基于Petri网的井下排水系统故障诊断算法研究

摘要

排水系统肩负着将煤矿矿井涌水及时排出的重任，保障着煤矿的稳定运行和矿工的生命安全。近年来由于排水系统发生故障导致的矿井事故很多，因此对排水系统进行状态监控和故障诊断意义重大。
　　为了方便数据采集和状态监测，在实验室搭建了一套模拟矿井排水及其控制系统，并对控制系统的硬件和软件进行了设计，为故障诊断提供了模拟平台。
　　实现排水系统的故障诊断，需要监测的信息多，本文在分析常见的排水系统故障机理的基础上，选取流量、压力、液位、振动等信号为监测量。通过PLC控制器采集传感器信息，实现自动化控制和监测数据显示。使用动态采集系统YE6231在线快速采集传感器数据，实现动态信息的快速采集和在线分析。由于监测的多传感器信息之间存在大量冗余信息，加大了故障诊断的复杂度，本文选取粗糙集理论约减冗余信息，得到故障与故障征兆的最简决策表和故障特征量。
　　在分析多种故障诊断算法的基础上，本文选取Petri网理论算法作为排水系统的故障诊断算法。同时设计了排水系统的故障诊断模型，并选用BP神经网络算法优化模型参数。通过建立的模拟平台为故障诊断的实现实时提供数据，数据通过动态采集系统YE6231导出，并使用MATLAB软件平台作为仿真平台，对选取的50组故障数据进行诊断，诊断结果表明建立的基于Petri网的故障诊断模型具有较高的诊断精度，为排水系统的故障诊断提供了一定的实际应用价值。

目录

声明

1 绪 论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究的主要内容

1.4 本章小结

2 井下排水系统

2.1 矿井排水系统介绍

2.2 离心式矿井排水设备组成

2.3 离心式矿井排水设备的要求

2.4 本章小结

3 排水系统自动化监测系统设计

3.1 模拟排水系统平台

3.2 排水系统自动化监控系统功能设计

3.3 排水系统自动化监控系统总体设计

3.4 本章小结

4 排水系统常见故障机理分析与故障特征量提取

4.1 排水系统性能分析

4.2 排水系统常见故障机理分析

4.3 基于粗糙集理论的排水系统的故障特征信号提取

4.4 本章小结

5 基于Petri网的排水系统故障诊断算法

5.1 Petri网算法理论

5.2 基于Petri网的故障诊断算法

5.3 模糊故障诊断Petri模型建立

5.4 本章小结

6 基于Petri网的排水系统故障诊断算法的实现

6.1 排水系统故障动态数据采集平台

6.3 FPN故障诊断模型仿真与分析

6.4 本章小结

7 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢