王 珺，劉 嵐

（甘肅林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741020）

1 礦井內(nèi)主排水設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)設(shè)計

基于物聯(lián)網(wǎng)的礦井內(nèi)主排水設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢，直接進(jìn)行主排水設(shè)備的故障參量確定與監(jiān)測范圍劃分，并借鑒故障序列分析模型，優(yōu)化主排水設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測算法，實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的主排水設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測。

1.1 主排水設(shè)備故障參量確定

軸承作為礦井主排水設(shè)備的重要部件，故障發(fā)生時會降低自身的支撐作用，并減少轉(zhuǎn)軸摩擦阻力，因此只要得出軸承摩擦阻力減小的結(jié)論，便能確定主排水設(shè)備的故障參量。

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)模擬主排水設(shè)備中軸承故障，加劇軸承的磨損程度[3]，假設(shè)軸承的滾珠數(shù)目為Z，軸承直徑為d，則軸承故障的頻率特征為：

式中，f0代表軸承故障頻率；α代表軸承摩擦力與滾珠滾動形成的夾角；D0代表滾珠圓心滾動過程中形成的直徑；fr代表滾動頻率。

將軸承的故障頻率利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)不同的故障頻率，確定故障參量f的函數(shù)表達(dá)式為：

根據(jù)故障參量的函數(shù)表達(dá)式，計算礦井內(nèi)主排水設(shè)備的常見故障及參量，如表1所示。

表1 常見主排水設(shè)備故障及參量

1.2 基于物聯(lián)網(wǎng)的狀態(tài)監(jiān)測算法設(shè)計

根據(jù)礦井內(nèi)主排水設(shè)備故障參量，劃分故障監(jiān)測范圍，借鑒故障序列分析模型，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)隨機劃分故障類型。

假設(shè)某一時刻發(fā)生主排水設(shè)備故障時，該時刻的故障序列為p，在這一時刻的監(jiān)測值為q，則故障過程中，基于物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)測技術(shù)的自回歸模型為：

式中，Y代表基于物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)測函數(shù)；a代表矩陣數(shù)；ε代表故障序列。

確定故障監(jiān)測函數(shù)后，對主排水設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測并檢測故障個數(shù)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，生成主排水設(shè)備狀態(tài)序列，序列中，必定存在一個p值使函數(shù)成立[4]，即：

式中，H代表主排水設(shè)備狀態(tài)序列；n代表主排水設(shè)備容積效率；R代表故障設(shè)備半徑；β代表修正系數(shù)，不做定向計算。

對主排水設(shè)備的狀態(tài)序列進(jìn)行隨機干擾，則得到基于物聯(lián)網(wǎng)的主排水設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測模型μ的函數(shù)表達(dá)式為：

式中，z代表主排水設(shè)備的有效運行序列。

將礦井內(nèi)主排水設(shè)備進(jìn)行故障處理，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對其運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)故障序列分析模型調(diào)整狀態(tài)監(jiān)測角度，直至故障序列參數(shù)對監(jiān)測結(jié)果的影響保持在0.02s以內(nèi)。至此，完成對基于物聯(lián)網(wǎng)的礦井內(nèi)主排水設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測算法設(shè)計。

2 實驗論證分析

圖1 實驗論證結(jié)果對比

為保證本文設(shè)計的基于物聯(lián)網(wǎng)的礦井內(nèi)主排水設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的有效性，進(jìn)行實驗論證，實驗論證采用相同地區(qū)的，具有相同礦井環(huán)境的主排水設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測論證實驗。

為保證實驗嚴(yán)謹(jǐn)性，采用傳統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，即人工操作監(jiān)測技術(shù)作為實驗論證的對比，對兩種監(jiān)測技術(shù)的監(jiān)測效率進(jìn)行統(tǒng)計。其實驗論證結(jié)果如圖1所示。

圖1中（a）圖代表基于物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測技術(shù)的監(jiān)測結(jié)果；（b）圖代表傳統(tǒng)人工操作監(jiān)測技術(shù)的監(jiān)測結(jié)果。則通過對圖1所示實驗論證結(jié)果的分析可知，基于物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)測技術(shù)監(jiān)測幅值波動小，整個監(jiān)測過程耗時短；而傳統(tǒng)人工操作的監(jiān)測技術(shù)監(jiān)測幅值波動大，且監(jiān)測幅值較為密集、監(jiān)測過程繁瑣，整個監(jiān)測過程耗時長。則可以得出結(jié)論，本文設(shè)計的基于物聯(lián)網(wǎng)的礦井內(nèi)主排水設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)具備極高的有效性，進(jìn)行礦井內(nèi)主排水設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測工作時，監(jiān)測過程簡單，監(jiān)測波動性小，且監(jiān)測耗時短，具有較高的監(jiān)測效率。通過加權(quán)分析可知，本文設(shè)計的基于物聯(lián)網(wǎng)的礦井內(nèi)主排水設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)較傳統(tǒng)人工操作的監(jiān)測技術(shù)總效率提高24.37%。

3 結(jié)語

本文對基于物聯(lián)網(wǎng)的礦井內(nèi)主排水設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行分析與設(shè)計，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，確定主排水設(shè)備故障參量，優(yōu)化狀態(tài)監(jiān)測算法，實現(xiàn)本文設(shè)計。實驗論證結(jié)果表明，本文設(shè)計的基于物聯(lián)網(wǎng)的礦井內(nèi)主排水設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)具備極高的有效性，能夠提高礦井內(nèi)主排水設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測效率。

希望本文的研究能夠為礦井內(nèi)主排水設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)提供理論依據(jù)和參考。