基于液位計數據挖掘的露天煤礦礦用運輸卡車工況監控系統
引言:來構思沒事個集樓頂花園礦翻斗車啟用的情形、摩托車摩托車輪胎請況和油耗的檢測為整體的,且為翻斗車行車員和控制技術人員提供的的數據資料實時時間的現示產品信息,或者極具實現的的數據資料開采習慣決定設備啟用衛生性作用的樓頂花園礦礦用絞車搬運翻斗車操作監控錄像軟件系統;并應用場景翻斗車操作的的數據資料形態,來構思沒事種應用場景無限循環精神在線的翻斗車摩托車摩托車輪胎衛生的的數據資料開采建模 。實現耐壓試驗相比較效驗,該建模 極具較高的準確的性和不弱的通用性性。
伴隨著信息技術的高速發展,信息技術對人類的生產生活產生了巨大的影響。信息技術在露天礦開采中同樣有較為廣泛的應用。露天煤礦4個主要生產環節分別是:穿爆、采裝、運輸、排卸,其中運輸的主要任務是將地表非礦物巖土運送到排土場,以及將露天煤礦采出的原煤運送到選礦廠2部分,并且運輸成本在開采成本中占比較大,由此可見運輸是露天煤礦開采中的重要環節,對露天煤礦運輸系統的監管尤為重要[1]。
露天煤礦運輸系統的監控主要是礦用運輸車輛的監控。礦用運輸車輛的監控的目的一方面是為了保障安全生產,特別是輪胎安全[2];另一方面可以通過運輸車輛的監控減少燃油的非正常消耗[3]。過去對露天礦運輸系統的監管主要通過人員巡查的方式,這種方式監管效率低下,且需有大量的監管人員參與其中,人力成本巨大[4]。在信息技術成熟的背景下,采用信息技術進行露天煤礦運輸系統的監管可以達到全天候、所有工作車輛的全覆蓋監管,大大提高了監管效率,并節省人力成本。并且在信息技術支持下的露天煤礦運輸監管系統可以采集到大量的運輸車輛工況數據,通過數據挖掘可有效指導露天礦車輛運行,進一步提高露天煤礦運輸系統的安全性,并有效降低露天煤礦運輸系統的能源消耗[5]。
1系統需求分析
露天煤礦礦用卡車監控系統的目的是為了保障安全生產、降低能耗,為露天煤礦運輸系統的工作人員提供實時的信息顯示,并且為管理人員提供監控信息和決策支持。礦用運輸車輛工況監控內容主要有3個方面。
首先要監控的是車輛基本狀態如,速度、載重及位置信息;其次在露天開采運輸中,輪胎安全運行與節約成本,保證安全生產密切相關,露天煤礦礦用卡車多采用220t級別的卡車,而且礦用運輸車輛常年往返于巖土所構成的礦區道路,由于工作時間長,在溫度較高和有精銳巖石扎入輪胎的情況下極易發生爆胎事故,卡車輪胎監測,可以確保輪胎運行在zui佳的工況環境下,延長輪胎壽命,提高輪胎維修效率,提高車輛出動率,節約維護成本;zui后露天礦偷油、漏油、計量不準確(跑、冒、滴、漏)等現象頻繁,造成燃油大量的非生產消耗,燃油成本居高不下,甚至影響正常生產經營,燃油作為消耗性成本具有消耗后不可追溯再現的特點,燃油管理時效性較強。通過上述分析可將露天煤礦礦用卡車的監控分為3個子系統:①礦用運輸車輛的基本工作狀態監控子系統;②礦用卡車輪胎監控子系統;③礦用卡車的燃油監控子系統。
露天煤礦卡車工況監控系統的使用者有終端卡車司機和管理人員2類。終端卡車司機需要全方面的了解本車的工作狀態,以便實時的進行工作調整。另一方面管理人員需要實時監控所有工作車輛的工作狀態,并且根據實時的數據分析進行工作指導。由此可見,卡車終端需要有供司機參考的實時信息顯示系統,并且中心管理部門需要有相應的管理平臺。
2系統構成
準能集團卡車工況系統構架如圖1,整個露天礦礦用卡車工況監控系統主要由7個子系統構成。其中車載數據終端、基本車況監控子系統、輪胎監控子系統和燃油監控子系統依附于礦用卡車上,管理平臺和數據挖掘子系統依附于管理中心硬件設備,并通過通信系統將2部分連接起來。
1)基本車況監控子系統。主要采集車輛自身的基本工作信息,信息采集的內容主要有行車速度、載重量、發動機、剎車系統等信息,此類信息主要來自于車輛自身的采集,通過車輛電器系統獲取該類信息,并將該類信息導入車載終端。
2)燃油監控子系統。主要是監測卡車油箱的耗油情況。該系統主要由安裝在油箱內部安裝以及數據傳輸系統構成。通過液位計實時采集油箱內部的燃油消耗情況,并通過有線數據傳輸的方式將該信息傳送至車載終端。
3)輪胎監控子系統。主要目的是監控輪胎內部的壓力和溫度情況。該系統通過安裝在輪胎內部的壓力和溫度傳感器采集輪胎內部的壓力和溫度信息,該裝置通過橡膠膠粘在內胎內壁,并通過無線傳輸的方式將信號傳出來。由于輪胎壁較厚,需要近距離設置無線接收設備,所以在每個輪胎軸則分別安裝1個無線采集終端,并通過有線的方式傳輸至車載終端。
4)車載終端。車載終端的主要功能是集成上述
3個子系統所采集的信息顯示給駕駛員,并且將該信息傳輸至管理中心,并接受來自管理中心信息。車載終端主要由車載顯示終端和傳輸天線構成。
5)管理平臺。管理平臺是包含數據庫的信息中心,該中心將采集到數據進行整理并顯示,將信息實時的存入數據庫之中,方便管理人員統計檢查,并將決策信息傳輸至車載終端,同時與數據挖掘子系統相連。
6)數據挖掘子系統。主要為運輸系統提供決策支持,通過實時分析獲取的車輛工況信息,獲得安全情況和生產情況回應,通過與管理平臺聯動指導運輸車輛工作。
3數據挖掘技術應用
根據數據挖掘是否有目標分為有目標的數據挖掘和無目標的數據挖掘2種,有目標的數據挖掘是通過設置挖掘目標,通過采用一定的挖掘方法獲得挖掘結果;而無目標的數據挖掘是通過分析多條數項,尋找數據項之間關聯[6]。在露天煤礦礦用卡車工況監控系統中的數據挖掘子系統要以有目標的數據挖掘為主,通過設置安全等目標進行定向數據挖掘,并且輔以無目標的數據挖掘,挖掘礦用卡車工況數據項之間的內在聯系,指導運輸系統工作。
輪胎安全運行是露天煤礦礦用卡車工作的前提,由于露天煤礦礦用卡車載重巨大,對輪胎的性能要求也較高,如果一旦出現了輪胎爆炸等事故發生會對造成重大的安全生產事故。胎溫胎壓的監測可以實時獲取輪胎的工作參數,推斷輪胎工作狀況。目前,輪胎安全工作的保障是通過設置輪胎工作的安全限值,一旦輪胎工作指標超過該值即時停止輪胎工作[7-8]。但是該種方法容易造成車輛將車輛停留在運輸路途中,影響正常運輸系統,并且也不利于維修人員的維修工作。為數據挖掘子系統設計一種輪胎安全預測數據挖掘方法,在輪胎參數超過限值之前將其行駛到修理中心。
在輪胎工作過程中,輪胎的參數由正常到超出限值的狀態的變化過程中有1個相對固定的理化過程,可由相關參數的時間序列變化推測出未來輪胎的安全狀態。循環神經網絡可以很好解決具有時間維度變化的預測問題,設計了一種基于循環神經網絡的輪胎運行狀態安全判定模型[9-10]。循環神經網絡可以對時間序列上發生的情況進行積累和傳遞。卡車輪胎安全預警的參數主要有輪胎的溫度和壓力2個值,那么設定循環神經網絡的輸入值層為溫度和壓強,輸出層為輪胎安全性,并且設計隱藏層為1,節點為4,卡車輪胎安全循環神經網絡如圖2。其中x1為時間、x2為車速、x3為載重、x4為溫度,x5為壓強,x6為油耗。s為安全性,設置安全性有4個等級分別是無風險,低風險,高風險,危險4個級別。根據神經網絡隱含層節點經驗公式計算,隱含層節點數為5,A1、A2、A3、A4、A5為隱含層節點。
采用c++進行編程建立神經網絡,在獲取數據中選取10000條數據進行訓練,輸入到建立的循環神經網絡中并進行訓練。通過訓練獲得神經網絡,并輸入1d單一輪胎工作數據進行對比驗證,從試驗結果看,循環神經網絡的準確率在81.2%,并且對于危險的預警更為準確,并且將真實危險的范圍有效覆蓋,確保了危險情況的及時應對。在無風險、高風險和低風險上的預測精度相似。
4結語
露天煤礦礦用卡車工況監控系統是露天煤礦信息化的重要組成部分,是聯系生產一線與管理部門的有效手段。準能集團露天礦礦用卡車監控系統主要由硬件平臺和各系統2大部分構成,其中特別增加了數據挖掘子系統。數據挖掘子系統通過設置不同的數據挖掘算法,充分使用已獲得的卡車工況數據,為露天礦運輸系統管理者的決策提供有效的數據保障和支持。該系統在準煤集團建設并已經進入設備調試階段,目前系統工作穩定,使用效果良好。
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