煤礦機電技術應用及其自動發(fā)展方向

＊周文杰

（晉能控股煤業(yè)集團永定莊煤業(yè)公司機電部 山西 037000）

我國現(xiàn)下正在持續(xù)研發(fā)自動化技術與信息技術，并且在各行各業(yè)中進行推廣與普及。煤礦產業(yè)面對以往開采安全度低、生產效率低等問題，必須要重視創(chuàng)新與改進開采技術工作，通過積極引入自動化機電技術，來促進開采作業(yè)效率的增強，也保障相關人員的個人安危，解放相關人員工作的強度。同時，想要實現(xiàn)自動化機電技術的高效運用，還需對其日后發(fā)展的方向予以分析研究，持續(xù)加大科研的力度，來促使其性能更為完善，保障煤礦產業(yè)的現(xiàn)代化、智能化發(fā)展，獲取更加理想并可觀的生產效益。

1.煤礦自動化機電技術的主要特點

（1）集成化。在核心CPU方面，采取可編程控制器、單片機與計算機，通過感應器的高精度運用，來采集底層設施數(shù)據并對原件予以傳送，同時，通過人機界面的運用作為顯示設施[1]。以系統(tǒng)來采集、檢測、管理與控制數(shù)據信息，對系統(tǒng)動態(tài)予以掌控，從而有效維護并監(jiān)管系統(tǒng)。

（2）智能化。日益增強小型控制板的性能，能夠為發(fā)展煤礦自動化機電技術帶來全新的機遇。處理信息內容水平高、速度快是小型控制板最為顯著的優(yōu)勢，余量集成性與智能性選擇大。例如：通過電牽引采煤設施的運用，可有效管控負荷并達成記憶割煤目標。

（3）多元性。針對于煤礦自動化機電技術而言，其具備的多元性特點能夠對多元性的設施感應器種類起到決定性的作用，在發(fā)展煤礦自動化機電技術的過程中，溫度感應器、移動感應器、壓力感應器以及加速感應器均已得到普遍性的應用[2]。集成多信號系統(tǒng)的過程中，也遵守相關要求、規(guī)定，保障各個系統(tǒng)結構設施之間具備諸多的通信接口，從而實現(xiàn)多種通訊協(xié)議的融入。

2.機電設備自動化發(fā)展的優(yōu)點分析

（1）減少能源消耗，降低成本。由于機電設備自動化產品存在較低能耗，可以達到驅動調節(jié)的效果，以便滿足用戶的需要，不但確保了產品的實際應用成效，而且也降低了設備能源的消耗量，加快了實際的生產速度，實現(xiàn)對經濟成本的嚴格管控。并且，現(xiàn)階段，很多自動化產品中均引入了先進的技術，依靠計算機系統(tǒng)、微電子系統(tǒng)等，達到減小設計產品的目的，降低了材料的利用率。

（2）機電設備自動化應用范圍非常廣泛。為了達到機電設備自動化生產的目的，運用先進的多樣化技術，能夠使各種技術相結合，體現(xiàn)出復合功能優(yōu)勢。所以，當實施自動化管控、調節(jié)與保護的過程中，能夠確保安全性，滿足廣大用戶的實際需要，發(fā)揮出自動化的良好作用。

（3）機電設備安全性獲得有效保障。對于機電設備自動化生產環(huán)節(jié)來說，假如出現(xiàn)故障問題以后，能夠進行自動化處理，制定出科學、可行的保護對策，如此有利于增強一定的安全性。實際上，此種生產模式的運用可以凸顯出人性化的優(yōu)勢。進行機電設備化生產時，需要達到自動化監(jiān)測、診斷以及處理的效果，無需依靠人為操作的方式，降低了安全事故的產生幾率。當機器設備運行時，假如碰到過載、過壓、過流等故障問題以后，需要自動轉換安全工作方式的效果，有效避免安全事故的產生。

3.煤礦自動化機電技術的應用措施

(1)井下輸送機

在煤礦開采生產中，輸送煤炭屬于不可缺少的重要流程之一，需要對其高效與安全做出全力保障，從而實現(xiàn)礦產效率的增強。在正式運用井下輸送機期間，由于煤炭復雜的傳送條件、過長的傳送距離、龐大的傳送數(shù)量等因素，若對其未做出科學設計，將極有可能增加傳送期間意外事故的發(fā)生概率，因此，煤礦企業(yè)必須要結合具體情況，注重運輸安全系數(shù)的提高，積極改革并創(chuàng)新技術，掌控技術要點，重視傳送成效的增強，通過引入并應用自動化機電技術，從而在選擇并設置運輸機方面具備更嚴謹、規(guī)范的操作流程，切實提高運送系統(tǒng)的工作成效。想要對安全運輸煤炭資源做出有力的保障，相關人員則應該在系統(tǒng)正式啟動的先期，裝設并啟動聲光報警設施，隨后采取“廣播”的方式，向相關人員實時發(fā)出提醒警告，引導其做出充足的措施，規(guī)避危險區(qū)域。除此之外，在工作期間，若發(fā)生突發(fā)事件，需要即刻采取控制室中所裝設的應急設施進行報警，并及時暫停輸送操作。并且，需要對設置及運用下位機PLC投入高度重視，對其性能予以充分發(fā)揮，廣泛收集并深入剖析信息數(shù)據，向控制室及時反饋，隨后，將信息數(shù)據作為依據，確立出有效的應對措施，對系統(tǒng)運行做出有效調整[3]。

(2)礦井主通風機

想要對煤礦的安全、穩(wěn)定開采與生產做出保障，煤礦企業(yè)就必須要對主通風機做出合理化、科學化選擇。在日常作業(yè)中，主通風機想要高效完成通風工作，維護礦井內部良好的環(huán)境，往往需要長時間的運作，并且所采用的控制系統(tǒng)存在較大的復雜性，如果礦井生產作業(yè)條件、環(huán)境過于惡劣，將極有可能受到諸多因素的影響，損害到機械設施的性能，長期以往，不僅造成機電設施使用周期壽命的縮短，也增加意外事故的發(fā)生概率。因此，在礦井主通風機中，應該對模擬電子技術的運用投入高度重視，通過微處理設施的裝設，來更為精準的排查故障發(fā)生部位、發(fā)生原因，同時，面對風量、軸溫的觀測，也需采取自動化監(jiān)測設施來獲取更全面、更精準的數(shù)據，為使用機電設施安全系數(shù)的提高起到良好的協(xié)助作用，并充分發(fā)揮出預判故障的作用。只有確保機電設施擁有優(yōu)良的性能，方可有效改善生產作業(yè)環(huán)境，也高效運作機電設施，保障安全作業(yè)。

(3)煤礦開采

煤礦企業(yè)的工作人員想要高效開采煤炭資源，就必須要深入地下展開采掘礦井工作，然而，地下礦井的環(huán)境較為惡劣、條件較為艱苦，且存在較高的危險性，極有可能發(fā)生涌水或者是瓦斯爆炸等意外事故，對工作人員的個人安危造成嚴重威脅，如果此時延續(xù)以往的開采方法，會增加勞動強度與難度，且降低開采效率。此時，便需要對自動化機電技術合理運用，以此來實現(xiàn)開采生產安全系數(shù)與質量效率的增強。例如：通過電液控液壓支架與電牽引采煤機的運用，提高設施運作的穩(wěn)定性，提高運作的效率[4]。在日常工作中，自動化機電技術能夠簡便操作，相關工作者只需對參數(shù)予以設置，便可全方位管控開采生產過程，也對工作人員做出精準定位，若發(fā)覺潛在安全隱患，可及時確立出相應的處理方案。

(4)礦井監(jiān)控

通過采用實時監(jiān)控系統(tǒng)，能夠有效降低開采生產煤礦的危險系數(shù)，全方位預判危險源并掌控開采過程。針對于煤礦企業(yè)而言，可以將工作的不同地點同網絡安全監(jiān)控智能化平臺相結合，實現(xiàn)監(jiān)控覆蓋面的擴張，并且通過人員定位、通信視頻等子系統(tǒng)的運用，對不同環(huán)節(jié)予以高效監(jiān)測，實現(xiàn)開采煤礦可控性的強化，不論是井下排水還是運輸煤炭，均可得到全過程的監(jiān)測，及時調整不合理之處，提高開采生產的質量與效率。除此之外，通過采取礦井監(jiān)控系統(tǒng)，還可對員工狀態(tài)予以及時反饋，提高調度的便利性，并且，如果有意外事件發(fā)生，還可利用監(jiān)控系統(tǒng)及時發(fā)覺失聯(lián)工人信息，對其所在區(qū)域進行定位，增快搜救人員的速度。

4.智慧礦山煤礦機電系統(tǒng)分析

(1)機電設備健康智能化管控系統(tǒng)組成說明

通常情況下，煤礦機電設備智能化體現(xiàn)在構建機電設備健康智能化管理系統(tǒng)方面。很早以前，機電設備健康預測管理便被運用到軍工與航天等不同的領域當中?，F(xiàn)階段，在煤礦中尚未得到廣泛運用，以簡單設備的智能化健康管理為主。一般而言，在智能化健康管理過程中，涵蓋了機電設備的運行數(shù)據信息采集、健康檔案制定、健康情況的預測等部分。與此同時，該系統(tǒng)也包括了本地監(jiān)測終端、井上調度中心等構成部分，其中，前者可以借助傳感器裝置及時采集相關機電設備的參數(shù)信息，后者則科學分析并處理所采集的數(shù)據信息，然后開展健康評估工作，制定出合理的檢修與維護策略。

(2)煤礦機電設備的健康智能化診斷分析

結合煤礦機電設備健康智能化管控系統(tǒng)來說，利用監(jiān)測終端可以采集相關機電設備的數(shù)據信息，明確其合理與否，與智能化健康管理的效果密切相關。比如，針對旋轉機電設備而言，故障源自軸承、電機等各個部位，在故障問題方面，則涵蓋了液壓閥與傳感系統(tǒng)等等。所以，借助采集元件數(shù)據信息的方式，然后借助關聯(lián)矩陣處理方法，能夠科學診斷故障問題。

(3)煤礦機電設備的健康智能化維修數(shù)據庫說明

通常來說，進行煤礦機電設備健康智能化診斷分析時，需要合理劃分機電設備的健康表征與情況，構建出機電設備的健康數(shù)據庫，明確具體的健康標尺。針對健康智能化決策數(shù)據庫而言，涵蓋了設計時期、應用時期的維修對策。通過借助此項措施，能夠科學預測和分析煤礦機電設備的運行情況，以便制定出合理的維修策略，從而凸顯出智能化健康管理的優(yōu)勢。由此可見，經過上文的論述與分析后，從中能夠獲悉，科學說明煤礦機電設備的健康智能化維修數(shù)據庫可謂十分關鍵。

5.煤礦自動化機電技術的發(fā)展方向

（1）智能化發(fā)展。在新時代背景下，發(fā)展自動化機電技術的一個重要方向當屬智能化。所謂的智能化發(fā)展，就是利用控制理論，對混沌動力學、生理學、心理學、模糊數(shù)學、計算機科學、運籌學以及人工智能等模擬人類職能、新方法以及新思想予以吸收及應用，確保其具備自主決策、邏輯思維以及推力判斷等能力，逐步取代煤礦傳統(tǒng)的人工開采形式，增強開采生產的安全性與有效性[5]。

（2）網絡化發(fā)展?，F(xiàn)階段，正在全力科研并發(fā)展科學技術，在世界中，網絡已取得全面普及，為群眾的日常生活以及教育、軍事、政治、工業(yè)生產起到巨大的改革與創(chuàng)新作用。針對于煤礦自動化機電設施而言，在制造的過程中，需要將網絡視作核心媒介，在開發(fā)市場、選購材料、制造產品等方面，可以利用網絡展開異地合作。日益提高網絡技術的同時，能夠促使在增強學習管理的過程中，利用技術信息的交流，推進煤礦自動化機電技術朝著便捷性、網絡性的發(fā)展方向邁進。例如：通過機床聯(lián)網，能夠實現(xiàn)煤礦開采的無人化操作以及遠程控制。并且利用機床聯(lián)網，選擇一臺機床來編程、設定、運作及操作其他機床。除此之外，通過網絡的運用，能夠連接所有煤礦機電設施為以計算機為核心的集成系統(tǒng)，促使煤礦企業(yè)可以便利化、輕松化展開煤礦開采生產。由此可見，網絡化發(fā)展煤礦自動化機電技術屬于必然的趨勢。

（3）模塊化發(fā)展。實現(xiàn)自動化機電技術的模塊化發(fā)展屬于艱巨且又至關重要的一項工作，通過模塊化的硬件，能夠切實提高數(shù)控系統(tǒng)的標準性與集成性，將不同的功能需求作為依據，將通訊、輸出輸入接口、PLC、位置伺服、儲存器以及CPU等基礎模塊構成系統(tǒng)化、標準化的產品，并且利用“積木”形式，有效增減模塊數(shù)量或者是裁剪功能，形成檔次各異的數(shù)控系統(tǒng)。煤礦自動化機電設施由于生產提供商、種類規(guī)格非常多，因此，對自動化機電設施的環(huán)境接口、動力接口以及電氣接口等進行研發(fā)屬于關鍵性、復雜性較高的一項工作[6]。例如：對電動機一體、智能化減速、集減速的動力單元予以研制；對可獨立完成所有重點操作的機電設施裝置予以研制；對具備測距、識別并處理圖像、視覺等功能的控制單元予以研制。如此不僅能夠實現(xiàn)標準單元的充分運用，實現(xiàn)新產品的快速開發(fā)，也可實現(xiàn)生產規(guī)模的擴張?？梢哉f，通過生產系列化、標準化的電氣產品，能夠為煤礦企業(yè)模塊化發(fā)展自動化電氣技術帶來良好的應用前景。

（4）微型化發(fā)展。西方某些國家將其視作自動化微機機電設施系統(tǒng)或者是微電子機電設施系統(tǒng)，具體所指的是1cm3以下幾何尺寸的自動化機電設施產品，同時，朝著納米級以及微米級方向發(fā)展。靈活運動、能耗少、體積小是自動化微機電設施最為顯著的優(yōu)勢，能夠提高煤礦生產的精準度，增強煤礦企業(yè)的開采生產效率，同時，也可對煤礦生產土地資源起到節(jié)約作用，只需放置一臺機電設施即可展開采掘作業(yè)。因此，提供煤礦開采產品的提供商在制造并發(fā)展自動化機電設施方面，應該注重超精密技術的運用，例如：蝕刻技術、光刻技術等，從而實現(xiàn)自動化微機電設施的精細加工，促使其在煤礦采掘作業(yè)中能夠充分其作用價值，促進煤礦產業(yè)的良好發(fā)展。

（5）綠色環(huán)?；l(fā)展。蓬勃發(fā)展工業(yè)過程中，同樣也改變了群眾的生活，豐富的物質會為群眾帶來便利且舒適的生活環(huán)境，但同時，也會過度開發(fā)資源，污染到自然生態(tài)環(huán)境，特別是在應用自動化機電設施期間，會大量消耗電力能源，并且，運作中所排放的有害氣體，會嚴重污染到周邊生態(tài)環(huán)境，因此，我國現(xiàn)在正在大力呼吁并倡導節(jié)能、環(huán)保、綠色發(fā)展理念[7]。面對此種現(xiàn)象，煤礦在發(fā)展自動化機電技術的過程中，應該注重綠色環(huán)保化，在設計并制造自動化機電設施方面，需提高能源利用率，減少有害氣體的排放，并盡可能節(jié)約原材料，來杜絕資源的過度浪費，提高自動化機電設施的綠色環(huán)保性。

6.結束語

綜上所述，煤礦產業(yè)應用并發(fā)展自動化機電技術，不僅同我國現(xiàn)下的社會發(fā)展要求相符，也可促進可持續(xù)能源的良好發(fā)展，實現(xiàn)開采生產品質與效率的增強，也保障開采過程具備更高的安全系數(shù)。因此，煤礦企業(yè)必須要積極改革與創(chuàng)新開采技術，注重自動化機電技術的引入與應用，并且明確日后的發(fā)展方向，來持續(xù)優(yōu)化并完善自動化機電技術的功能，促使其價值作用可得到充分發(fā)揮，獲取理想的應用成效，促進煤礦自動化機電技術的先進化、持續(xù)化以及穩(wěn)健化發(fā)展。