煤礦機械中機電一體化技術的應用研究

王繼業

【摘要】機電一體化是由機械、微電以及信息等若干工程技術交織所形成的學科方向。機電一體化作為工程領域內的一次重大革新，目前已經被廣泛應用在各行各業。其中，煤礦機械領域是一個很好的范例。將機電一體化技術應用于煤礦機械中，極大的提升了煤礦企業綜合實力與生產的安全性。本文對煤礦機械中機電一體化技術應用研究展開了論述。

【關鍵詞】煤礦機械；機電一體化；應用

隨著現代化科技水平的不斷提升，機電一體化技術取得了長足發展，帶動煤礦機械業進入到一個全新的發展時期。科技的發展，對煤礦機械性能提出更高的要求，在煤礦生產領域，電子控制裝置的應用越來越普遍，結構的復雜程度以及維護的專業化程度也日益提高，在此筆者將對煤礦生產領域中機電一體化的應用進行分析和闡述。

一、機電一體化技術概述

機電一體化技術綜合了機械學、微電子學、信息學、電工電子學等各學科，應用了機械技術、網絡技術、傳感技術以及控制技術等。機電一體化實質并不是借用電子等技術來簡化甚至替代機械，而是要將機械與電子、計算機等有機結合起來，使機電一體化技術獲得迸一步的提高。機械與多個學科領域技術的綜合滲透伴隨著各個學科各自逐步發展，使機電一體化在20世紀70至80年代進入了蓬蓬發展階段。在20世紀90年代的尾期，機電一體化進入了微型化、智能化、系統柔性化、仿生物系統、光電一體化發展方向。

對于煤礦生產而言，在很大程度上受煤礦機械性能自動化程度以及經濟性等因素的影響。從一定意義上講，煤礦機械電器及電子控制系統的質量及性能對煤礦作業質量、生產效率以及煤礦機械設備的使用時限等均具有直接性的影響。當前，電子控制系統逐漸成為煤礦生產過程中不可或缺的重要內容之一，并且還是對煤礦現代機械技術水平進行評價的一大重要指標；隨著現代化科技水平的不斷提升，電子控制系統在煤礦機械中的重要性也會相應提升，功能也會越來越完善，從而對煤礦機械設備的使用人員以及維護人員提出更高的要求。

二、機電一體化在煤礦機械中的應用

（一）在線監控、自動報警以及故障診斷

所謂在線控制，主要是指利用機電一體化技術監控煤礦機械的電動機、工作裝置、傳動系統、液壓系統以及制動系統等的在線運行情況，自動報警，主要是指在對上述設備及系統的工作狀態進行監控的過程中，一旦發現異常情況，可以自動、及時的發出警報，向相關人員提示煤礦設備出現故障的準確位置，這樣可以在很大程度上減輕設備維護人員的工作量，降低工作難度，促進煤礦機械設備工作效率的進一步提升，實現對機械設備維護成本的有效控制，不僅如此，還可以有效減少用于機械設備維修的時間，盡可能的延長煤礦機械設備的使用時間。

（二）提升煤礦機械設備的自動化及半自動化程度

對于煤礦生產而言，實行自動化控制或半自動化控制，可以在很大程度上降低煤礦工作人員的勞動強度，促進生產效率的不斷提高，不僅如此，借助自動化或半自動化控制方式，還可以有效控制由于操作人員缺乏相關經驗給作業精確度造成的不利影響。例如，冀中能源黃沙礦于2009年引入一整套薄煤綜采設備，該設備的控制系統是由我國北京天地馬克電液控制系統有限公司與德國MARCO公司共同研發的PM31型液壓支架電液控制系統，利用微電腦方式對相關的生產設備進行控制，只需要將相應的程序輸入到支架操作控制器當中，便可以確保支架連續自動運行，不僅如此，還能夠實現遠程控制以及無人操作等。

（三）有效節約能源提升生產效率

在煤礦機械中引入機電一體化技術，可以實現對能源消耗的有效控制，并且對于煤礦生產效率的提升發揮著極為關鍵的作用。如在煤礦作業過程中，作為常見的諸如通風機、膠帶輸送機以及提升機等井下設備，利用可編程邏輯控制器以及變頻啟動等技術，可以有效降低用電量，相關統計數據顯示，引入可編程邏輯控制器以及變頻啟動等技術之后，井下作業設備的電量減少了三成左右，并且生產效率也有明顯提升。圖1所示為基于El立PLC技術的煤礦通風節能控制系統的基本構造示意圖。

如上圖所示的煤礦通風節能系統采用了先進的工業自動化、測控、變頻和通訊網絡技術，對系統進行全自動尋優控制，有效的降低能耗，減輕勞動強度，提高經濟效益和設備的使用壽命。除此之外，設備的各項報警和保護功能齊全，安全系數大大提高。

三、機電一體化用于煤礦機械中的意義及發展趨勢

（一）機電一體化用于煤礦機械中的意義

解放勞動力，提高煤礦機械工作效率，提高煤炭綜合生產實力與經濟效益。煤礦機械機電一體化技術的應用革新了以往設備功率小、工作效率低下、甚至有些是手工作業的局面，實現機械智能化，解放了勞動力的同時大大提高生產綜合實力，穩定了作業人員工作情緒，從而更易提高人們的工作效率。同時生產力的增強，使產量大幅度上升，成本降低，增加了煤炭生產經濟效益，使員工福利待遇收入有更大提升。

提高煤礦開采工作環境的安全性。井下作業勞動強度很大，工作時間長，煤礦工人的生命安全沒有保障。將機電一體化技術引入煤礦機械之中，對于危險環境不再只能由人工而由智能機械設備完成，同時設備的安全穩定性越來越高，為煤礦作業人員工作環境的安全性奠定基礎。另外，一些監測設備更加精準完善，在一定程度上避免了意外事故的發生。

（二）機電一體化技術的發展趨勢

1.網絡化

煤礦監測、遠程終端設備等本身就利用了網絡技術，是煤礦機械中機電一體化的產品之一，而未來伴隨網絡技術的發展，計算機、機電等技術勢必會有著更加巨大的發展革新。煤礦機械中機電一體化技術隨著網絡的籠罩，相信會大面積網絡化，為煤礦安全生產帶來極大便利。

2.智能化

智能化指將人的思維邏輯辨別能力應用于機械之中，模擬出人工智能，令其接近人的智能，從而具備自動控制功能，高效運行設備。

3.綠色化

所謂綠色化就是污染性小，噪聲小，性能高，即使機器報廢后可回收加工利用。生產工業綠色化也是當今社會的發展趨勢，是人類和地球生態環境得以和平可持續發展的一大趨勢，也是煤礦機械機電一體化技術的未來發展趨勢。

4.技術交流開放化

雖然我國煤礦機械機電一體化技術應用范圍越來越廣泛，但是技術與先進國家比還存在很大差距。吸取國外先進技術，再根據我國具體情況進一步二次研發改造，研制出適合本土的機電一體化新產品，從而提高產品的科學高效性。相信這也是未來煤礦機械中機電一體化技術的發展趨勢。

四、結束語

隨著經濟迅猛發展以及社會的不斷進步，對機電一體化提出的要求也相應提高，這也在一定程度上促進了機電一體化技術的進一步發展和完善。當前機電一體化技術中已經融入了諸如網絡、光纖以及人工智能等一系列的新功能技術。具體到煤礦生產領域中，在生產作業中引入機電一體化技術能夠在很大程度上提升工作效率以及作業的安全性程度，進而確保煤礦企業實現健康穩定的發展。

參考文獻

[1] 尚財.關于機電一體化技術在煤礦機械中應用的研究[J].中國科技縱橫，2013，23（14）：526～529.

[2] 徐庶之.關于機電一體化技術在煤礦機械中的應用探究[J].軍民兩用技術與產品，2016，24（16）：621～624.

[3] 趙明錕，龐連杰.淺析機電一體化技術在煤礦機械中的應用與發展[J].科學與財富，2016，16（11）：152～156.

[4] 王偉，盧思迪，左振.機電一體化秸稈就地旋切滅茬裝置的研究與應用[J].農民致富之友，2017，22（15）：752～756.