煤礦鋼絲繩芯輸送帶缺陷弱磁信號(hào)智能識(shí)別研究.pdf

1、鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)是目前大多數(shù)煤礦的主運(yùn)輸設(shè)備，在現(xiàn)代化煤礦生產(chǎn)中發(fā)揮著極其重要的作用。鋼絲繩芯輸送帶使用過(guò)程中因發(fā)生接頭位移、斷繩、斷絲和疲勞等缺陷導(dǎo)致輸送帶斷裂事故頻發(fā)，造成了人員傷亡和重大經(jīng)濟(jì)損失。為了克服目前輸送帶缺陷人工目測(cè)方法的缺點(diǎn)和不足，論文通過(guò)研發(fā)煤礦鋼絲繩芯輸送帶弱磁在線檢測(cè)研究平臺(tái)，運(yùn)用理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)缺陷磁場(chǎng)空間分布規(guī)律和弱磁檢測(cè)信號(hào)智能識(shí)別理論和算法進(jìn)行了深入研究。
　　針對(duì)目前煤礦生產(chǎn)中鋼絲繩芯輸

2、送安全在線檢測(cè)這一亟待解決的技術(shù)難題,借助于電磁無(wú)損檢測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、變頻控制技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù),成功地開(kāi)發(fā)了輸送帶缺陷弱磁在線智能識(shí)別系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了煤礦鋼絲繩芯輸送帶缺陷弱磁檢測(cè)的自動(dòng)化,提高了輸送帶缺陷檢測(cè)的可靠性和效率,對(duì)確保輸送帶安全可靠運(yùn)行具有重要意義。
　　研究了鋼絲繩芯輸送帶斷繩和接頭位移的磁場(chǎng)空間分布問(wèn)題,運(yùn)用磁偶極子模型建立了斷繩和接頭的磁場(chǎng)空間分布數(shù)學(xué)模型。通過(guò)數(shù)學(xué)模型構(gòu)建了接頭位移和斷

3、繩缺陷樣本,分析了接頭磁場(chǎng)沿輸送帶長(zhǎng)度方向(x方向)和垂直輸送帶方向(y方向)磁場(chǎng)空間分布隨接頭位移變化規(guī)律。研究結(jié)果表明:y方向磁場(chǎng)空間分布的波峰與波谷間距可以準(zhǔn)確反映接頭位移的變化,為接頭位移定量評(píng)價(jià)提供了依據(jù)。
　　研究了在煤礦強(qiáng)噪聲背景下的鋼絲繩芯輸送帶缺陷弱磁檢測(cè)信號(hào)降噪問(wèn)題,提出了一種改進(jìn)閾值小波的變步長(zhǎng) LMS自適應(yīng)濾波算法。該算法不僅融合了小波變換和自適應(yīng)濾波的優(yōu)點(diǎn),而且通過(guò)對(duì)小波閾值處理函數(shù)和LMS自適應(yīng)濾波步長(zhǎng)

4、的改進(jìn)獲得了比小波和自適應(yīng)濾波更好的降噪性能。通過(guò)對(duì)多種降噪算法的比較分析表明:該算法對(duì)輸送帶缺陷信號(hào)中的非平穩(wěn)噪聲的降噪具有良好效果,有效地提高了信噪比。
　　研究了輸送帶多傳感器信息融合特征提取和特征約簡(jiǎn)問(wèn)題,提出了多傳感器時(shí)域特征和小波包能量特征加權(quán)融合的特征提取算法和基于屬性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差的改進(jìn)鄰域粗糙集特征約簡(jiǎn)算法。首先,根據(jù)弱磁傳感器檢測(cè)的缺陷信號(hào)提取時(shí)域特征和小波包能量特征;其次,對(duì)提取的缺陷特征進(jìn)行加權(quán)融合;最后,對(duì)缺

5、陷特征進(jìn)行約簡(jiǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該算法可以有效地提取本質(zhì)特征向量。
　　研究了鋼絲繩芯輸送帶多類(lèi)缺陷信號(hào)分類(lèi)問(wèn)題,提出了一種基于改進(jìn)遺傳算法優(yōu)化的模糊二叉樹(shù)支持向量機(jī)多類(lèi)分類(lèi)算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該算法可以較快地獲得支持向量機(jī)的一組最優(yōu)參數(shù)C和σ,分類(lèi)精度高,訓(xùn)練速度快,支持向量個(gè)數(shù)少,并且對(duì)于含有噪聲數(shù)據(jù)的分類(lèi)比常用支持向量機(jī)多分類(lèi)算法具有更高的分類(lèi)精度和更少的支持向量。
　　研究了缺陷的定位和定量分析問(wèn)題,提出了一種基于特征

6、間距的接頭編號(hào)方法,對(duì)接頭位移進(jìn)行定位,運(yùn)用多個(gè)煤礦現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)接頭數(shù)據(jù)驗(yàn)證了該方法的有效性。對(duì)于接頭位移的定量分析,運(yùn)用多個(gè)垂直傳感器的波峰與波谷之間的間距加權(quán)平均值作為接頭長(zhǎng)度,并根據(jù)接頭長(zhǎng)度的變化量對(duì)接頭位移進(jìn)行定量,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該方法定量精度較高。提出了基于多傳感器融合的分區(qū)定位方法,對(duì)非接頭區(qū)缺陷進(jìn)行寬度方向定位,以相鄰4個(gè)傳感器為一組對(duì)輸送帶寬度進(jìn)行分區(qū),然后在分區(qū)內(nèi)根據(jù)相鄰水平傳感器幅值信息進(jìn)行融合定位,結(jié)果表明:該定位方法的定位