智能控制技术在煤矿机电设备中的运用探讨

智能控制技术在煤矿机电设备中的运用探讨

何龙 ,郭彦旗 ,张天云 ,孙玉庆 ,牟朝霞  ,刘兆为

     四川省攀枝花市西区陶家渡花山煤矿      四川攀枝花     617066

摘要：煤矿工业是我国的主要产业。在我国产业结构当中，煤矿产业对于我国能源的利用与建设起着决定作用。采煤作业中需要用到多种机电设备，对这些机电设备的科学、合理的管控有利于采煤作业的有序开展。煤矿开采工作的开展，直接影响着中国能源的使用与建设。当前，煤矿机电设备智能化、自动化水平还比较低，煤矿开采效率较低以及工人的安全得不到保障。机电设备的使用效率低下，在很大程度上影响着煤矿采掘进度。为了实现安全生产效率的提升，煤矿机电设备就是一个重要基础保障。在煤矿智能科技技术不断进步的背景下，智能控制技术、自动化技术已经在煤矿机电设备当中得到了广泛的应用，并且有效地提升了煤矿企业生产效率。

关键词：煤矿开采; 机电设备; 智能控制技术

引言

伴随着社会的不断进步以及时代的飞速发展，我国各领域均得到了一定程度上的提升，煤矿机电设备智能控制技术的运用也得到了相应程度上的提升。但是伴随着煤矿开采难度逐年加大。为进一步促进整体开采水平的提升，需要强化煤矿机电设备研究。智能控制技术按不同行业属性被划分为层次控制系统，AI智能学习控制系统以及专家控制系统。严格按照计算机网络技术及优质组件运行规律组建智能控制系统。就煤矿机电设备而言，采用智能控制技术是其中的一个重要方向，它反映出一种理想运行机制。智能控制技术在煤矿设备、矿山安全监测监控设备、矿山“天网”系统、机电运输辅助运输系统中都得到了广泛应用。

1智能控制技术概述

智能控制技术属于最高层次的技术，它能够对信息进行智能处理和反馈，以便进行决策。主要应用于较为复杂和难以解决的系统控制中，研究对象还存在数学模型的不确定性，高度非线性和任务需求复杂等特点。所以，智能控制系统具有很强的系统性，理论知识因行业而异，这说明智能控制系统的运行并不是唯一的[1]。

智能控制技术主要表现在以下几个方面：首先，能够实现较为复杂系统的全局控制且容错能力强。其次，其控制过程是以知识表示和证明为代表的非数学广义模型，是一个数学混合控制过程。其采用开闭环控制，定性决策，定量控制等多种控制方式。再次，能自动优化与适应系统，实现一般自我优化且适应性强，组织与学习能力强。最后，在通常情况下，鉴于某一行业对于智能控制系统的应用需求各不相同，因此对应智能控制系统内部所装备的部件必须要结合实际情况来加以调节，以期达到智能控制系统应用于实际生产时效率更高的目的。

2智能控制技术在煤矿机电设备中的应用现状

智能控制技术就是在没有人工干预的情况下，仅能利用智能机器设备来正确地完成对应目标任务。它应用计算机技术来模拟煤矿采掘作业过程中设备操作流程、模式等并进一步完善智能控制整体需求。将智能控制技术运用到煤矿机电设备当中，对于完善自行式机电设备系统起到了至关重要的作用。替代了矿井比较繁杂、危险的控制任务也能比较快速和精确的执行。尽管智能控制技术在煤矿机电的应用时间较短，但现阶段，该技术已发展到跨学科控制阶段，信息论、制动控制等是其研究的重点方向。相对于传统控制技术，智能控制技术以其优越的核心系统，简单的控制结构和非线性使其良好地应用于控制。煤矿机电设备数控系统设计中主要选用模块化的方式，其功能丰富、切割性能优越、保证设备不断优化。将部分群控系统添加到产品设计当中，能够实现流程操作的固定化，保证整体系统操作有统一标准，切实提升了产品整体性能[2]。

3智能控制技术在煤矿机电设备中的具体应用

3.1计算机智能控制技术主要功能和具体应用

计算机智能控制工程作为一门综合性学科，具有独立性和交叉性。近些年来，伴随着科技与电子技术的快速发展，促使智能控制技术得到显著提升。将智能控制技术运用到煤矿机电设备控制中，使得设备整体性能得到了质的跨越，对于推动煤矿机械化、自动化、智能化发展有着十分重要的作用。

当前计算机智能控制系统的主要功能有：首先，采煤机目前已经实现了半自动化、自动化控制、改善了作业的精度与经验、降低工人的劳动强度与安全压力、提高生产效率等。以智能化综采工作面控制系统为例，（1）工作面运输巷（石门硐室）建立智能化集中控制平台，控制系统实现工作面生产设备协调联动控制，具备采煤工况、设备自我感知和故障诊断能力。（2）实现工作面综采设备一键启停。（3）采煤机记忆自动截割。（4）液压支架、刮板输送机自动跟机作业。（5）工作面人员定位。（6）端头支架可靠支护、快速推进。（7）水处理系统、乳化泵、喷雾泵等设备集成供液。（8）胶带输送机、桥式转载机等运输设备无人操作。该系统已实现实现远程控制，只需操作人员在集控室即可实现持续、自动化运行。

其次，智能控制技术能够使得煤矿机电设备中加入自动报警系统，在线监测系统，对施工的全过程以及设备的运行情况进行实时的控制。当出现异常时，能触发自动报警。与此同时，有关技术人员还能够远程对设备故障进行发现与维修，促进机电设备维护与保养工作的开展。另外延长了机电设备寿命

[3]。

最后，矿山中采用带式输送机这类设备的时候也需与PLC控制相配合。变频启动使总能耗维持在30%左右，进一步提高了整体生产效率，实现了无人操作、远程控制和编程的有效控制，并自动配备了合适的无线远程控制设备。

3.2智能控制技术在采煤机中的应用

在采煤机中应用智能控制技术能够提升采煤效率和增加职工的安全性，目前采煤机已实现智能化功能。采煤机智能化控制系统已实现采煤机工作在记忆截割学习模式、自动重复操作模式、在线学习（修改）模式以及采煤机与运输巷集控中心数据的实时双向通信。具有支持采煤机自动记忆截割操作的功能模块以及配套的采煤机工作面位置检测传感系统。记忆截割系统可以根据矿井的开采工艺实现自动斜切进刀等工艺。具有支持运输巷上位机通信和控制的采煤机运输巷通讯监控计算机单元，该单元包括采煤机与运输巷双向控制的专用调制通讯模块、运输巷通信服务器和运输巷通信计算机。

监控计算机单元通过专用通讯接口接收来自采煤机的运行工况数据。提供采煤机运行详细信息的运输巷监视，以友好的显示界面提供采煤机运行状态、各电机的电流与温度变化曲线，常见的报警信息与故障信息与诊断提示信息。

采煤机与运输巷通信服务器之间采用高速FSK调制通信技术，该技术实现采煤机和运输巷通信服务器之间的采煤机数据的实时双向通信，通过操作人员命令，操作控制采煤机的行走方向和速度、截割高度并能紧急停止采煤机。

另外，将智能控制技术运用到煤矿机电设备当中，能够提升人员的作业质量，达到快速、精准动作，提高了工作稳定性及安全性。

3.3在煤矿挖掘设备和监控设备中的应用

地下采煤时，因地质条件复杂，整体工作环境十分恶劣。开采时不仅产生有毒有害气体、煤尘等，给生产安全造成了严重威胁，而且地下水还是危及安全生产的主要原因之一。在进行现代煤矿的开采时，需要用到多种大型机电设备。为使自动化综合开采得到进一步发展，全自动化矿区要逐渐减少工人数量。（这个没有说明白智能化综掘设备的应用）在当前煤矿设备当中，有一项较为成熟的智能控制技术运用就是牵引剪，其牵引特性较好。普通采矿设备无法满足这一要求，通过在输送机剪切机上融入智能控制技术，其施工时张力可观[5]。

结语

总之，智能控制技术对我国煤矿机电设备发展起到了关键作用，切实解决目前煤矿行业所面临的系列难题。煤矿机电设备运行效率的高低直接影响着煤矿采出程度，对煤矿机电设备进行科学高效的管理始终是煤矿开采过程中的关键工作。当前，煤矿机械开采对于电气系统要求逐步提高，对于技术以及开采效率都有越来越高的要求。应进一步减少开采成本、减轻总体劳动强度、尽量改善工作环境、延长设备使用寿命、在提高生产效率的前提下推动煤矿行业正常运行。将智能控制技术运用到煤矿机电设备当中，代替煤矿机电设备手工作业与维修，使煤矿机电设备得到高效运行与可持续发展，从本质上提升煤矿机电设备的管理水平。

参考文献

[1]高锋,闫文.智能控制技术在煤矿机电设备中的运用研究[J].中国设备工程,2023(08):28-30.

[2]张元虎,王文星.关于智能控制技术在煤矿机电设备中的应用分析[J].内蒙古煤炭经济,2022(09):51-53.

[3]周均民.智能控制技术在煤矿机电设备中的应用分析[J].科技资讯,2021,19(29):60-62.

[4]史安军.智能控制技术在煤矿机电设备中的应用分析[J].内蒙古煤炭经济,2020(15):159-160.

[5]杨洁.智能控制技术在煤矿机电设备中的应用——评《煤矿井下智能设备电气控制实用技术》[J].矿业研究与开发,2020,40(01):168.