基于多源信息融合的刮板输送机链条断裂预警方法及系统与流程

本申请涉及刮板输送机监测，尤其涉及一种基于多源信息融合的刮板输送机链条断裂预警方法、系统、设备及存储介质。

背景技术：

1、相关技术中，主要依靠霍尔节距检测、振动监测、电流负载监测、机器视觉等单一信号监测刮板输送机链条状态，但各类方案均存在明显缺陷。一，监测仅依托单源信号，井下粉尘、水雾、煤流扰动极易造成信号干扰。二，相关方案多采用瞬时数值、短时数据判断故障。三，相关方案普遍使用固定阈值、经验规则进行判定，无法适配多变工况，误报、漏报问题突出，且大多只能在故障明显或断链发生后报警，缺少提前预警能力。

技术实现思路

1、本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、第一方面，本申请提出一种基于多源信息融合的刮板输送机链条断裂预警方法，所述方法包括：采集刮板输送机的链条运行信息；其中，所述链条运行信息包括以下至少一项：链环经过检测位置的检测信号及对应的时间戳、链条-链轮啮合振动响应信号序列、电机电流信号序列；对所述链条运行信息进行滑动窗口分段处理，提取每段窗口的多维信息特征；其中，所述多维信息特征包括以下至少一项：节律特征、振动特征和负载特征；对所述多维信息特征进行归一化处理，获取链条健康指数；根据所述链条健康指数和预设的状态判定逻辑，确定链条运行状态等级；根据所述链条运行状态等级执行预设的安全预警策略。

3、在一种实现方式中，所述节律特征的提取流程包括：在单个滑动窗口内，根据链环经过检测位置的检测信号及对应的时间戳构建时间序列，计算相邻链环通过的时间间隔，统计该窗口内时间间隔序列的标准差作为所述节律特征。

4、在一种可选地实现方式中，所述振动特征的提取流程包括：根据同步平均处理后的振动包络信号，计算同步振动能量比；并以振动包络信号自相关函数在链条通过周期位置对应的归一化峰值，作为所述振动特征。

5、在一种可选地实现方式中，所述负载特征的提取流程包括：在单个滑动窗口内计算电流平均值，并计算相邻时间窗口的电流变化量作为所述负载特征。

6、在一种可选地实现方式中，所述根据所述链条健康指数和预设的状态判定逻辑，确定链条运行状态等级，包括：获取历史链条健康指数；根据所述历史链条健康指数，计算自适应阈值； 判断所述链条健康指数是否小于所述自适应阈值时，若是，判定当前链条运行状态等级为预警等级；否则，判定当前链条运行状态等级为正常等级。

7、在一种实现方式中，所述方法还包括：计算相邻滑动窗口之间链条健康指数的变化量；在所述链条健康指数变化量大于零时，判定链条处于劣化状态；根据链条健康指数变化量预测未来设定窗口的预测链条健康指数，所述预测链条健康指数的计算式为：

8、

9、式中，为未来第个窗口的链条健康指数，为当前窗口的链条健康指数，为当前窗口的链条健康指数变化量；

10、在所述预测链条健康指数小于自适应阈值时，判定当前链条运行状态等级为潜在高风险等级。

11、第二方面，本申请提出一种基于多源信息融合的刮板输送机链条断裂预警系统，所述系统包括：数据采集模块，用于采集刮板输送机的链条运行信息；其中，所述链条运行信息包括以下至少一项：链环经过检测位置的检测信号及对应的时间戳、链条-链轮啮合振动响应信号序列、电机电流信号序列；第一处理模块，用于对所述链条运行信息进行滑动窗口分段处理，提取每段窗口的多维信息特征；其中，所述多维信息特征包括以下至少一项：节律特征、振动特征和负载特征；第二处理模块，用于对所述多维信息特征进行归一化处理，获取链条健康指数；第三处理模块，用于根据所述链条健康指数和预设的状态判定逻辑，确定链条运行状态等级；第四处理模块，用于根据所述链条运行状态等级执行预设的安全预警策略。

12、在一种实现方式中，所述第一处理模块可以用于：在单个滑动窗口内，根据链环经过检测位置的检测信号及对应的时间戳构建时间序列，计算相邻链环通过的时间间隔，统计该窗口内时间间隔序列的标准差作为所述节律特征。

13、在一种可选地实现方式中，所述第一处理模块可以用于：根据同步平均处理后的振动包络信号，计算同步振动能量比；并以振动包络信号自相关函数在链条通过周期位置对应的归一化峰值，作为所述振动特征。

14、在一种可选地实现方式中，所述第一处理模块可以用于：在单个滑动窗口内计算电流平均值，并计算相邻时间窗口的电流变化量作为所述负载特征。

15、在一种可选地实现方式中，所述第三处理模块可以用于：获取历史链条健康指数；根据所述历史链条健康指数，计算自适应阈值； 判断所述链条健康指数是否小于所述自适应阈值时，若是，判定当前链条运行状态等级为预警等级；否则，判定当前链条运行状态等级为正常等级。

16、在一种实现方式中，所述系统还包括第五处理模块，可以用于：计算相邻滑动窗口之间链条健康指数的变化量，即以后一窗口的链条健康指数减去前一窗口的链条健康指数，作为链条健康指数变化量，以表征状态变化方向，如在链条健康指数变化量大于零时，判定链条处于劣化状态；根据链条健康指数变化量预测未来设定窗口的预测链条健康指数，所述预测链条健康指数的计算式为：

17、

18、式中，为未来第个窗口的链条健康指数，为当前窗口的链条健康指数，为当前窗口的链条健康指数变化量；在所述预测链条健康指数小于自适应阈值时，判定当前链条运行状态等级为潜在高风险等级。

19、第三方面，本申请提出一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如第一方面所述的方法。

20、第四方面，本申请提出一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当所述指令在电子设备上运行时，使得所述电子设备执行如第一方面所述的方法。

21、第五方面，本申请提出一种程序产品，包括程序、指令的至少之一，所述程序、指令的至少之一被电子设备执行时实现第一方面所述方法的步骤。

22、本申请提供的基于多源信息融合的刮板输送机链条断裂预警方法、系统、设备及存储介质，可以同步采集霍尔脉冲、链条-链轮啮合振动、电机电流等多类链条运行信号，并采用滑动窗口法对运行信号处理，分别提取节律、振动、负载多维特征，将各特征归一化后加权融合得到链条健康指数，再结合健康指数时序趋势、动态自适应阈值及预测结果进行状态分级，最后依据不同等级执行分级报警。能够通过多源信号融合弥补单一监测抗干扰差的缺陷，并通过设置动态阈值降低误报漏报，并实现断链风险提前预警，提升井下复杂工况下刮板输送机链条监测的稳定性与可靠性。

23、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

1.一种基于多源信息融合的刮板输送机链条断裂预警方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述节律特征的提取流程包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述振动特征的提取流程包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述负载特征的提取流程包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述链条健康指数和预设的状态判定逻辑，确定链条运行状态等级，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.一种基于多源信息融合的刮板输送机链条断裂预警系统，其特征在于，包括：

8.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器；

9.一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，其特征在于，当所述指令在电子设备上运行时，使得所述电子设备执行权利要求1~6中任一项所述的方法。

10.一种程序产品，包括程序、指令的至少之一，其特征在于，所述程序、指令的至少之一被电子设备执行时实现权利要求1~6中任一项所述方法的步骤。