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(cè)技術(shù)設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)的礦井內(nèi)主排水設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，直接進(jìn)行主排水設(shè)備的故障參量確定與監(jiān)測(cè)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(cè)算法，實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的主排水設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

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(shí)會(huì)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(dòng)形成的夾角；D0代表滾珠圓心滾動(dòng)過程中形成的直徑；fr代表滾動(dòng)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(cè)，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(jì)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(cè)算法設(shè)計(jì)

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

假設(shè)某一時(shí)刻發(fā)生主排水設(shè)備故障時(shí)，該時(shí)刻的故障序列為p，在這一時(shí)刻的監(jiān)測(cè)值為q，則故障過程中，基于物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)測(cè)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(cè)函數(shù)；a代表矩陣數(shù)；ε代表故障序列。

確定故障監(jiān)測(cè)函數(shù)后，對(duì)主排水設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)并檢測(cè)故障個(gè)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(gè)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(jì)算。

對(duì)主排水設(shè)備的狀態(tài)序列進(jìn)行隨機(jī)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(cè)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(yùn)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(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)故障序列分析模型調(diào)整狀態(tài)監(jiān)測(cè)角度，直至故障序列參數(shù)對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響保持在0.02s以內(nèi)。至此，完成對(duì)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(cè)算法設(shè)計(jì)。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

圖1 實(shí)驗(yàn)論證結(jié)果對(duì)比

為保證本文設(shè)計(jì)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(cè)技術(shù)的有效性，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證，實(shí)驗(yàn)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(cè)論證實(shí)驗(yàn)。

為保證實(shí)驗(yàn)嚴(yán)謹(jǐn)性，采用傳統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，即人工操作監(jiān)測(cè)技術(shù)作為實(shí)驗(yàn)論證的對(duì)比，對(duì)兩種監(jiān)測(cè)技術(shù)的監(jiān)測(cè)效率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。其實(shí)驗(yàn)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(cè)技術(shù)的監(jiān)測(cè)結(jié)果；（b）圖代表傳統(tǒng)人工操作監(jiān)測(cè)技術(shù)的監(jiān)測(cè)結(jié)果。則通過對(duì)圖1所示實(shí)驗(yàn)論證結(jié)果的分析可知，基于物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)監(jiān)測(cè)幅值波動(dòng)小，整個(gè)監(jiān)測(cè)過程耗時(shí)短；而傳統(tǒng)人工操作的監(jiān)測(cè)技術(shù)監(jiān)測(cè)幅值波動(dòng)大，且監(jiān)測(cè)幅值較為密集、監(jiān)測(cè)過程繁瑣，整個(gè)監(jiān)測(cè)過程耗時(shí)長。則可以得出結(jié)論，本文設(shè)計(jì)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(cè)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(cè)工作時(shí)，監(jiān)測(cè)過程簡(jiǎn)單，監(jiān)測(cè)波動(dòng)性小，且監(jiān)測(cè)耗時(shí)短，具有較高的監(jiān)測(cè)效率。通過加權(quán)分析可知，本文設(shè)計(jì)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(cè)技術(shù)較傳統(tǒng)人工操作的監(jiān)測(cè)技術(shù)總效率提高24.37%。

3 結(jié)語

本文對(duì)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(cè)技術(shù)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，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(cè)算法，實(shí)現(xiàn)本文設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)論證結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)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(cè)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(cè)效率。

希望本文的研究能夠?yàn)榈V井內(nèi)主排水設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)提供理論依據(jù)和參考。