煤礦機故障處理專家系統(tǒng)應(yīng)用

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摘要:提升機是煤礦關(guān)鍵系統(tǒng)之一，電控系統(tǒng)是提升機極為重要的子系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，子系統(tǒng)眾多，故障率較高且難以分析。針對此問題，煤礦在提升機遠程監(jiān)控監(jiān)視系統(tǒng)引入故障處理專家系統(tǒng)，可及時定位故障類型及處置策略，有效支撐現(xiàn)場人員處理故障。

關(guān)鍵詞:提升機;電控系統(tǒng);故障診斷;專家系統(tǒng)

煤礦提升機電控系統(tǒng)為成套設(shè)備，在煤礦生產(chǎn)中時常出現(xiàn)故障，電控系統(tǒng)僅采用上位機對故障進行指示及記錄，某一個故障發(fā)生往往引起其他故障相繼發(fā)生，但是上位機軟件采集數(shù)據(jù)的速率有限，致使低于采集周期發(fā)生的故障無法判斷其發(fā)生的先后順序，導(dǎo)致一但電控系統(tǒng)發(fā)生故障，上位機監(jiān)視報警系統(tǒng)出現(xiàn)多條故障記錄，現(xiàn)場技術(shù)人員極難及時處置。煤礦上位機報警信息僅在提升機廠房內(nèi)看到，副礦遠離主礦，管理者或者專業(yè)維護人員很難遠程實時獲取現(xiàn)場的詳細狀態(tài)信息，造成了管理、技術(shù)支持與現(xiàn)場的信息不對稱，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率的提升。針對此問題，煤礦在現(xiàn)有電控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，引入故障處置專家系統(tǒng)，實現(xiàn)故障自動智能診斷，通過故障處理專家系統(tǒng)，實現(xiàn)故障診斷的智能化、傻瓜化，有效提高副礦提升機電控系統(tǒng)故障處置效率，對煤礦生產(chǎn)作業(yè)產(chǎn)生了顯著的積極作用。

1煤礦提升機電控系統(tǒng)故障特點及分類

提升機電控系統(tǒng)較為復(fù)雜，涉及到高壓系統(tǒng)、直流回路系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)等多個系統(tǒng)，因此導(dǎo)致故障現(xiàn)象與故障類型之間存在復(fù)雜聯(lián)系，具體可概括為:復(fù)雜性、層次性及相關(guān)性［1］，具體如下:1)復(fù)雜性。一個故障現(xiàn)象可對應(yīng)多種故障類型，一個故障類型對應(yīng)多種故障現(xiàn)象;工況改變后，故障類型與故障現(xiàn)象之間的關(guān)系可能發(fā)生變化;故障的各種現(xiàn)象不一定能夠完全掌握。2)層次性。故障往往由低層次向高層次發(fā)展，比如由報警故障發(fā)展為停機故障。3)相關(guān)性。提升機故障往往是幾個故障同時發(fā)生，并且存在一定聯(lián)系和影響。煤礦提升機電控系統(tǒng)故障根據(jù)子系統(tǒng)可劃分為七大類:操作監(jiān)視系統(tǒng)故障、低壓電源系統(tǒng)故障、調(diào)節(jié)整流系統(tǒng)故障、信號系統(tǒng)故障、PLC柜故障、直流回路系統(tǒng)故障及高壓系統(tǒng)故障。每一大類又細分眾多小類故障，由于數(shù)量眾多便不一一介紹。梳理故障類型、故障現(xiàn)象及故障間關(guān)系是建立故障分析及處理專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)，知識庫、推理機及解釋機構(gòu)便是據(jù)此搭建，一定程度上此項工作決定了專家系統(tǒng)的準(zhǔn)確性及實用性。

2煤礦提升機電控系統(tǒng)故障診斷及處理專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

專家系統(tǒng)(ExpertSystem，ES)指以邏輯學(xué)和推理為方法，針對某一領(lǐng)域的特定問題，結(jié)合本領(lǐng)域?qū)I(yè)知識解決這些問題。專家系統(tǒng)通常由人機交互界面、知識庫、推理機、解釋器、綜合數(shù)據(jù)庫、知識獲取等6個部分構(gòu)成［2］，煤礦提升機電控系統(tǒng)故障診斷及處理專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。提升機電控監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)實時傳入到監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，主控模塊從數(shù)據(jù)庫實時獲得數(shù)據(jù)，并與推理機共享數(shù)據(jù)信息，推理機將數(shù)據(jù)信息與知識庫進行比對，判斷故障類型及處置方法，并通過解釋機構(gòu)傳遞給人機交互模塊，現(xiàn)場人員可通過人機交互模塊讀取專家系統(tǒng)給出的判斷結(jié)構(gòu)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、操作主控模塊以及編輯知識庫。3專家系統(tǒng)搭建專家系統(tǒng)搭建主要涉及知識庫設(shè)計、推理機設(shè)計及解釋器設(shè)計三大關(guān)鍵模塊［3］，現(xiàn)詳細介紹煤礦提升機電控系統(tǒng)故障分析及處理專家系統(tǒng)三部分設(shè)計。

3．1知識庫設(shè)計

知識庫的建設(shè)涉及到三個方面:知識獲取、特征參數(shù)提取及特征描述［4］。專家系統(tǒng)知識庫是專家系統(tǒng)判斷的基礎(chǔ)，故障數(shù)據(jù)傳輸?shù)綄＜蚁到y(tǒng)后需要與知識庫比對才能得出準(zhǔn)確的判斷，因此知識庫關(guān)系著專家系統(tǒng)的靈敏度及準(zhǔn)確度。煤礦專家系統(tǒng)知識庫知識獲取采用非自動獲取知識方法，如圖2所示，因此知識庫需要根據(jù)需要由管理員不斷維護，因為提升機電控系統(tǒng)故障處理專家系統(tǒng)相比較于其他專家系統(tǒng)相對簡單，此種方法更容易實現(xiàn)，系統(tǒng)維護更簡單。 特征參數(shù)及特征描述本質(zhì)上是對故障現(xiàn)象特征的描述，比如電流幅值、電流均方根值、電流變化率等參數(shù)可歸為特征參數(shù)，電流增長較快、電流增長慢等描述可歸為特征描述。兩者直接決定了專家系統(tǒng)的靈敏度及準(zhǔn)確度，在專家系統(tǒng)建設(shè)時需做細致、準(zhǔn)確。

3．2推理機建設(shè)

推理機建設(shè)本質(zhì)上是確定專家系統(tǒng)決策思路，梳理煤礦提升機歷年故障案例發(fā)現(xiàn):提升機電控系統(tǒng)故障具有很高的重復(fù)性，即故障重復(fù)發(fā)生，常見故障20余種。因此煤礦提升機電控系統(tǒng)故障處理專家系統(tǒng)選擇基于案例的推理方法，其推理過程如圖3所示。1)選取當(dāng)前故障S的核心特征;2)從故障案例知識庫中選取與故障S核心特征相似的故障案例;3)根據(jù)設(shè)定的算法計算匹配相似度;4)給出相似度最高的三種故障案例及處置思路(不超過三個的，以實際數(shù)量為準(zhǔn))。

3．3解釋器建設(shè)

解釋器用于解析、記錄專家系統(tǒng)故障診斷過程及結(jié)果，煤礦提升機電控系統(tǒng)故障處理專家系統(tǒng)采用預(yù)制文本的方法，跟蹤專輯系統(tǒng)故障診斷過程及最終結(jié)果，并一一記錄，便于管理員和現(xiàn)場技術(shù)人員查閱、調(diào)用，同時根據(jù)記錄可追溯專家系統(tǒng)潛在問題，并及時修正、維護。

4結(jié)語

煤礦提升機電控系統(tǒng)故障處理系統(tǒng)應(yīng)用效果良好，常見故障判斷準(zhǔn)確率100%，為煤礦生產(chǎn)效率提供較大幫助。同時也存在一定問題，比如案例數(shù)量不是十分豐富，對于非常見故障判準(zhǔn)確率較低，現(xiàn)場人員若過于依賴此系統(tǒng)容易被誤導(dǎo)，針對此問題，可不斷優(yōu)化、維護專家系統(tǒng)，提高故障案例知識庫豐富度，可在很大程度上解決該問題。

參考文獻:

［1］賈慧慧．礦井提升機常見故障及診斷探析［J］．煤，2017，26(7):62－63．

［2］郭文斌．HSVE2．8型礦用提升機故障診斷專家系統(tǒng)設(shè)計［J］．江西煤炭科技，2016(4):44－46．

［3］于治福，彭月猛，袁泮泉，等．基于模糊數(shù)學(xué)的提升機故障診斷專家系統(tǒng)［J］．煤礦機械，2012，33(1):274－276．

［4］劉照軍，朱習(xí)軍，王道林．煤礦提升機綜合安全控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)方法［J］．煤礦機械，2007(10):164－167．

作者：李利青 單位：潞安環(huán)能股份公司