本發(fā)明涉及礦用設(shè)備故障診斷，尤其涉及一種基于多模態(tài)感知的礦用設(shè)備故障診斷方法。
背景技術(shù)：
1、隨著礦山開采自動(dòng)化、智能化水平的提升，礦用設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)直接影響生產(chǎn)效率和安全性。然而，礦山作業(yè)環(huán)境惡劣（高粉塵、高濕度、強(qiáng)振動(dòng)等），設(shè)備長(zhǎng)期處于復(fù)雜工況下，易發(fā)生機(jī)械磨損、電氣故障、液壓系統(tǒng)失效等問題，導(dǎo)致非計(jì)劃停機(jī)，甚至引發(fā)安全事故。
2、中國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)：cn119202896a，公開了一種基于多參量變化監(jiān)測(cè)的礦用設(shè)備故障診斷方法，首先通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建故障診斷模型；然后通過若干個(gè)傳感器實(shí)時(shí)獲取礦用設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)字信號(hào)；再通過數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理；然后將預(yù)處理后的數(shù)字信號(hào)通過基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特征提取模塊分別提取能夠表征設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的特征，再通過特征融合模塊對(duì)提取到的特征進(jìn)行拼接融合；最后通過故障診斷訓(xùn)練模型對(duì)融合后的特征進(jìn)行分析并做出故障診斷，同時(shí)根據(jù)故障診斷結(jié)果生成故障信息并發(fā)出故障報(bào)警。
3、但是，現(xiàn)有技術(shù)中存在以下問題：現(xiàn)有技術(shù)在設(shè)備故障診斷過程中未能根據(jù)設(shè)備具體運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行具體分析并確定故障點(diǎn)位及故障原因，導(dǎo)致故障診斷結(jié)果精準(zhǔn)度低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為此，本發(fā)明提供一種基于多模態(tài)感知的礦用設(shè)備故障診斷方法，用以克服現(xiàn)有技術(shù)中未能根據(jù)設(shè)備具體運(yùn)行參數(shù)確定故障點(diǎn)位及故障原因?qū)е鹿收显\斷結(jié)果精準(zhǔn)度低的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于多模態(tài)感知的礦用設(shè)備故障診斷方法，包括：
3、在礦用輸送機(jī)運(yùn)行過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并獲取托輥上若干預(yù)設(shè)點(diǎn)位的多模態(tài)數(shù)據(jù)，所述多模態(tài)數(shù)據(jù)包括溫度、振動(dòng)信號(hào)、應(yīng)力參數(shù)，以及圖像信息；
4、根據(jù)第一運(yùn)行條件下各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的綜合安全指數(shù)隨時(shí)間的變化曲線確定故障風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，并根據(jù)故障風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)判定設(shè)備是否存在故障，其中，所述第一運(yùn)行條件為皮帶完整運(yùn)行一圈；
5、在設(shè)備存在故障的條件下，根據(jù)第一預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)下的異常信號(hào)的時(shí)空耦合系數(shù)確定是否為皮帶存在故障，其中，異常信號(hào)為多模態(tài)數(shù)據(jù)中的一種或多種數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常；
6、在連續(xù)異常信號(hào)區(qū)域段內(nèi)確定皮帶異常點(diǎn)位，并根據(jù)皮帶異常點(diǎn)位的動(dòng)態(tài)形變指數(shù)確定皮帶存在故障的原因包括物料放置不均，以及皮帶存在磨損；
7、根據(jù)獲取的皮帶圖像信息數(shù)據(jù)分析獲得皮帶磨損量，并基于皮帶磨損量確定故障等級(jí)并獲得故障診斷結(jié)果。
8、進(jìn)一步地，所述綜合安全指數(shù)由振動(dòng)頻率和溫度共同確定。
9、進(jìn)一步地，所述故障風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的確定過程包括：
10、繪制各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的綜合安全指數(shù)隨時(shí)間的變化曲線；
11、將曲線中綜合安全指數(shù)大于或等于預(yù)設(shè)安全指數(shù)的區(qū)域所對(duì)應(yīng)的時(shí)間區(qū)間記為異常時(shí)段；
12、將單個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的異常時(shí)段的時(shí)長(zhǎng)與總監(jiān)測(cè)時(shí)長(zhǎng)的比值記為異常狀態(tài)占比；
13、將各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的異常狀態(tài)占比加權(quán)平均得到故障風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。
14、進(jìn)一步地，若故障風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)小于第一預(yù)設(shè)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，則判定設(shè)備不存在故障；
15、若所述故障風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)大于或等于所述第一預(yù)設(shè)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)且小于第二預(yù)設(shè)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，則判定設(shè)備存在故障，并根據(jù)物料散失率確定故障診斷策略；
16、若所述故障風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)大于或等于所述第二預(yù)設(shè)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，則判定設(shè)備存在故障，立即暫停設(shè)備并啟動(dòng)預(yù)警。
17、進(jìn)一步地，基于物料散失率小于預(yù)設(shè)散失率的條件，確定故障診斷策略為根據(jù)物料散落位置局部檢測(cè)托輥；
18、基于物料散失率大于或等于所述預(yù)設(shè)散失率的條件，確定故障診斷策略為根據(jù)時(shí)空耦合系數(shù)確定是否為皮帶存在故障。
19、進(jìn)一步地，所述時(shí)空耦合系數(shù)由異常信號(hào)的連續(xù)度和時(shí)間匹配度共同確定。
20、進(jìn)一步地，基于時(shí)空耦合系數(shù)小于預(yù)設(shè)耦合系數(shù)的條件，確定不是皮帶存在故障，并對(duì)產(chǎn)生異常信號(hào)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的托輥進(jìn)行檢測(cè)；
21、基于時(shí)空耦合系數(shù)大于或等于所述預(yù)設(shè)耦合系數(shù)的條件，確定是皮帶存在故障，并根據(jù)皮帶異常點(diǎn)位的動(dòng)態(tài)形變指數(shù)確定存在故障的原因。
22、進(jìn)一步地，基于動(dòng)態(tài)形變指數(shù)小于預(yù)設(shè)形變指數(shù)的條件，確定存在故障的原因?yàn)槲锪戏胖貌痪?/p>
23、基于動(dòng)態(tài)形變指數(shù)大于或等于所述預(yù)設(shè)形變指數(shù)的條件，確定存在故障的原因?yàn)槠Т嬖谀p。
24、進(jìn)一步地，動(dòng)態(tài)形變指數(shù)由皮帶的偏移量和應(yīng)力差值共同確定。
25、進(jìn)一步地，若皮帶磨損量小于第一預(yù)設(shè)磨損量，則確定故障等級(jí)為低級(jí)，并根據(jù)第二預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)下的皮帶磨損變化率確定是否對(duì)故障等級(jí)進(jìn)行升級(jí)處理；
26、若皮帶磨損量大于或等于所述第一預(yù)設(shè)磨損量且小于第二預(yù)設(shè)磨損量，則確定故障等級(jí)為中級(jí)，并根據(jù)所述皮帶磨損量與所述第一預(yù)設(shè)磨損量的差值提高磨損區(qū)域的監(jiān)測(cè)頻率；
27、若皮帶磨損量大于或等于所述第二預(yù)設(shè)磨損量，則確定故障等級(jí)為高級(jí)，并啟動(dòng)預(yù)警。
28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并獲取托輥上若干預(yù)設(shè)點(diǎn)位的多模態(tài)數(shù)據(jù)，結(jié)合綜合安全指數(shù)、故障風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)、異常信號(hào)的時(shí)空耦合系數(shù)、動(dòng)態(tài)形變指數(shù)等多維度指標(biāo)，能夠精準(zhǔn)地確定故障點(diǎn)位以及故障原因，有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中未能根據(jù)設(shè)備具體運(yùn)行參數(shù)精準(zhǔn)定位故障點(diǎn)位及故障原因?qū)е鹿收显\斷結(jié)果精準(zhǔn)度低的問題。
29、進(jìn)一步地，本發(fā)明通過根據(jù)故障風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的大小，將設(shè)備故障診斷分為不同級(jí)別，當(dāng)故障風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)小于第一預(yù)設(shè)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)時(shí)，判定設(shè)備不存在故障；當(dāng)故障風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)大于或等于第一預(yù)設(shè)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)且小于第二預(yù)設(shè)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)時(shí)，根據(jù)物料散失率確定不同的故障診斷策略；當(dāng)故障風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)大于或等于第二預(yù)設(shè)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)時(shí)，立即暫停設(shè)備并啟動(dòng)預(yù)警，通過分級(jí)診斷策略能夠根據(jù)故障的嚴(yán)重程度采取相應(yīng)的措施，提高了故障處理的針對(duì)性和效率。
30、進(jìn)一步地，本發(fā)明通過計(jì)算異常信號(hào)的時(shí)空耦合系數(shù)，能夠準(zhǔn)確判斷是否為皮帶存在故障，當(dāng)時(shí)空耦合系數(shù)小于預(yù)設(shè)耦合系數(shù)時(shí)，確定不是皮帶存在故障，并對(duì)產(chǎn)生異常信號(hào)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的托輥進(jìn)行檢測(cè)；當(dāng)時(shí)空耦合系數(shù)大于或等于預(yù)設(shè)耦合系數(shù)時(shí)，確定是皮帶存在故障，并根據(jù)皮帶異常點(diǎn)位的動(dòng)態(tài)形變指數(shù)進(jìn)一步確定故障原因，快速定位故障源頭，提高維修效率。
31、進(jìn)一步地，本發(fā)明根據(jù)動(dòng)態(tài)形變指數(shù)進(jìn)一步確定故障的原因，當(dāng)動(dòng)態(tài)形變指數(shù)小于預(yù)設(shè)形變指數(shù)時(shí)，確定存在故障的原因?yàn)槲锪戏胖貌痪划?dāng)動(dòng)態(tài)形變指數(shù)大于或等于預(yù)設(shè)形變指數(shù)時(shí)，確定存在故障的原因?yàn)槠Т嬖谀p，通過細(xì)化確定原因能夠采取更準(zhǔn)確的維修措施，提高設(shè)備的可靠性和使用壽命。
32、進(jìn)一步地，本發(fā)明根據(jù)皮帶磨損量的大小，將故障等級(jí)分為低級(jí)、中級(jí)和高級(jí)，并針對(duì)不同等級(jí)采取相應(yīng)的處理措施，對(duì)于低級(jí)故障，根據(jù)第二預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)下的皮帶磨損變化率確定是否對(duì)故障等級(jí)進(jìn)行升級(jí)處理；對(duì)于中級(jí)故障，根據(jù)皮帶磨損量與第一預(yù)設(shè)磨損量的差值提高監(jiān)測(cè)頻率；對(duì)于高級(jí)故障，立即啟動(dòng)預(yù)警，通過故障等級(jí)評(píng)估與處理方式能夠及時(shí)掌握故障的發(fā)展趨勢(shì)，采取有效的預(yù)防和應(yīng)對(duì)措施，降低設(shè)備故障對(duì)生產(chǎn)的影響。
1.一種基于多模態(tài)感知的礦用設(shè)備故障診斷方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多模態(tài)感知的礦用設(shè)備故障診斷方法，其特征在于，所述綜合安全指數(shù)由振動(dòng)頻率和溫度共同確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多模態(tài)感知的礦用設(shè)備故障診斷方法，其特征在于，所述故障風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的確定過程包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于多模態(tài)感知的礦用設(shè)備故障診斷方法，其特征在于，若故障風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)小于第一預(yù)設(shè)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，則判定設(shè)備不存在故障；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于多模態(tài)感知的礦用設(shè)備故障診斷方法，其特征在于，基于物料散失率小于預(yù)設(shè)散失率的條件，確定故障診斷策略為根據(jù)物料散落位置局部檢測(cè)托輥；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于多模態(tài)感知的礦用設(shè)備故障診斷方法，其特征在于，所述時(shí)空耦合系數(shù)由異常信號(hào)的連續(xù)度和時(shí)間匹配度共同確定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于多模態(tài)感知的礦用設(shè)備故障診斷方法，其特征在于，基于時(shí)空耦合系數(shù)小于預(yù)設(shè)耦合系數(shù)的條件，確定不是皮帶存在故障，并對(duì)產(chǎn)生異常信號(hào)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的托輥進(jìn)行檢測(cè)；
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于多模態(tài)感知的礦用設(shè)備故障診斷方法，其特征在于，基于動(dòng)態(tài)形變指數(shù)小于預(yù)設(shè)形變指數(shù)的條件，確定存在故障的原因?yàn)槲锪戏胖貌痪?，并調(diào)整下一批放料的分布均勻度；
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于多模態(tài)感知的礦用設(shè)備故障診斷方法，其特征在于，動(dòng)態(tài)形變指數(shù)由皮帶的偏移量和應(yīng)力差值共同確定。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于多模態(tài)感知的礦用設(shè)備故障診斷方法，其特征在于，若皮帶磨損量小于第一預(yù)設(shè)磨損量，則確定故障等級(jí)為低級(jí)，并根據(jù)第二預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)下的皮帶磨損變化率確定是否對(duì)故障等級(jí)進(jìn)行升級(jí)處理；