遼工大張強(qiáng)教授提出根據(jù)截齒振動(dòng)及溫度特性的煤巖識(shí)別方法

2022-05-24 11:48:50 來(lái)源： 煤炭科學(xué)技術(shù) 瀏覽量：716

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振動(dòng)特征信號(hào)如何獲取
　　原理：
　　采煤機(jī)截齒在截割過(guò)程中與煤、巖產(chǎn)生劇烈振動(dòng)和摩擦，伴隨振動(dòng)波向外傳播。在截割參數(shù)一定的情況下可以根據(jù)截齒的振動(dòng)加速度信號(hào)的幅值、均值以及信號(hào)變化規(guī)律來(lái)分析判別截割介質(zhì)屬性。
　　單截齒在截割過(guò)程中受到切向阻力、徑向阻力和側(cè)向阻力的作用，可合成為截齒滾筒在x、y、z三個(gè)方向上的合力。
　　截齒截割全煤比例試件時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)截齒y方向的振動(dòng)加速度幅值變化最為明顯，且最大幅值大于其他2個(gè)方向的振動(dòng)曲線，為了適當(dāng)減少特征數(shù)據(jù)的處理維數(shù)和處理數(shù)量，所以選取y方向的振動(dòng)加速度作為特征信號(hào)進(jìn)行分析。
　　為了提高識(shí)別系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，降低由非平穩(wěn)特征信號(hào)導(dǎo)致系統(tǒng)識(shí)別精度較低的風(fēng)險(xiǎn)。將振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)導(dǎo)入MATLAB中對(duì)其進(jìn)行特征數(shù)據(jù)計(jì)算并獲得振動(dòng)頻譜圖。
紅外熱像信號(hào)如何獲取
　　紅外熱像圖整體信號(hào)數(shù)據(jù)樣本多、參數(shù)區(qū)間較大，冗余無(wú)用的溫度信號(hào)較多。
　　為了適當(dāng)減少試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理量，對(duì)截齒齒尖閃溫高溫區(qū)進(jìn)行如下數(shù)據(jù)處理：
　　利用IRBIS 3plus軟件，可以實(shí)現(xiàn)截齒紅外熱像圖的數(shù)據(jù)提取及分析，首先將試驗(yàn)獲取的截齒紅外熱像圖導(dǎo)入到IRBIS 3plus中進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選，按照溫度數(shù)值大小排序并選取樣本中前600個(gè)溫度數(shù)據(jù)點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行紅外溫度-頻數(shù)分析。
根據(jù)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立煤巖識(shí)別模型
　　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種模擬人腦神經(jīng)元工作的智能學(xué)習(xí)算法，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包括輸入層、隱含層、輸出層。BP網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是信號(hào)前向傳遞，誤差反向傳播。
　　研究人員選取的構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特征信號(hào)為：
　　截割不同煤巖比例過(guò)程中截齒y軸方向的振動(dòng)加速度均值，頻數(shù)-幅值頻譜圖中的均方根，截齒紅外熱像圖的最高溫度，截齒的溫度-頻數(shù)圖像中最高溫度所對(duì)應(yīng)的頻數(shù)，故BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)量設(shè)置4個(gè)神經(jīng)元。
　　輸出層為5種狀態(tài)對(duì)應(yīng)著不同煤巖試件比例，所以輸出層設(shè)置5個(gè)神經(jīng)元。
　　輸出結(jié)果證明，基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別模型的判別結(jié)果和測(cè)試樣本的實(shí)際截割煤巖比例類型相符，這項(xiàng)研究也為實(shí)際煤炭開(kāi)采工程中煤巖界面的識(shí)別提供了解決方案。


                

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