[发明专利]基于风量特征的矿井通风系统阻变型单故障源诊断方法

说明书

本发明一种基于风量特征的矿井通风系统阻变型单故障源诊断方法，利用矿井通风仿真系统MVSS生成故障与风量关系的训练样本，构建基于支持向量机(SVM)的分类模型和回归模型，对故障位置和等效风阻进行诊断。通风系统网络拓扑结构复杂，某一条分支风阻的变化会引起该分支以及部分区域通风网络风量的变化，将这种风量作为一种向量模式以区分发生阻变型故障的拓扑位置，提出的本发明的单故障源SVM诊断方法，对矿井通风系统阻变型单故障源位置及故障程度进行诊断。由此方法建立最终决策模型，方法简单，人为干预少，客观反映数据之间的联系，适合于解决本质上非线性的问题，并且模型由支持向量所确定，避免了数据维数灾难，具有较好的“鲁棒”性。

技术领域：

本发明涉及矿井通风技术领域，具体涉及一种基于风量特征的矿井通风系统阻变型单故障源诊断方法。

背景技术：

矿井巷道冒落变形、风门开关或者破损、风机性能下降、巷道延伸及报废、矿车运行、罐笼提升、煤仓放空等变化，都会引起通风系统风量发生变化，易造成瓦斯、火灾、粉尘等事故，快速诊断确定矿井通风系统故障源位置，能有效防止二次灾害发生。上述变化在通风网络解算中可以用对应网络分支的等效风阻变化来描述(称为矿井通风系统阻变型故障)，在不考虑爆炸、突出等事故前提下，如果矿井风量(风速)监测值发生变化，则表明矿井一定发生了阻变型故障。根据监测到的矿井风量变化，确定发生故障的地点和对应的等效风阻变化量称为通风系统故障诊断。通风系统故障诊断对矿井通风安全智能化管理，提高通风系统的安全保障能力意义重大。

然而现有对通风网络系统的故障诊断方法，虽然在分析分支风量的变化与相关分支风阻之间的关系有一定的效果，但是诊断方法主观性较强，参数调整复杂，造成诊断误差大，存在收敛速度慢等特点。由于通风网络具有较好的自适应性及鲁棒性，所以支持向量机(SVM)法可用于通风系统故障诊断。

因此，本发明提出一种基于风量特征的矿井通风系统阻变型单故障源诊断方法，对矿井通风系统阻变型单故障源进行诊断。

发明内容：

本发明的目的是提供一种基于风量特征的矿井通风系统阻变型单故障源诊断方法，利用矿井通风仿真系统MVSS生成故障与风量关系的训练样本，构建基于支持向量机(SVM)的分类模型和回归模型，对故障位置和等效风阻进行诊断。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种基于风量特征的矿井通风系统阻变型单故障源诊断方法，具体步骤如下：

步骤一：准备拓扑关系数据资料，包括矿井通风网络、网络中各分支的风阻及风机特性曲线，其中，通风机风压特性曲线方程式为H＝a₀+a₁q+a₂q²，其中H为风压，q为风量，a₀，a₁，a₂为通风机的风压特性系数；

步骤二：生成训练样本集，令分支e_i发生阻变型故障，阻变量为Δr_i，此时，故障分支等效风阻r’_i＝r_i±Δr_i，其中r_i为分支e_i的原始风阻，r’_i为分支e_i发生故障后的等效风阻，并通过矿井通风仿真系统MVSS对通风网络进行网络解算，得到发生故障后的通风网络各分支的风量数据Q’，形成对应的风量样本；

步骤三：构建故障样本数据空间，将每次发生故障时的故障分支编号、分支等效风阻和网络分支风量这些数据记录至故障样本数据空间中；