Khai thác mỏ an toàn loại van bi điện như một đơn vị điều hành quan trọng của hệ thống điều khiển chất lỏng downhole mỏ than, độ tin cậy của nó liên quan trực tiếp đến hoạt động bình thường của hệ thống an toàn như thông gió, khai thác khí, thoát nước. Bị hạn chế bởi độ ẩm cao dưới giếng, bụi cao, dễ cháy và nổ và các môi trường khắc nghiệt khác, van bi điện dễ bị kẹt cơ học, thất bại niêm phong, quá tải động cơ, mạch an toàn nội bộ bất thường và các lỗi khác. Các mô hình "sửa chữa sau khi thực hiện" hoặc "sửa chữa định kỳ" truyền thống rất khó để đáp ứng các yêu cầu của các mỏ thông minh hiện đại về tính sẵn sàng và an toàn nội tại cao.Thiết kế an toàn này giới hạn nghiêm ngặt về tiêu thụ điện năng, điện áp, dòng điện (thường ≤24 V, ≤100 mA), làm cho khả năng lái xe của van bi điện bị hạn chế, hoạt động lâu dài dễ bị mòn, rỉ sét, bôi trơn thất bại và các vấn đề khác. Một khi sự cố xảy ra, nó không chỉ ảnh hưởng đến quy trình công nghệ, mà còn có thể gây ra sự cố thứ cấp như tích tụ gas, lũ lụt.
I. Mô hình lỗi điển hình và phân tích nguồn gốc

II. Đường dẫn kỹ thuật chẩn đoán sự cố
1, Giám sát tình trạng dựa trên cảm biến đa nguồn
Trong giới hạn tiêu thụ điện năng an toàn bản địa, cảm biến điện năng thấp được ưa thích hơn:
- Giám sát dạng sóng hiện tại/điện áp: xác định sự chậm trễ hoặc quá tải bằng cách lái các tính năng thoáng qua của dòng điện;
- Thu thập tín hiệu rung vi mô: sử dụng gia tốc MEMS để bắt các chuyển động bất thường của thân van;
- Giám sát nhiệt độ: hồng ngoại hoặc thermistor phát hiện quá nóng cục bộ của động cơ hoặc thân van;
- Kiểm tra phản hồi vị trí: So sánh vị trí hướng dẫn với phản hồi thực tế, đánh giá lỗi chuỗi truyền.
Lưu ý: Tất cả các cảm biến và mạch điều hòa tín hiệu phải được chứng nhận an toàn này (ví dụ: Ex ia I Ma).
2, Xử lý tín hiệu và khai thác tính năng
- Sử dụng chuyển đổi sóng nhỏ hoặc phân hủy phương thức thực nghiệm (EMD) để loại bỏ nhiễu tiếng ồn mạnh dưới giếng;
- Khai thác miền thời gian (rễ vuông trung bình, độ dốc), miền tần số (năng lượng tần số chính) đặc điểm miền tần số kịp thời;
- Xây dựng thư viện các tính năng đa trạng thái "Health – Subhealth – Failure".
3, Mô hình chẩn đoán dựa trên dữ liệu
- Phương pháp truyền thống: hỗ trợ máy vector (SVM), mô hình Markov ẩn (HMM) cho các tình huống mẫu nhỏ;
- Học sâu: Mạng CNN hoặc LSTM nhẹ được triển khai trên bộ điều khiển cạnh để chẩn đoán thời gian thực ở phía cuối;
- Học di chuyển: Sử dụng dữ liệu nền tảng mô phỏng mặt đất để đào tạo trước, giảm sự phụ thuộc vào dữ liệu kích thước lỗ khoan.
III. Kiến trúc hệ thống bảo trì dự đoán
Đề xuất kiến trúc phối hợp cấp 3 "Cuộc - Biên - Mây":
1, Kết thúc bên (cơ thể an toàn):
- Tích hợp MCU tiêu thụ điện năng thấp với cảm biến để thực hiện chiết xuất tính năng địa phương với chẩn đoán chính;
- Tải lên dữ liệu trạng thái quan trọng thông qua bus RS485/CAN an toàn bản địa.
B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)
- Tổng hợp nhiều dữ liệu van bi, chạy mô hình dự đoán nhẹ;
- Tạo ước tính tuổi thọ còn lại (RUL) với các khuyến nghị về đơn đặt hàng công việc bảo trì.
3. Mây (Trung tâm giám sát mặt đất):
- Xây dựng mô hình sinh đôi kỹ thuật số để hình dung tình hình sức khỏe van khai thác đầy đủ;
- Kết hợp sổ cái thiết bị, hồ sơ sửa chữa, thông số môi trường để tối ưu hóa chiến lược bảo trì.
Kiến trúc này thực hiện vòng khép kín "Nhận thức - Chẩn đoán - Dự đoán - Quyết định" dưới tiền đề đảm bảo an toàn bản địa.
Chẩn đoán sự cố và bảo trì dự đoán của van bi điện an toàn trong khai thác mỏ là sự hỗ trợ quan trọng để nâng mức độ an toàn bản chất của mỏ than. Sự chuyển đổi từ "bảo trì thụ động" sang "phòng ngừa chủ động" có thể đạt được dưới những ràng buộc nghiêm ngặt về an toàn nội bộ bằng cách kết hợp cảm biến năng lượng thấp, trí thông minh biên và nền tảng đám mây.
