采煤機自動化及智能化控制技術

文/劉文科

在煤礦資源的開采中，需要用到大量的設備，而采集機就是煤礦開采核心設備，隨著時代的發展，傳統的采煤機已經不能滿足使用的要求，而自動化和智能化的控制技術就有效的實現了采煤機性能的提升，并逐漸得到了煤礦資源開采廣泛使用，對煤礦開采行業的發展具有著重要的意義，而采煤機具備哪些自動化及智能化控制技術，就是本文主要研究的內容。

1 采煤機自動化及智能化控制系統

對于采煤機的自動化和智能化的控制系統來說，主要包括動力、電氣的控制和工控機的操作等系統構成，其中采煤機動力的系統又包括高壓配電的裝置、斷路器和電力的變壓器等構成，其主要對采煤的機械進行電能以及動力支持的提供。而采煤機控制的系統包括工控機、啟動操作的模塊、控制的鍵盤和電機智能的保護性裝置等構成。

2 采煤機自動化及智能化控制系統功能

在采煤機的自動化和智能化的控制系統中，具有著諸多的功能。首先，在采煤機的自動化和智能化的控制中，包括有點動控制、單控的控制、聯控的控制等模式。然后，采煤機的自動化和智能化系統還具有高壓供電的控制模式，此時采煤機的操作要通過專業電網提供電能，且供應電壓為6/10KV，在系統內還設置有隔離的開關與配電的裝置等，在采煤機操作中還要通過專門人員進行，若不需進行運載時，可以對電源實施分斷處理，且高壓配電的裝置要通過安全可靠性機械設備進行支持。同時，在采煤機的自動化和智能化系統中，還能夠實現變頻與軟起動的控制，其中軟起動的裝置可使用多種方式進行起動操作，但要和具體的情況進行結合實施合理選擇。一般來說，軟起動的裝置都要進行相應RS485的標準性通訊接口設置，且內部還要進行標準協議的添加，實現和控制的系統有效連接與關聯。另外，在系統內采煤機還可以實現對電機的智能化保護，其電機的智能化保護主要有電機的截割、電機與泵電機的牽引等，實踐運用中可以與工控機實施信號的傳輸。

3 采煤機自動化及智能化控制技術

3.1 機載的控制技術

在機載的控制技術中，主要將計算機的軟件當作基礎，而機載控制的計算機也是現代化采煤機進行控制和保護的關鍵部分，為其安全可靠的運行提供保障。通過機載控制的計算機，能夠進行基本操作的接口、邏輯和反饋控制的提供，實現對設備溫度、負荷、壓力和流量等的監測，還能夠向操作員進行直觀化人機交互的界面提供，對在線式的傳感數據進行統計和處理，甚至還能夠對音頻、視頻和雷達數據進行擴展處理，并和外部的網絡進行連接。這種機載的控制技術所需計算機的設備要有運行的接口以及數據反饋的通道，對機載的操作基礎性參數信息實施有效的監控，并和網絡實現連接對運行操作的效率實現提升。因為煤礦采煤的環境一般較為惡劣，采煤的操作設計中需要重視對智能化信息開發，并對基礎性控制實施設計，通過嵌入式的控制模板把系統設備與現場的操作總線實施連接，從而來對采煤操作的數據分析和運行效率進行提升。

3.2 監控通信的技術

在煤炭的開采中，往往涉及的工藝較為復雜，且工作量也比較大，這對煤炭開采的操作就造成了很大的難度。而采煤機的通信功能借助高壓動力的載波法，就能夠有效實現采煤機把相關信息向集中的控制臺發送，實現對工作安全性的提升。通過在采煤機到巷道的底層進行通信技術的運用，在巷道設備的列車上借助防爆的計算機，通過專用的協議家或者通用的TCP /IP和UDP 等控制協議形式，就能夠對機載控制的計算機內工況的數據和機載攝像的裝置所輸出視頻的數據流實時進行獲取，達到對采煤機的運行工況和截割視頻的有效、全面監視效果。在進行巷道交換機、通信的網關和 OPC相關數據的服務器設立后，還能夠把采煤機的運行數據向礦井綜合的數據網進行傳輸，傳到網絡內，從而達到對井下采煤機運行情況的異地和遠程監視。同時，借助雙向的通信支持，不管是巷道還是地面都能夠實現對采煤機的遠程操作，但是在技術上需要對操作的可靠性、安全性和實時性進行研究和保障。

3.3 走控與截割的技術

在進行采煤操作中，采煤機運作對采高與走控工作十分注重。在采煤機的自動化和智能化的系統中，對煤礦的巖石變化進行智能化分辨是其設備關鍵，通過社會科技不斷的研究和發展，逐漸產生了諸多辨別的方式，而這些辨別方式的應用范圍比較局限。盡管一些采煤機引入了記憶截割的方式，卻也不能達到智能化的操作目的，而若在采煤機內進行高精度的攝像設備安裝，且在截割中維持相應成像的距離，就能夠對此技術應用的范圍和適應性進行有效提升。在采煤機的自動化和智能化運行中，還需要對采煤機的位置、姿態和速度等進行精準的控制，在牽引的驅動系統內高速軸進行增量型的編碼器安裝，或者在低速軸進行多圈的絕對型號編碼器的安裝，就能夠達到刮板的輸送機±20mm的精確定位以及0.01m /min低速的測速效果。想要在煤層具有復雜多變賦存的工作面進行連續的、自動化的推進運行以及對對控制的采高正確調整，則采煤機需要對煤層三維空間的動態實施定位，并對姿態進行測量，且還要按照工作面實際三維地理的形貌信息數據，來對采煤機截割的高度以及姿態實施動態的修正，另外對其三維的空間運行的軌跡進行計算，保證刮板的輸送機和液壓的支架能夠自動實現對齊，促進工作面能夠順利的推進。

3.4 設備間的協同和自動化的控制技術

在對工作面的回采中，要求采煤機、輸送機和液壓的支架等緊密配合和協調，借助編碼器的位置檢測以及紅外的發射器進行定位，就能夠把采煤機的行走位置和速度信息等向支架電液的控制系統實時進行發送，從而達到對刮板的輸送機自動跟機和推移；同時借助支架電控的輸出移架以及推移刮板的輸送機其速度和狀態信息情況，還能夠實現對采煤機實際行走速度以及位置的自動化控制；借助雙頻雷達的探測技術還能夠達到對截割的滾筒以及支架的頂梁干涉與預警功能。想要實現工作面高效和自動化的運行，需要采煤機的行走和割煤的速度按照輸送機的系統實際負荷狀態自適應地進行調控；還要按照實時獲取刮板的輸送機和帶式的輸送機實際工作的負荷，同時根據滿載、欠載、異常的過載和壓死等狀態所對應調節的模型，當運輸系統在負荷低時，通過一定斜率對采煤機的行走速度進行提升；當負荷出現偏高狀態時要進行速度的降低，若存在片幫等情況導致運輸的系統出現壓死，要立即對采煤機的牽引進行停止。

3.5 故障的預警技術

在采煤機具體的操作中，易存在停滯等問題，為了避免這種情況的出現，就可以通過對故障預警的技術完善來進行解決。如果采煤機存在大功率截割以及牽引轉動等，就會對采煤機運作產生影響，此時通過使用溫度和震動情況識別的監控方式，就能夠對采煤機運行的故障及時進行預警，實現對其運行故障的控制。在較為先進采煤機中，就能夠對樣本的數據以及信息等進行綜合運用，進而對原有運行的狀態實施改變，同時對系統的信息實施全面的判斷和分析，從而達到對操作的數據信息提前實施預估，并把采煤機的運行信息向地面的監督計算機內進行傳輸，從而實現對系統的運行狀態全面分析與控制。

4 結語

綜上所述，采煤機的自動化和智能化的技術對煤礦開采的水平實現了有效的提升，為了充分發揮此類技術的優勢，還需要對其技術進行不斷的探索和研究，這對推動煤礦行業現代化發展具有重要的意義。