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专利号: 2021106362294
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种煤矿无人值守工作面液压支架系统状态监测方法,其特征在于,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;

步骤1‑2:对所述健康状态下的液压支架系统的工作参数的样本数据进行预处理,去除样本数据的单位限制,将其转化为无量纲的纯数值,记为标准化后健康状态下工作参数;

2 2

步骤1‑3:利用主元分析法在主元子空间构建Hotelling’s T 统计量,记为T ;在残差子空间构建Q统计量,记为Q;

2 2

步骤1‑4:采用核密度估计法确定Hotelling’s T统计量T和Q统计量Q的门限值,分别记为 和QUCL;

在线实施阶段:

步骤2‑1:实时检测液压支架系统的工作参数的数据;

步骤2‑2:对所述实时检测液压支架系统的工作参数的数据进行预处理,去除所述工作参数的数据的单位限制,将其转化为无量纲的纯数值,记为标准化后实时检测工作参数;

2 2

步骤2‑3:利用主元分析法在主元子空间构建Hotelling’s T统计量,记为T′;在残差子空间构建Q统计量,记为Q′;

步骤2‑4:判定液压支架系统性能状态是否出现异常,当满足式 或(Q′>QUCL)时,判定所述液压支架系统出现异常;否则,判定所述液压支架系统未出现异常。

2.根据权利要求1所述的煤矿无人值守工作面液压支架系统状态监测方法,其特征在于,步骤1‑2中,所述预处理的过程,其使用公式如下:其中, 为标准化后健康状态下工作参数,Xi为健康状态下的液压支架系统的工作参数; 为Xi的平均值;SXi为Xi的标准差;不同的i值代表不同的种类的工作参数,i=1,2,3,

4,5,6,7...n;n为工作参数的种类的总数。

3.根据权利要求2所述的煤矿无人值守工作面液压支架系统状态监测方法,其特征在

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于,在步骤1‑3中,利用主元分析法在主元子空间构建Hotelling’s T统计量,记为T ;在残差子空间构建Q统计量,记为Q;包括以下步骤:步骤1‑31:计算标准化后健康状态下工作参数的协方差矩阵S,计算方法如下:*

其中,m为对标准化后健康状态下工作参数的取样组数;x为标准化后健康状态下工作参数的样本数据矩阵;

步骤1‑32:计算协方差矩阵S的特征值和特征向量,并将其按照特征值的大小降序排列;其中,特征值记为λi;特征向量记为pi;i=1,2,3,4,5,6,7...n;

步骤1‑33:计算特征值λi的方差贡献率CONTi及前l个特征值的累计方差贡献率CPV(l),计算方法如下:

其中, 为n个特征值的和,j=1,2,3,4,5,6,7...n;l≤n;

步骤1‑34:根据检测要求标准设定累计方差贡献率阈值CPVUCL,通过式CPV(k)>CPVUCL确定分界值k;

步骤1‑35:将特征向量pi分为 和

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步骤1‑36:在主元子空间构建Hotelling’s T统计量,记为T,计算方法为:*

其中,A为协方差矩阵S的前k个特征值所构成的对角阵;x为一组标准化后健康状态下工作参数的列向量;

在残差子空间构建Q统计量,记为Q,计算方式为:

4.根据权利要求3所述的煤矿无人值守工作面液压支架系统状态监测方法,其特征在

2 2

于,步骤1‑4中,采用核密度估计法确定Hotelling’s T统计量T 和Q统计量Q的门限值,分别记为 和QUCL;包括以下步骤:步骤1‑41:在任意点ω处的总体密度函数 的核密度估计定义为:2

其中,ωi表示第i个样本数据对应的Hotelling’s T统计量值或Q统计量值;h为带宽;K(·)表示用于拟合样本数据概率分布曲线的核函数;

2 2

步骤1‑42:根据检测要求标准设定检测置信度 确定Hotelling’s T 统计量T和Q统计量Q的门限值,分别记为 和QUCL,计算方法为:

5.根据权利要求3所述的煤矿无人值守工作面液压支架系统状态监测方法,其特征在于,步骤2‑2中,所述预处理的过程,其使用公式如下:其中, 为标准化后实时检测工作参数;X2i为实时检测的液压支架系统的工作参数;

为Xi的平均值;SXi为Xi的标准差,Xi为一种健康状态下的液压支架系统的工作参数。

6.根据权利要求5所述的煤矿无人值守工作面液压支架系统状态监测方法,其特征在

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于,步骤2‑3中,利用主元分析法在主元子空间构建Hotelling’s T统计量,记为T′;在残差子空间构建Q统计量,记为Q′,计算方法为:其中, 为标准化后实时检测工作参数构成的列向量。

7.根据权利要求1所述的煤矿无人值守工作面液压支架系统状态监测方法,其特征在于,在步骤1‑1中,所述健康状态下的液压支架系统的工作参数,包括,泵出口乳化液压力、泵出口乳化液温度、过滤器后乳化液压力、前支柱乳化液压力、前支柱乳化液温度、后支柱乳化液压力、前伸梁乳化液压力和推移乳化液压力。

8.根据权利要求7所述的煤矿无人值守工作面液压支架系统状态监测方法,其特征在于,在步骤2‑1中,所述实时检测液压支架系统的工作参数的种类与步骤1‑1中相同,包括,泵出口乳化液压力、泵出口乳化液温度、过滤器后乳化液压力、前支柱乳化液压力、前支柱乳化液温度、后支柱乳化液压力、前伸梁乳化液压力和推移乳化液压力。

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