[发明专利]一种煤矿无人值守工作面液压支架系统状态监测方法

说明书

本发明公开了一种煤矿无人值守工作面液压支架系统状态监测方法,利用主元分析方法，将液压支架系统在健康状态下的液压支架系统的工作参数投影到主元子空间和残差子空间上，然后在这两个子空间上，分别构建Hotelling’s和统计量，作为液压支架系统性能状态评估指标，并采用核密度估计法学习健康状态下的液压支架系统的工作参数的统计规律特征，确定Hotelling’s和统计量的门限值，当任意一个指标超过其门限值时，判定液压支架系统出现故障，能够发现无人值守工作面的液压支架系统的早期性能劣化，有效避免早期故障进一步发展成重大事故。

技术领域

本发明属于液压支架系统故障监测的技术领域，特别涉及一种煤矿无人值守工作面液压支架系统状态监测方法。

背景技术

机械系统运行状态监测技术是保障机械设备在使用周期内能够安全、高效完成工作的有效手段。液压支架系统是矿山生产中的核心机械设备，其工作状态直接关系到井下工作人员的生命安全。对液压支架系统的工作状态进行诊断、维护，是保障矿山安全开采的关键环节。

自从被提出以来，机械系统运行状态监测，是为了能够及时发现机械系统运行故障；当前的故障诊断技术经历了三个发展阶段：事后维修、定期维修和视情维修。事后维修是在事故发生后对设备进行诊断、维护，定期维修首先预先制定检修周期和范围，然后对设备进行日常管理。这两种方式均不能从根本上避免事故造成的危害。视情维修的基本理念是根据设备的实际状态，开展维修活动。该方法通过实时监测设备的运行状态，及时、准确地发现设备潜在故障，据此采取有效保护措施，并提出排除故障的指导方案。视情维修的优势在于通过先进的状态监测与故障诊断技术，实时掌握设备工作状态，及时发现故障并指导采取相应的措施，从而避免重大损失的发生。异常状态监测与预警是视情维修的前提和基础，该技术也是机械故障诊断技术领域的研究热点。然而，在故障早期阶段，异常状态通常表现的极为微弱，难以被准确观测。尤其对于液压支架系统这种复杂的大型机械设备，其早期异常性能状态感知与预警，更是一大难点。因此，研究一种矿山煤矿无人值守工作面液压支架系统状态监测方法，具有重要的现实意义。

经对现有技术的文献检索发现，公开文件“一种液压支架系统工况的预警方法”(中国发明专利，公开号：CN112145231A，公开日：2020.12.29)提出了一种液压支架系统故障检测预警方法，该公开文件自述为：“本申请公开了一种液压支架系统工况的预警方法，涉及煤矿安全开采技术领域，其中方法包括：实时监测煤矿工作面所有液压支架系统的工作阻力数据；根据每个采煤循环中的工作阻力变化数据，确定用于评价液压支架系统工况的多个评价指标的指标值；根据所述评价指标的指标值，生成预警信息。通过本申请的技术方案，对煤矿工作面所有液压支架系统的工作阻力数据进行实时监测，能够在煤矿综采工作面回采过程中，通过液压支架系统工作阻力数据分析，确定用于综合评价液压支架系统工况的多个评价指标，从而实现对液压支架系统工况的实时监测、分析和预警，及时定位支架支护和顶板管理当中存在的问题，对于保障综采工作面顶板安全具有重要作用”。其不足之处是：本发明对液压支架系统故障的监测，是通过将单个工作参数(初撑力、平均工作阻力等)的测量值，与预设定的阈值相比较实现的，对液压支架系统早期异常性能状态的预警效果有限，难以有效指导液压支架系统视情维修工作的开展。

发明内容

为解决以上问题，本发明提出了一种煤矿无人值守工作面液压支架系统状态监测方法，其基于通过监测工作参数间相关性的变化，实现对液压支架系统异常性能状态的预警，指导维护人员及时实施视情维修，确保液压支架系统在最佳工作状态下运行。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种煤矿无人值守工作面液压支架系统状态监测方法，进一步的，包括以下步骤：

离线训练阶段：

步骤1-1:采集在健康状态下的液压支架系统的工作参数的样本数据；