型-煤礦機電設備狀態(tài)分布，得到煤礦機電設備是否出現(xiàn)故障，以及煤礦機電設備故障類型結(jié)果。完成對煤礦機電設備的檢測問題。

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電設備的檢測方案，即通過最大后驗似然迭代，探究煤礦機電設備故障類別-煤礦機電設備故障類型分布，以及煤礦機電設備故障類型-煤礦機電設備狀態(tài)分布，最終檢測出煤礦機電設備是否出現(xiàn)故障以及煤礦機電設備故障類型。本文提出的針對煤礦機電設備故障檢測的方案，對后續(xù)煤礦機電設備故障檢測的研究具有重要意義，并且能夠指導煤礦機電設備實際操作過程中的故障檢測。