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煤矿设备全寿命周期健康管理与智能维护研究综述 被引量:4
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作者 曹现刚 段雍 +8 位作者 王国法 赵江滨 任怀伟 赵福媛 杨鑫 张鑫媛 樊红卫 薛旭升 李曼 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期694-714,共21页
近年来,随着煤矿智能化技术快速发展,煤矿设备全寿命周期健康管理与智能维护技术作为实现煤矿设备运行健康状态智能感知、智能识别和维护决策,保障煤矿设备高效可靠运行的重要手段,相关研究受到了广泛关注。然而,目前煤矿仍然以事后维... 近年来,随着煤矿智能化技术快速发展,煤矿设备全寿命周期健康管理与智能维护技术作为实现煤矿设备运行健康状态智能感知、智能识别和维护决策,保障煤矿设备高效可靠运行的重要手段,相关研究受到了广泛关注。然而,目前煤矿仍然以事后维修、预防维修等方式为主,难以满足煤矿设备的高可靠性需求。基于此,综述了煤矿设备全寿命周期健康管理与智能维护的研究进展以推动其在煤矿的应用,阐释了煤矿设备全寿命周期的健康管理与智能维护内涵,给出了煤矿设备健康管理与智能维护总框架。从煤矿设备大数据管理方法、健康状态评估方法、剩余使用寿命预测方法、智能维护决策方法4个方面分析了煤矿设备健康管理与智能维护方法研究现状。在煤矿设备大数据管理方面,总结了煤矿设备多源信息感知、大数据清洗、大数据集成及存储方法的最新研究成果,深入分析对比了相关方法的应用情况,指出了现阶段煤矿设备大数据管理存在的挑战。在煤矿设备健康状态评估方面,从煤矿设备监测信号特征提取、健康状态等级划分、健康状态评估模型构建3个方面出发探讨了煤矿设备健康状态评估关键方法最新发展现状,对比分析了不同方法的优缺点,总结了该领域面临的难题。在煤矿设备剩余使用寿命预测方面,分析了统计模型方法、物理模型方法和数据驱动方法在煤矿设备剩余使用寿命预测上的优缺点,指出了煤矿设备剩余使用寿命方法存在的问题。在煤矿设备智能维护决策方面,明确了煤矿设备预测性维护决策主要步骤,对比分析了煤矿设备智能维护方法最新研究成果及其优缺点,归纳了现阶段煤矿设备智能维护方法研究的不足。结合煤矿设备全寿命周期健康管理与智能维护面临的挑战及发展要求,从煤矿设备大数据管理方法、时变工况下设备健康评估方法、多因素影响下设备剩余使用寿命方法、煤矿设备多目标智能维护决策方法、健康管理与智能维护算法集成及系统开发等方面对煤矿设备健康管理与智能维护提出了展望,指明了煤矿设备健康管理与智能维护关键理论、方法的研究方向,为提升煤矿设备健康管理及智能维护水平,促进煤炭工业转型升级和高质量发展提供依据。 展开更多
关键词 煤矿设备 大数据管理 健康状态评估 剩余使用寿命预测 智能维护决策
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煤机装备全生命周期管理系统架构与关键技术 被引量:1
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作者 庞义辉 毕经龙 +2 位作者 袁鹏喆 赵宝福 丁自伟 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期339-350,共12页
针对煤机装备实现全生命周期数智化综合管理技术难题,将我国煤机装备全生命周期管理技术发展历程划分为3个阶段,从煤机装备管理标准体系建设、设备台账流程管理、智能运维管理及系统平台建设等方面分析了现阶段我国煤机装备管理存在的... 针对煤机装备实现全生命周期数智化综合管理技术难题,将我国煤机装备全生命周期管理技术发展历程划分为3个阶段,从煤机装备管理标准体系建设、设备台账流程管理、智能运维管理及系统平台建设等方面分析了现阶段我国煤机装备管理存在的痛点。研究了煤机装备前期、中期、后期管理目标、业务流程及实施主体,提出了煤机装备全生命周期数智化管理系统总体架构。分析了煤机装备选型优化设计主要影响因素,研究得出了综采设备选型优化计算方法,开发了综采设备选型优化算法及软件平台,提出了煤机装备系列型谱与编码体系构建方法。将煤机装备管理划分为6个业务域,阐明了不同业务域之间的关联关系;研究了工单管理流程不同阶段的业务分工,提出了基于AI赋能的工单精细化管理流程。分析了不同运维模式之间的差异,基于区域集中运维模式提出了煤机装备运维管理技术框架。分析了煤机装备状态感知技术现状及存在的问题,研究了基于非接触式传感技术的间接感知方法,在提高解算精度的前提下降低了安装与运维成本。研究了基于数字孪生技术对实体模型进行远程运维作业的技术路径,提出了几何模型+机理模型+数据模型融合驱动的运行控制与维护策略,展望了煤机装备全生命周期数智化综合管理技术及系统平台研发方向。 展开更多
关键词 煤机装备 全生命周期管理 装备型谱 精细化管理 运维管理
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论“运输就是运流量”的学术思想
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作者 马宏伟 毛清华 +7 位作者 薛旭升 王川伟 王鹏 聂珍 段优优 司马俊雷 柴建权 陈彦璋 《煤炭学报》 北大核心 2025年第7期3658-3667,共10页
煤矿连续运输是煤矿开采的关键环节,是实现煤矿安全、高效、智能、绿色开采的重要组成部分。深入分析了连续运输系统在煤流检测、节能控制、设备全生命周期管理和多系统协同控制等方面的研究现状,指出了连续运输系统存在的能耗大、监测... 煤矿连续运输是煤矿开采的关键环节,是实现煤矿安全、高效、智能、绿色开采的重要组成部分。深入分析了连续运输系统在煤流检测、节能控制、设备全生命周期管理和多系统协同控制等方面的研究现状,指出了连续运输系统存在的能耗大、监测难、协同性差、智能化程度低等关键技术问题。为了不断提升煤矿连续运输系统的智能化水平,提出了“运输就是运流量”的学术思想,定义了学术思想的内涵,构建了学术思想的逻辑架构,凝练了煤矿连续运输系统智能化的四大关键技术,给出了基于煤流量的连续运输系统四大关键技术及其解决方法。建立了煤矿连续运输系统各节点煤流量检测模型,提出了多信息融合的煤流量检测方法,构建了煤流量数据库,实现了连续运输系统数字化,奠定了连续运输系统智能化的坚实基础;建立了基于煤流量数据的连续运输设备智能调速模型,制定了“煤多快运,煤少慢运,无煤停运”的节能调速控制策略,提出了基于煤流量的神经网络自适应速度控制方法,实现了连续运输设备节能高效运行;建立了基于煤流量数据的连续运输设备全生命周期智能维护与健康管理模型,提出了以过煤量数据预测设备状态信息的智能维护方法,确保了连续运输设备安全、稳定、持续、高效运行;建立了基于煤流量数据的多连续运输设备协同控制模型,提出了基于“时效-能效”的速度和煤流量匹配方法,实现了多连续运输设备高效协同运行。“运输就是运流量”的学术思想已在陕煤、宁煤等煤矿得到应用,实现了多个连续运输系统节能调速与协同运行,提升了煤矿多连续运输系统的安全性、高效性、可靠性和智能化水平。 展开更多
关键词 煤矿连续运输 运流量 煤流量检测 节能调速 智能维护 健康管理 设备协同
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考虑设备突发故障的露天矿无人矿卡集群调度优化
4
作者 顾清华 王雪晴 +2 位作者 王丹 张朋朋 王宇 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第2期305-315,共11页
为减少露天矿开采设备突发故障的不确定性和随机性影响,以露天煤矿运输系统中的装载点和卸载点的生产设备为研究对象,提出考虑设备突发故障的露天矿无人矿卡集群调度模型。首先,以最小化卡车运输成本、卡车总空闲时间以及最大化矿石运... 为减少露天矿开采设备突发故障的不确定性和随机性影响,以露天煤矿运输系统中的装载点和卸载点的生产设备为研究对象,提出考虑设备突发故障的露天矿无人矿卡集群调度模型。首先,以最小化卡车运输成本、卡车总空闲时间以及最大化矿石运量为目标,建立初始调度模型;其次,考虑设备突发故障,构建与初始调度方案目标函数偏差最小的重新调度模型,进而提出一种基于代理模型辅助的自适应选择多目标进化算法,用克里金(Kriging)代理模型代替卡车调度仿真过程;最后,以国内某露天矿的相关数据进行仿真应用。结果表明:当运输系统受到设备突发故障干扰时,该方法能给出卡车总空闲时间更短以及矿石运量更多的调度优化调整方案。 展开更多
关键词 设备突发故障 多目标进化算法 露天煤矿 重新调度
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煤炭高效开采数智技术与成套装备研究及应用 被引量:2
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作者 王国法 张金虎 +4 位作者 任怀伟 杜毅博 张德生 闫汝瑜 于翔 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期43-64,共22页
总结了煤炭数智化技术在现阶段的发展状况,分析了煤炭高效开采数智技术与成套装备研究及其应用所面临的新形势和新要求,针对不同煤层赋存条件面临的高强度开采围岩-设备状态全面感知、装备群一体化协同推进与联动控制等难题,将物联网、... 总结了煤炭数智化技术在现阶段的发展状况,分析了煤炭高效开采数智技术与成套装备研究及其应用所面临的新形势和新要求,针对不同煤层赋存条件面临的高强度开采围岩-设备状态全面感知、装备群一体化协同推进与联动控制等难题,将物联网、云计算、大数据分析和高精度惯导等先进信息技术与煤矿开采技术深度融合,实现了对采煤设备的状态监测和数据集成管理,通过精准感知、实时数据分析和智能控制,改善了煤矿开采过程中对设备的监测、管理和决策效率,提高了开采成套装备对不同煤层赋存条件的适应性。为解决中厚煤层超长工作面装备群一体化推进、协同控制等难题,通过地理信息动态感知与模型实时更新技术,实现了回采前方地质信息的同步映射,研发了适应超长工作面的大功率快速推进设备,构建了涵盖支-采-运各个环节的多区域同步推进工艺体系,形成了超长工作面支护装备群的联动机制,实现了装备群之间协同控制,显著提升中厚煤层开采效率和资源回收率。针对深部厚煤层复杂地质条件,研发了支架控制精细化、装备群组智能协同控制技术,实现了设备之间感知协调和自适应精准控制,提高了系统的可靠性和效率。针对8~10 m超大采高工作面超大开采空间煤壁防护、工作面围岩动载强烈、煤流载荷变化大等难题,提出了液压支架与围岩耦合自适应控制技术,增强了设备对超大采高工作面环境的适应性,研发了护帮板监测系统、采煤机稳定性自适应截割技术以及煤流负荷平衡和链条动态张紧控制等关键技术,使得设备能够在煤层厚度变化较大和强矿压条件下实现高效开采。针对煤矿高效开采数智化成套装备在海外的推广过程中,煤矿条件、安全要求、技术标准存在差异等难题,通过对技术装备的定制化调整,研发了集成监控和大数据分析系统,提高了对异常情况的响应能力,实现了工作面内设备群的自主感知、高可靠数据传输、智能分析决策、精准控制与执行。建立了适应不同工况的煤炭高效开采数智化成套装备技术体系,并在工程实践中取得了良好的效果,为煤矿智能化高质量发展提供支撑,为解决煤矿智能化建设的关键技术难题提供了解决方案。 展开更多
关键词 煤矿智能化 煤炭高效开采 数智技术 开采成套装备 超长工作面 超大采高
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我国煤矿智能化技术十年发展与实践 被引量:1
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作者 范京道 黄克军 +5 位作者 李川 杨明 黄晓俊 闫振国 宋岳 曹宇 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第7期1-24,共24页
煤矿智能化建设是顺应技术革命和产业变革,新一代信息技术与煤炭开发利用技术的深度融合应用,是煤炭产业升级转型和优质发展的必然选择。自2014年黄陵矿业建成了我国首个地面远程智能采煤工作面以来,逐步形成了薄煤层、中厚煤层、厚煤... 煤矿智能化建设是顺应技术革命和产业变革,新一代信息技术与煤炭开发利用技术的深度融合应用,是煤炭产业升级转型和优质发展的必然选择。自2014年黄陵矿业建成了我国首个地面远程智能采煤工作面以来,逐步形成了薄煤层、中厚煤层、厚煤层综采及放顶煤智能化开采技术,由黄陵矿业推广应用至全国主力生产矿区,并形成了煤矿智能化开采理论技术装备与标准体系,煤矿智能化开采技术的整体突破带动了我国煤矿智能化发展。自2020年国家发展改革委员会等八部委印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》以来,我国煤炭行业进入以智能化开采带动其他核心技术突破的煤矿智能化时代,并形成包括信息基础设施、地质保障、开采、掘进、运输、通风与压风、供电与供排水、安全监测监控、经营管理、资源综合利用等煤矿智能技术,使我国煤炭开发技术水平得到跨越提升,推动煤矿建设向安全、高效、绿色、智能方向发展。随着煤矿智能化建设发展,煤矿建井技术装备研发滞后,与煤矿智能化发展不匹配、不协调,严重制约了我国优质煤炭资源的安全高效开发。研究基于煤矿建井阶段的智能化发展需求,提出了“智能化建井,建智能矿井”的定义与科学内涵,分析了建井面临基础理论研究薄弱、智能化建井装备研发滞后及工程技术突破难等问题;构建了智能化建井系统总体架构,研发了基于斜井敞开式全断面掘进机和竖井钻机“一钻完井”的智能化建井技术装备体系,并建成国内首个智能化建井技术示范工程。近10年的发展实践表明,我国煤矿智能化建设带动了煤矿行业的整体技术跃迁与高质量发展。 展开更多
关键词 智能化开采 智能化煤矿 智能化建井 煤炭产业升级 建井技术装备
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煤矿智能化建设高质量发展难题与路径 被引量:20
7
作者 王国法 任怀伟 富佳兴 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期1-18,共18页
煤矿智能化是推动煤炭行业高质量发展的重要方向。围绕煤矿智能化的基础理论研究、技术体系构建及示范推广进行了系统综述,全面分析煤矿智能化建设的现状,明确了当前智能化发展中面临的关键技术瓶颈和解决这些技术难题以推动煤矿行业高... 煤矿智能化是推动煤炭行业高质量发展的重要方向。围绕煤矿智能化的基础理论研究、技术体系构建及示范推广进行了系统综述,全面分析煤矿智能化建设的现状,明确了当前智能化发展中面临的关键技术瓶颈和解决这些技术难题以推动煤矿行业高质量发展的路径。在基础理论方面,重点探讨了数字煤矿与智能化开采基础理论的研究进展;在技术体系构建方面,总结了智能化煤矿的关键技术模块;在示范推广方面,以典型示范矿井为案例,总结了智能化系统在实际生产中的应用效果,并分析了推广过程中面临的技术、管理等制约因素。基于对煤矿智能化基础理论和技术体系的深入研究,以及示范矿井建设的实践经验,系统梳理了智能地质保障、信息通信、掘进、开采及智能安全控制系统等技术领域的现状与突出问题,特别针对复杂地质条件下的高效掘进、高效开采、机器人协同作业及系统运维等技术瓶颈进行了深入剖析。聚焦于复杂条件下的高效掘进技术、薄煤层和冲击地压煤层的高效开采、煤矿机器人关键技术、新一代智能安控系统的研发,加快露天煤矿的大型化和智能化进程,完善煤矿智能化运维标准体系和推动智能化系统的迭代升级,以企业需求为导向,以技术创新为牵引,加快煤矿采掘装备的成套化、高端化、数智化发展,为煤矿智能化建设的高质量、可持续发展提供可靠的技术装备支撑和保障。 展开更多
关键词 煤矿智能化 技术架构 机器人协同作业 系统运维 标准体系建设 装备成套化
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基于MOGOA-VMD-LSSVM的轴承故障诊断方法研究 被引量:1
8
作者 张辉 宋泓炎 +3 位作者 范华超 赵连明 江帆 鲁宗虎 《煤炭工程》 北大核心 2025年第2期149-155,共7页
针对煤基活性炭生产设备轴承故障类型难以准确诊断的问题,提出了一种多目标蝗虫优化算法(MOGOA)优化变分模态分解(VMD)与最小二乘支持向量机(LSSVM)的煤基活性炭生产设备轴承故障诊断方法。首先,针对传统蝗虫优化算法(GOA)参数敏感、易... 针对煤基活性炭生产设备轴承故障类型难以准确诊断的问题,提出了一种多目标蝗虫优化算法(MOGOA)优化变分模态分解(VMD)与最小二乘支持向量机(LSSVM)的煤基活性炭生产设备轴承故障诊断方法。首先,针对传统蝗虫优化算法(GOA)参数敏感、易于陷入局部最优的问题,引入多目标蝗虫优化算法,通过引入基于排列熵与峭度倒数归一化的复合适应度函数,优化VMD的惩罚因子和分解层数。其次,使用优化VMD分解提取的轴承振动信号并筛选出敏感变分模态分量(IMF)进行重构。最后,通过MOGOA优化LSSVM模型,形成MOGOA-LSSVM故障诊断模型。与GOA-LSSVM方法对比,本研究所提方法故障诊断准确率提高了5%,运行时间缩短了9.72 s,验证了该方法在故障诊断方面的优势。 展开更多
关键词 煤基活性炭设备 轴承 多目标蝗虫优化算法 VMD LSSVM
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某燃煤电厂新型脱硫废水处理系统的调试与分析 被引量:1
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作者 刘贵栋 胡阳阳 +4 位作者 王璟 陈阳 王志勇 党雨露 徐浩 《工业水处理》 北大核心 2025年第1期179-185,共7页
以山东某燃煤电厂脱硫废水改造项目为背景,采用一体式高效澄清工艺替换原有三联箱工艺,处理SS高达13650 mg/L、CODCr为350 mg/L、重金属离子浓度超标的脱硫废水。处理前,先通过实验室小试确定基础加药量,缩小调试期间加药量范围;然后通... 以山东某燃煤电厂脱硫废水改造项目为背景,采用一体式高效澄清工艺替换原有三联箱工艺,处理SS高达13650 mg/L、CODCr为350 mg/L、重金属离子浓度超标的脱硫废水。处理前,先通过实验室小试确定基础加药量,缩小调试期间加药量范围;然后通过现场设备调试,优化运行参数,降低设备损坏率。经168 h的调试运行,新型脱硫废水处理系统运行稳定,污染物去除效果良好,出水SS在1.5 mg/L,CODCr在132.2 mg/L,总铅、总镉、总汞、总铬、总锌分别在0.14、0.01、0.01、1.04、1.24 mg/L,出水水质满足《火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》(DL/T 997—2020)要求。与电厂原三联箱工艺相比,一体式高效澄清工艺不仅对水质有明显提升,而且年运行费用由100多万元降低至50多万元,经济效益显著。 展开更多
关键词 燃煤电厂 脱硫废水 一体式高效澄清装置 调试
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矸石浆体长距离管道输送:装备、材料与工艺协同优化技术体系研究
10
作者 庄登登 刘浪 +7 位作者 尹土兵 顾合龙 蔚保宁 朱梦博 曹鑫 黄晨 周静 刘智振 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期2924-2941,共18页
在煤矸石浆体长距离管道输送过程中,存在颗粒沉降、固液分层、堵管风险及高能耗等问题。为解决这些技术难题,提出并构建了“装备—材料—工艺”协同优化技术体系。在装备优化方面,研发了脉冲加压与喷射冲击解堵技术,并在关键管段引入内... 在煤矸石浆体长距离管道输送过程中,存在颗粒沉降、固液分层、堵管风险及高能耗等问题。为解决这些技术难题,提出并构建了“装备—材料—工艺”协同优化技术体系。在装备优化方面,研发了脉冲加压与喷射冲击解堵技术,并在关键管段引入内置膛线管道,通过螺旋槽诱导浆体自旋流动,减少了局部涡流和颗粒沉积;同时,部署了分布式传感器网络,实现对管道内压力和流量的实时监测。在材料优化方面,采用悬浮剂与引气剂相结合的双材料复配策略,通过多级破碎筛分与外加剂协同配伍,优化了煤矸石骨料级配与浆体流变特性。通过试验确定了最佳配比(悬浮剂质量分数为0.06%、引气剂质量分数为0.06%),实现了浆体在0~120 min内保持低分层度、低泌水率与高扩展度性能,确保其长时间输送的悬浮稳定性与流动性。在工艺优化方面,提出了泵启动引流工艺与免洗管工艺。泵启动引流工艺通过预先泵送低质量分数浆液,逐步过渡至高质量分数浆体,确保了管道内浆液快速稳定流动,避免初期堵塞。免洗管工艺则利用浆体自身的悬浮特性,实现了浆体在停留阶段的稳定滞留与后续浆体的连续自动置换,减小水洗用量并提高输送效率。研究结果表明,本文所提出的协同优化技术体系显著降低了堵管风险与能耗,提升了长距离管道输送的稳定性与经济性。 展开更多
关键词 煤矸石浆体 长距离管道输送 装备优化 材料优化 工艺优化
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基于单分类支持向量机的煤矿防爆电气设备振动故障自动检测 被引量:8
11
作者 郑铁华 王飞 +1 位作者 赵格兰 杜春晖 《工矿自动化》 北大核心 2025年第2期106-112,共7页
煤矿防爆电气设备在运行过程中产生的振动会损害其机械完整性,导致紧固件松动、零部件磨损,并改变设备的结构与振动模态,进而引发信号特征的复杂变化,使得正常振动频率与故障引发的新频率成分相互混淆,模糊了正常信号与故障信号之间的界... 煤矿防爆电气设备在运行过程中产生的振动会损害其机械完整性,导致紧固件松动、零部件磨损,并改变设备的结构与振动模态,进而引发信号特征的复杂变化,使得正常振动频率与故障引发的新频率成分相互混淆,模糊了正常信号与故障信号之间的界限,从而降低传统检测方法在故障检测中的准确性。针对上述问题,提出一种基于单分类支持向量机(OCSVM)的煤矿防爆电气设备振动故障自动检测方法。首先,构造设备的正常状态特征和振动故障状态特征,根据OCSVM的特性,将正常状态特征序列设定为OCSVM核函数的决策边界学习目标。考虑煤矿防爆电气设备振动故障信号呈现非线性和高维特征,选定多项式核作为OCSVM的核函数。然后,采用网格搜索和K−交叉验证相结合的方式对OCSVM进行参数调优,以使OCSVM达到更好的性能。最后,通过求取OCSVM目标函数的最优解,确定最优决策边界,以此实现煤矿防爆电气设备振动故障的自动检测。实验结果显示:①在迭代次数为20时,OCSVM算法算法可完成收敛,达到稳定。②基于OCSVM的电气设备信号划分实验中,借助多项式核函数能精准划分样本实现检测。③振动故障自动检测性能分析中,所提方法在各样本量下准确率均显著高于红外热成像技术检测方法、基于灰狼优化支持向量机模型检测方法,小样本量时准确率达98.25%且稳定性好。 展开更多
关键词 煤矿防爆电气设备 振动故障检测 单分类支持向量机 变分模态分解 熵矩阵
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露天煤矿生产设备维修知识库系统研究与应用
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作者 陶学伟 韩铁良 +3 位作者 努尔木合买提·库马尔 郑宁宁 李园园 刘光伟 《中国煤炭》 北大核心 2025年第6期104-111,共8页
为了解决露天煤矿生产设备维修时间长、维修知识不易传承等问题,充分利用现阶段新兴技术手段,构建了露天煤矿生产设备维修知识库系统。介绍了该系统整体架构,从数据处理与治理、知识抽取到维修知识库的构建3个部分进行分析,系统功能涵... 为了解决露天煤矿生产设备维修时间长、维修知识不易传承等问题,充分利用现阶段新兴技术手段,构建了露天煤矿生产设备维修知识库系统。介绍了该系统整体架构,从数据处理与治理、知识抽取到维修知识库的构建3个部分进行分析,系统功能涵盖设备模型构建、数据查询、故障诊断、知识图谱、智能问答、智能推送、维修管理以及诊断报告生成8个模块。实际应用表明,该系统的应用不仅可以提升露天煤矿设备维修效率和设备故障诊断准确度,还可以提升对设备维修人员的知识培训效率,提升露天煤矿生产设备的知识积累和专业技术人员的技能水平。系统的投用可减少非计划停机时间80%,预计节约设备维修成本约500万元/a。 展开更多
关键词 露天煤矿 生产设备维修 知识库 知识图谱 智能问答
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基于知识图谱关系路径推理及相似度判别的机械故障源精确定位方法
13
作者 奥帅 王嘉欢 马波 《机电工程》 北大核心 2025年第2期387-396,共10页
应用知识图谱进行机械故障诊断时,存在难以精确定位故障根源的问题,为此,提出了一种基于知识图谱关系路径推理及相似度判别的机械故障源精确定位方法。首先,分析了现有的基于知识图谱的机械故障诊断研究现状,并详细阐述了知识图谱的构... 应用知识图谱进行机械故障诊断时,存在难以精确定位故障根源的问题,为此,提出了一种基于知识图谱关系路径推理及相似度判别的机械故障源精确定位方法。首先,分析了现有的基于知识图谱的机械故障诊断研究现状,并详细阐述了知识图谱的构建方法、基于关系路径的推理方法、基于关系权重的相似度计算方法,以及基于德尔菲法的权重设置方法;然后,采用“自顶向下”的方式构建了机械设备故障诊断知识图谱,并对基于关系路径的推理方法进行了优化设计,在正向推理得到可能的故障原因基础上,进行了反向推理,得到了与可能故障原因相关联的故障现象集合;最后,对输入的故障现象集合与关联故障现象集合进行了相似度判别,并从大到小进行了排序,将排序好的故障原因作为最终的诊断结论,对双滚筒采煤机的典型故障进行了诊断,构建了采煤机的诊断知识图谱,验证了该方法的有效性。研究结果表明:利用知识图谱关系路径推理及相似度判别方法,针对故障案例“截割电机机身温度偏高,截割电机阻值低于正常范围”,诊断得出截割电机绕组绝缘失效的故障概率为inf(无穷大),截割电机风扇故障的概率为0.735 2,采煤机过负荷运行的故障概率为0.548 8,与故障机理相符,实现了机械故障源精确定位目的。该方法可为改进基于知识图谱的机械故障诊断方法提供参考。 展开更多
关键词 采煤机械 机械故障诊断 知识图谱关系路径推理 相似度判别 机械设备故障诊断知识图谱 故障精确定位
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煤矿大型智能装备高效节能技术进展
14
作者 王国法 李世军 +2 位作者 张勇 宋承林 寇子明 《工矿自动化》 北大核心 2025年第4期1-8,共8页
煤矿大型智能装备高效节能技术是推动产业转型升级的核心驱动力。聚焦综采、运输、提升、供电等系统高效节能技术,围绕综采工作面10 kV电压升级、智能高效变频调速一体机、煤矿机动设备电动化与井下充换电、无转轴式磁耦合驱动立井提升... 煤矿大型智能装备高效节能技术是推动产业转型升级的核心驱动力。聚焦综采、运输、提升、供电等系统高效节能技术,围绕综采工作面10 kV电压升级、智能高效变频调速一体机、煤矿机动设备电动化与井下充换电、无转轴式磁耦合驱动立井提升机4大技术,剖析最新研究进展及关键技术:(1)综采工作面10 kV供电系统升级可减少电压及电能损耗,需优化供电系统设计,强化电气安全与高压电气设备保护,并应用安全性能检验技术确保系统可靠运行。(2)智能高效变频调速一体机集成变频控制与永磁直驱电动机技术,以及智能控制和预测性维护技术,可提高煤矿设备运行效率、可靠性和节能效果,降低设备故障率和维护成本。(3)井下设备电动化升级依靠高性能锂电池、数字化线控、自动驾驶和智能调度技术,实现零排放、低噪声和高效运行,配合以防爆锂电池电源标准化、快速换电、车桩电协同全时管理、充换电站应急处置为核心的井下充换电技术,降低设备里程焦虑。(4)无转轴式磁耦合驱动提升机通过一体化磁耦合驱动系统、多通道防冲击安全制动系统及关键部件健康管理技术,提升矿井运输效率和设备稳定性,解决了传统提升机能效低、故障率高等问题。 展开更多
关键词 煤矿智能化 绿色矿山 煤矿装备高效节能 工作面10 kV电压升级 智能高效变频调速一体机 井下充换电 无转轴式磁耦合驱动提升机
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特厚煤层10 m超大采高综采关键技术及装备 被引量:1
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作者 康红普 雷亚军 +15 位作者 赵福堂 徐刚 李增林 李明忠 王锐 黄志增 刘江斌 马英 韩存地 冯彦军 张震 张金虎 任建超 宋业杰 曾明胜 程利兴 《煤炭学报》 北大核心 2025年第4期1849-1875,共27页
超大采高综采技术是我国6~10 m特厚煤层实现高产、高效、高回收率开采的有效途径。在分析国内超大采高综采技术及装备研究现状的基础上,围绕陕煤集团曹家滩煤矿10 m特厚煤层超大采高工作面开采地质条件,从超大采高采场围岩控制、关键开... 超大采高综采技术是我国6~10 m特厚煤层实现高产、高效、高回收率开采的有效途径。在分析国内超大采高综采技术及装备研究现状的基础上,围绕陕煤集团曹家滩煤矿10 m特厚煤层超大采高工作面开采地质条件,从超大采高采场围岩控制、关键开采装备、智能协同控制3个方面分析了存在的难题,并提出了解决路径。经过5 a的技术攻关,取得一系列创新成果:(1)提出“主动强力支撑与防护+区域压裂弱化卸压”的支-卸协同超大采高工作面围岩控制策略,研发出5 m^(3)/min大流量井下水力压裂成套技术与设备,实现了超大采高工作面强矿压的有效防控。(2)研发出10 m超大采高强力液压支架,创新设计了“双层伸缩梁+三级护帮”机构,实现了超大采高工作面顶板和超高煤壁的安全防控;采煤机分区润滑与分布式冷却方案提高了大仰角长摇臂采煤机截割可靠性;高可靠中部槽、下链道悬链及慢变动力启动提高了超大运量刮板输送机对超大采高工作面煤流运输的适应性。系统集成世界首套特厚煤层10 m超大采高综采成套装备。(3)提出10 m超大采高液压支架运行状态智能控制策略,采煤机自动控制策略,通过应用粗糙神经网络技术,构建了超大采高采煤机与刮板输送机的协调控制系统。形成了超大采高重型开采装备群智能控制模式及控制逻辑。(4)构建了基于“微震-岩层移动-应力-水文”的超大采高工作面多场多参量协同监测融合分析系统,实现了工作面覆岩破坏、地表移动变形、地下水流场和矿压显现间的多元异构数据融合分析。研究成果在曹家滩煤矿得到成功应用,实现了10 m特厚煤层高产、高效、高回收率开采,取得了显著经济效益,引领了国内外特厚煤层高效智能开采技术的发展方向。 展开更多
关键词 特厚煤层 10 m超大采高 围岩控制 支-卸协同 关键开采装备 智能控制 多参量监测
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露天矿连采装备智能化协同管控平台
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作者 雷志勇 马小龙 +2 位作者 赵树军 张世明 燕斌 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第4期362-372,共11页
为提高采煤效率、降低工人劳动强度并实现智能化,本研究开发出国内首台套露天矿连续采煤装备智能化协同管控平台。该平台集成了双环网传输、网络安全、多机协同控制、数字孪生和大数据技术,能够对采煤机、转载机、卸料机和输送机进行有... 为提高采煤效率、降低工人劳动强度并实现智能化,本研究开发出国内首台套露天矿连续采煤装备智能化协同管控平台。该平台集成了双环网传输、网络安全、多机协同控制、数字孪生和大数据技术,能够对采煤机、转载机、卸料机和输送机进行有效控制,实现连续采煤的协同作业。研究解决了3个关键技术难题:①通过双环网传输技术降低了数据传输延迟并提高了网络的稳定性;②开发了安全的网络传输技术,确保数据的机密性和完整性;③实施的多机协同控制系统整合了数据采集、工艺控制和三维可视化模块,利用实时监控和优化控制算法提升了开采和运输效率,确保了多机作业的连续性。基于数字孪生理论,构建了多机同步数字孪生系统,解决了露天矿作业中的数据集成和实时响应问题,制定了统一通信标准,支持多种协议以确保设备间的信息共享。同时,边缘计算技术快速处理现场数据,减少了延迟并支持实时分析与决策,显著提升了采煤作业的监控能力,实现了数字模型与实物状态的高度同步。该平台实现了多项功能:一是全方位、全流程的多机同步监测;二是设备在线故障自诊断与预警;三是提升多机协同控制的工作效率。测试结果表明,该平台实现了多机同步控制,数据丢包率≤0.25%,延迟≤2 s,能够开采高11 m煤,年生产能力达13.0万t,且连续工作时无故障率可达90%;各项功能均满足实际生产需求。 展开更多
关键词 智能化 连续采煤设备 数字化平台 数字孪生 故障诊断
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煤矿机电设备运行故障智能监测方法研究
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作者 周之榛 刘亚丹 《中国煤炭》 北大核心 2025年第3期110-117,共8页
煤矿机电设备在充满粉尘、高温、高湿环境下,长时间和高负荷运行过程中容易引发各种故障,当前以振动信号阈值为基础的检测模式,由于所在区域过大造成信号衰减,检测效果较差。基于此,提出了一种基于振动区间二元假设模型的智能监测方法... 煤矿机电设备在充满粉尘、高温、高湿环境下,长时间和高负荷运行过程中容易引发各种故障,当前以振动信号阈值为基础的检测模式,由于所在区域过大造成信号衰减,检测效果较差。基于此,提出了一种基于振动区间二元假设模型的智能监测方法。分析了煤矿机电设备运行过程中振动信号获取方式,详细阐述了煤矿机电设备运行故障智能监测方法设计。研究结果表明,基于振动区间二元假设模型的智能监测方法能较为精确地获取设备振动功率,且在煤矿机电设备运行故障监测过程中,误检概率在0.007以内,漏检概率在0.015以内,能够有效且较为准确地监测到煤矿机电设备的运行故障,为煤矿机电设备的稳定运行提供保障。 展开更多
关键词 煤矿机电设备 运行故障监测 振动功率 智能监测
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基于改进迁移学习的煤矿井下设备音频信号故障诊断方法
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作者 邱吉尔 王琪 王鹏 《工矿自动化》 北大核心 2025年第2期91-99,共9页
煤矿井下生产运行环境恶劣,其关键设备如瓦斯泵、通风机、采煤机等长期处于启动状态,易产生缺陷性故障。目前端到端音频数据故障诊断方法的模型训练与更新高度依赖于数据标注,尽管可以获取海量原始数据,但这些数据通常未经标注,难以直... 煤矿井下生产运行环境恶劣,其关键设备如瓦斯泵、通风机、采煤机等长期处于启动状态,易产生缺陷性故障。目前端到端音频数据故障诊断方法的模型训练与更新高度依赖于数据标注,尽管可以获取海量原始数据,但这些数据通常未经标注,难以直接用于模型训练,设备运行工况的突变和设备重组等因素可能导致数据分布发生变化,从而引起模型性能下降。针对上述问题,提出了一种基于改进迁移学习的煤矿井下设备音频信号故障诊断方法。首先,对煤矿设备音频信号进行梅尔频率倒谱系数(MFCC)特征提取,捕捉设备运行状态中的关键信息,得到故障特征二维系数图。然后,构建基于改进迁移学习的故障诊断网络模型,以改进最大均值差异,即多核联合最大均值差异作为度量标准,借助伪标签计算联合分布距离,将标签信息通过多重线性映射进行特征匹配,以减少数据分布差异,实现边缘分布和条件分布同时对齐。实验结果表明:所提方法在无标签条件下能够实现高精度的故障诊断,准确率达到96.99%,标准差为0.014;在模型抗噪性能实验中,基于改进迁移学习的故障诊断模型在低信噪比(如10 dB)条件下仍能保持80%的故障诊断准确率,展现出较强的抗噪鲁棒性。 展开更多
关键词 煤矿井下设备 音频信号 故障诊断 迁移学习 梅尔频率倒谱系数 MFCC 最大均值差异 多核联合最大均值差异 源域 目标域
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数字孪生驱动的掘锚设备跟踪定位与碰撞检测方法研究 被引量:6
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作者 杨文娟 赵典 +5 位作者 张旭辉 陈鑫 郑西利 刘彦徽 张冉 万继成 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期160-173,共14页
掘锚自动化作业是煤矿巷道智能掘进的关键,针对当前掘锚设备交替作业过程中相对位姿测量和碰撞检测难题,提出一种数字孪生驱动的煤矿井下掘锚设备跟踪定位与碰撞检测方法。首先,为克服井下掘进工作面低照度、高粉尘、复杂背景干扰的影响... 掘锚自动化作业是煤矿巷道智能掘进的关键,针对当前掘锚设备交替作业过程中相对位姿测量和碰撞检测难题,提出一种数字孪生驱动的煤矿井下掘锚设备跟踪定位与碰撞检测方法。首先,为克服井下掘进工作面低照度、高粉尘、复杂背景干扰的影响,以多点红外LED标靶作为信息源,通过工业相机采集红外LED特征点图像,利用Hough轮廓检测与质心法提取光斑中心并通过二进制编码识别标靶ID,采用改进稀疏光流算法对光斑进行跟踪,同时建立基于PNP的掘锚设备位姿解算模型,采用对偶四元数获得设备间相对位姿。其次,利用数字孪生技术,基于Unity3D平台建立对应实际尺寸的掘锚设备及工作面数字孪生模型,利用Socket通信方式实现虚拟空间与物理实体之间的实时数据传输与交互,在虚拟空间中实现掘锚设备实时位姿的三维可视化,结合任意多边形OBB(orientedboundingbox)碰撞检测算法,实现掘锚设备虚拟碰撞检测。最后,搭建实验平台进行掘锚设备位姿测量试验,同时对虚实运动轨迹和碰撞检测效果进行验证。实验结果表明:掘锚设备跟踪定位实验的位置误差不超过20mm,角度误差不超过0.30°;虚实位置坐标对比中X轴方向最大误差不超过1.14mm;Y轴方向最大误差不超过1.10mm,能够保证系统虚实一致性和同步性,满足掘进工作面作业过程中掘锚设备实时跟踪定位及碰撞检测的要求。 展开更多
关键词 数字孪生 掘锚设备 位姿测量 碰撞预警 稀疏光流算法 煤矿
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