淺析煤礦機電一體化技術的現狀和發展趨勢

摘要：本文闡述了煤礦機電—體化技術的技術特點及優點，并對其發展趨勢做了有關分析。

關鍵詞：機電一體化技術 優點 發展趨勢

0 前言

煤炭是我國重要的能源，煤炭工業的大力發展，在我國的國民經濟建設發展中占居重要的地位。因而，近年來各級煤礦企業領導都十分重視機電一體化技術在煤炭生產中的應用與推廣。

機電—體化是綜合微電子技術、機械技術、軟件編程技術、自動控制技術、信息技術等學科的一種新學科，依靠相關技術的發展和進步機電一體化取得了快速的發展。自從我國20世紀80年代成立機電一體化科技研究團隊以來，并把該技術列為國家重要計劃“863”項目中。機電—體化正朝著網絡化、微型化、數字化、集成化、智能化等方向發展，由于它的發展給煤炭系統帶來了巨大的沖擊，采用機電—體化產品能很大地減少能耗、保障煤礦的安全生產，同時在降低煤礦工人的勞動強度、改善工人的工作環境等方面也實現了其特有的價值。

1 煤礦機電一體化技術研究意義

1.1 提高安全保障

由于煤礦井下工作的特殊原因，因此其安全工作必須要格外的重視，這不僅關系到煤炭職工的身體健康和生命安全，同時還會影響到職工家庭的幸福，同時也會給國家的財產和資源帶來損失。因此對于煤礦機電系統，不僅要保證設備的防爆性能，還要嚴格的要求其在安全保護方面上所做的措施。

1.2 提高勞動效率

隨著機電技術的進步，我國煤礦生產雖然已經基本實現了機械化水平，但工人仍需付出較大的勞動。但是隨著煤礦機電產品一體化技術的進步，許多新型的機電設備的發展徹底改變了傳統的作業模式。工人的勞動生產率大幅提升，勞動強度明顯降低。

1.3 增加勞動收入，帶動相關產業的發展

采用先進的煤礦機電一體化技術，就能夠大幅度地提高了煤炭產量，在煤礦企業中，產量的增加就意味著企業的經濟效益的提高，職工收入的增加和生活水平的改善。

2 煤礦機電一體化的發展階段

煤礦機電一體化的發展歷程大致可以分為以下三個階段：

2.1 煤礦機電一體化發展的第一階段為20世紀60年代以前，我們又稱這一階段為初級階段。

在這一時期，人們開始有意識地利用電子技術的發展的初級成果來改善機械產品的相關功能。在第二次世界大戰期間，戰爭加速了電子技術和機械產品地結合，這些機電由于運用了當時較為先進的軍用技術，并且戰后這些機電在經濟建設中得到了運用，加速了戰后經濟的復興。

2.2 煤礦機電一體化發展的第二階段為20世紀70～80年代左右，我們也可把這一階段稱為蓬勃發展階段。

在這一時期，由于通信技術、計算機技術和自動化控制技術的發展，給機電一體化的發展帶來了更為先進的技術，加之大規模、較大規模的集成電路和微型計算機的發明，給機電一體化的進步提供了更為豐富的物質條件。

2.3 煤礦機電一體化發展的第三階段為20世紀90年代后期，這時候機電一體化技術的發展方向進入了智能化的方向，機電一體化技術邁進了新的發展時期。不僅光學、通信技術等在機電一體化技術中得到運用，而且微細加工技術也慢慢的在機電一體化中得到實現，進而出現了許多新分支，如微機電一體化和光機電一體化。

3 煤礦機電一體化的核心技術

3.1 傳感與檢測技術

被看成系統的感受器官的是機電一體化技術的傳感與檢測裝置，它與信息系統的輸入端相連接，并將獲取到的信息傳遞到信息處理部分。傳感器作為傳感與檢測的關鍵部件，它是將被檢測的元件（包括各種化學量、生物量和物理量等)變換成系統可識別出的一種有用的電信號。

3.2 計算機與信息處理技術

它不單單指計算機的硬件技術和軟件技術，還含有數據技術網絡與通信技術等。尤其是近年來快速發展的現場總線技術，不僅可以說是一種新技術，更可當作是一種重要的思想。它不但在單體裝備上獲得了巨大的成功，在過程控制系統上面也有重要意義。

3.3 自動控制技術

近年來在技術領域最活躍的一項技術是自動控制技術，自從經典控制理論應用以來和隨后的人工智能控制技術的提出，這些理論都對機電一體化技術產生了很大的影響。隨著微型機的普及，自動控制技術現已經與計算機控制技術密切的聯系在一起，成為機電一體化中十分重要的核心技術。

3.4 機械制造技術

機電一體化技術的基礎是機械制造技術，機械技術在機電一體化技術中具有重要作用。不論機械設計和制造，還是機械工藝，潛力都非常巨大。在機電一體化系統的制造過程中，經典的機械理論與工藝應采用人工智能與專家系統，并借助于計算機輔助技術，可獲得新一代的機械制造技術。

4 先進機電一體化產品的技術特點

4.1 控制與監測系統

該系統是由計算機(包括單片機、嵌入式計算機或PLC)和多種傳感器構成的，對各種形式下的工況條件及設備的工況參數具有監測、控制和保護作用，其中一些參數可在顯示屏上直接得到顯示。

4.2 通信聯網功能

現今機電一體化產品都具有通信聯網的這種基本功能，已不在被看成是一個“自動化孤島”，一般把專用的通信模塊或通信接口設置在該產品的計算機或PLC上，通過光纖或雙芯屏蔽通信線與其它機電設備連接，便可以獲得信息交互、聯動和集中控制。

4.3 傳感器技術

作為機電一體化產品的重要組成部分之一的傳感器，可被看成是機電一體化產品與外部信息聯系的窗口，其質量和性能的優劣直接關系到產品的性能和可靠度。

4.4 監控保護系統的智能化

隨著機電一體化的發展，一體化產品的監控安全系統也得到了較快的的發展和進步，并且隨著網絡技術的發展和軟硬件產品的不斷的更新，監控系統的無論是從運行質量，還是速度上都有了很大程度的增強，這便大大提升了了產品的現場利用率。

5 先進機電一體化的優點

5.1 安全性能大為增強，因為先進機電產品具有了自動監視、診斷功能。

5.2 先進的產品具有運算、控制、記憶、信息處理等功能。進而達到產品的多功能化、智能化和高性能。

5.3 先進的產品還具有節能的功效，因為它可以根據運行情況和負荷進行自動的控制與調整。

5.4 結構簡化。使產品向著薄、細、輕的方向快速發展，從而可以采用模塊化和標準化的方法進行設計和制造。

6 先進機電一體化的發展趨勢

6.1 多功能化

今后煤炭企業機電一體化產品要向著更多功能、更多用途的方面發展，同時依靠非煤炭機電產品發展的優勢，不斷加強這類機電產品向煤炭機電產品的轉換。

6.2 更加系統化

現今，雖然我國煤礦的機械設備雖然采用了目前最為先進的機電一體化技術，但是遠沒有系統，發揮其強大的系統態勢。相比傳統的中小煤礦，我國國有新建大中型煤礦在系統化方面應用的效果較好。我國的煤炭機電企業在煤礦機械設計制造的過程中．也要加強系統化方面的意識，使其產品更加符合煤礦現代化對機電一體化的要求。

6.3 綠色化

在開發新型機電一體化產品的時候，要不斷的開發那種環保、噪聲低、低污染、優質、高效節能、低粉塵、可靠性強的設備。這是煤炭企業機電一體化的大勢所趨．這也是我國煤礦采掘行業的發展趨勢。

6.4 程序化

產品的程序化是現代煤礦企業機電一體化發展的必然趨勢。但是我國機電一體化產品在程序化上面的應用，尤其是煤炭企業的機械設備上。與其他國家相比較差距還是很大的，我們要加快產品的程序化，不斷縮小與發達國家在這方面的差距。

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