智能控制在礦山機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉永樂(lè)

（國(guó)家能源集團(tuán)神東煤炭集團(tuán)哈拉溝煤礦，陜西 榆林 719000）

1 智能控制系統(tǒng)概述

1.1 智能控制系統(tǒng)分類(lèi)

智能控制系統(tǒng)作為一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，在不同的領(lǐng)域所涉及到的學(xué)科內(nèi)容也各不相同，所以在智能控制系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，并不是單一不變的。一般情況下，智能控制系統(tǒng)在不同生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用也各不相同，所以控制系統(tǒng)內(nèi)部所涉及到的組成模塊也有著較大的差別，但一般情況下，智能控制系統(tǒng)主要分如下幾類(lèi)[1]。

首先，分級(jí)控制。分級(jí)控制制動(dòng)系統(tǒng)，主要是通過(guò)劃分不同的級(jí)別來(lái)控制和操作相關(guān)的工程機(jī)械設(shè)備，主要設(shè)計(jì)自組織控制系統(tǒng)和自動(dòng)適應(yīng)控制系統(tǒng)兩大組成部分，這兩大部分分別承擔(dān)著不同的作用功能。通常來(lái)說(shuō)，工作人員在構(gòu)建分級(jí)智能控制系統(tǒng)過(guò)程中，往往將級(jí)別劃分為組織、協(xié)調(diào)和執(zhí)行三大部分。不同級(jí)別的層次在實(shí)際操作過(guò)程中，可以針對(duì)實(shí)際情況和控制人員的指令，對(duì)不同的外界行為作出相應(yīng)的反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整理協(xié)調(diào)控制。

第二，學(xué)習(xí)控制。學(xué)習(xí)控制智能系統(tǒng)主要是根據(jù)實(shí)際情況來(lái)自動(dòng)分析和處理系統(tǒng)中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，從而根據(jù)處理結(jié)果完成后續(xù)的控制操作，上述過(guò)程不需要依賴人工操作和控制。所以學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)主要具備動(dòng)作控制和自主調(diào)節(jié)兩方面的功能，這兩方面的功能相結(jié)合，可以使系統(tǒng)整體自動(dòng)化運(yùn)行和操作，極大程度的解放生產(chǎn)力，降低工作人員的強(qiáng)度。

第三，專(zhuān)家控制。專(zhuān)家控制這種類(lèi)型的智能控制系統(tǒng)，首先及相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业闹腔叟c大成并將專(zhuān)家智慧與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的升級(jí)與重構(gòu)。在具體的操作過(guò)程中，接收到了指令和刺激，再傳遞至控制系統(tǒng)，就可以利用經(jīng)驗(yàn)和理論知識(shí)來(lái)識(shí)別指令和外部激勵(lì)，從而輸出最佳的處理措施。通過(guò)上面的分析可以看出專(zhuān)家控制系統(tǒng)集結(jié)了專(zhuān)家和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩大方面，可以通過(guò)兩方面的結(jié)合來(lái)得到最佳的處理結(jié)果。

1.2 智能控制系統(tǒng)的組成

智能控制系統(tǒng)作為一種新型的技術(shù)裝備及構(gòu)建方法，需要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和基本技術(shù)的雙重支持，只有這樣才能保證智能控制系統(tǒng)的作用全部發(fā)揮出來(lái)。除此之外，為了實(shí)現(xiàn)智能系統(tǒng)中子系統(tǒng)及各種裝備的智能控制，技術(shù)人員需要在智能控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上配置相關(guān)的組件。通常情況下，組成部分包括點(diǎn)檢儀、溫度傳感器、智能通訊設(shè)備和采集站等子系統(tǒng)[2]。

1.3 智能點(diǎn)檢系統(tǒng)

作為礦山體檢計(jì)劃系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的智能控制系統(tǒng)，智能點(diǎn)檢系統(tǒng)可以根據(jù)不同的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)換為在線和離線兩種點(diǎn)檢方式。首先，對(duì)于離線點(diǎn)檢來(lái)說(shuō)，需要利用點(diǎn)檢設(shè)備錄入采集到的相關(guān)信息，然后再利用檢測(cè)設(shè)備將數(shù)據(jù)信息輸入到計(jì)算機(jī)電子系統(tǒng)中，然后設(shè)備再詳細(xì)的分析采集到的數(shù)據(jù)信息，并將一些無(wú)效的故障信息輸出，從而幫助相關(guān)技術(shù)人員及時(shí)展開(kāi)維護(hù)工作；其次，對(duì)于在線點(diǎn)檢來(lái)說(shuō)，相關(guān)的工作流程主要是分類(lèi)處理采集到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，這種方式可以將設(shè)備的不同時(shí)間段的運(yùn)行狀態(tài)清晰無(wú)誤的反應(yīng)出來(lái)，并將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)及時(shí)反饋給中心系統(tǒng)，其應(yīng)用方面具備極強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

2 智能控制在礦山機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 智能控制在采煤掘進(jìn)中的應(yīng)用

礦山機(jī)電一體化系統(tǒng)中所使用的智能控制系統(tǒng)，一方面可以及時(shí)掌握工程機(jī)械所呈現(xiàn)出的運(yùn)行狀態(tài)，另一方面也可以將數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的傳輸，從而幫助工程技術(shù)人員及時(shí)掌握礦井整體作業(yè)的流程。除此之外，技術(shù)人員還應(yīng)該積極的利用通訊技術(shù)，將采集到的數(shù)據(jù)信息及時(shí)的反饋到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)分析以后，再根據(jù)實(shí)際情況發(fā)出相關(guān)的指令操作，這對(duì)于提高礦山機(jī)電一體化系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率起到極大的作用。與此同時(shí)，煤礦企業(yè)還需要特別重視智能點(diǎn)檢工作，采用智能化的檢點(diǎn)方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工檢點(diǎn)，只有這樣才能解決人工漸漸所存在的遺留問(wèn)題，及時(shí)解決智能控制系統(tǒng)所出現(xiàn)的異常情況，并提高系統(tǒng)整體的運(yùn)行效率和質(zhì)量。

2.2 智能控制在礦井日常生產(chǎn)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

智能控制應(yīng)用在礦井節(jié)約一體化系統(tǒng)中，一方面可以實(shí)現(xiàn)故障的自動(dòng)診斷和預(yù)警，同時(shí)還可以及時(shí)的監(jiān)測(cè)礦井所出現(xiàn)的異常情況。上述幾方面的功能可以極大程度的提高生產(chǎn)作業(yè)的效率和質(zhì)量，完善系統(tǒng)整體運(yùn)行的流程。具體來(lái)說(shuō)，在線監(jiān)測(cè)功能可以有效的監(jiān)測(cè)機(jī)械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，為后續(xù)礦井生產(chǎn)作業(yè)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；而自動(dòng)報(bào)警和故障診斷兩方面，可以使社會(huì)發(fā)生異常狀態(tài)時(shí)，首先進(jìn)行自我診斷，并將診斷的結(jié)果及時(shí)反饋給中心的管理人員，然后管理人員根據(jù)指令提示，盡快找到異常故障所發(fā)生的部位，快速的展開(kāi)后續(xù)的維護(hù)檢修工作[3]。除此之外，為了保證控制系統(tǒng)中上的幾種功能充分的發(fā)揮出來(lái)，企業(yè)還應(yīng)該配置相關(guān)的變頻設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體操作控制，最終提高工作的效率和質(zhì)量。可以看出，在礦井上生產(chǎn)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)過(guò)程中，智能控制系統(tǒng)也扮演著重要的角色。

圖1 智能監(jiān)控設(shè)備

2.3 智能控制在煤礦提升設(shè)備中的應(yīng)用

礦井運(yùn)輸提升設(shè)備作為框架生產(chǎn)作業(yè)的基礎(chǔ)和前提及良好的運(yùn)行，可以為后續(xù)的不同工作環(huán)節(jié)提供重要的安全保障，煤礦企業(yè)必須提供足夠的重視。在煤礦運(yùn)輸提升設(shè)備中，應(yīng)用智能控制系統(tǒng)可以極大程度提高設(shè)備的整體運(yùn)營(yíng)效率和自動(dòng)化程度，從而保障煤礦的作業(yè)能夠順利完成。展開(kāi)來(lái)說(shuō)，智能化煤礦提升系統(tǒng)主要包括交流提升機(jī)和交直流提升機(jī)兩種類(lèi)型。其中，交流提升機(jī)的優(yōu)勢(shì)主要是容量較大，可以突破裝機(jī)限制，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人化的自動(dòng)操控，這對(duì)于提高空山機(jī)電的自動(dòng)化水平有著重要的作用；而交直流提升機(jī)主要是依靠電子驅(qū)動(dòng)和機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，是目前自動(dòng)化程度最高的提升設(shè)備。

2.4 智能控制在工程機(jī)械防撞系統(tǒng)中的應(yīng)用

目前，大巷電機(jī)車(chē)碰撞是礦井生產(chǎn)過(guò)程中所存在的重大問(wèn)題之一，對(duì)于礦井生產(chǎn)作業(yè)的安全性有著嚴(yán)重的不良影響，同時(shí)也會(huì)造成車(chē)輛的破壞及工程技術(shù)人員的傷亡。所以為了解決上述問(wèn)題，煤礦企業(yè)可以將智能化機(jī)車(chē)防撞系統(tǒng)中嵌入智能控制系統(tǒng)，主要涉及信號(hào)的接收和發(fā)射、聲光報(bào)警及控制與執(zhí)行等不同的模塊單元，可以通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)電車(chē)相對(duì)距離及運(yùn)行速度的計(jì)算，并且在計(jì)算的數(shù)值接近預(yù)定值時(shí)發(fā)出情況，從而避免出現(xiàn)設(shè)備碰撞等安全事故的發(fā)生[4]。

2.5 智能控制在全自動(dòng)裝車(chē)的一鍵啟停技術(shù)中的應(yīng)用

為了使整個(gè)工藝流程和綜合功能的機(jī)組控制更加的智能化，即實(shí)現(xiàn)一鍵啟動(dòng)和停止操作，必須有全自動(dòng)要求和全過(guò)程要求的邏輯算法作為基礎(chǔ)。下面將針對(duì)當(dāng)前順序控制在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中所存在的問(wèn)題來(lái)介紹啟動(dòng)備用設(shè)備的自動(dòng)連鎖和單臺(tái)設(shè)備的自動(dòng)操控及模擬量的自動(dòng)回調(diào)等方式，說(shuō)明一鍵啟停的基本邏輯運(yùn)算法則，同時(shí)指明其具體的工作原理。

火車(chē)全自動(dòng)定量裝車(chē)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，首先要保證其緩沖原料充足，在火車(chē)裝車(chē)過(guò)程中，遠(yuǎn)處的堆料場(chǎng)是其供料的來(lái)源，然后再根據(jù)緩沖倉(cāng)量位數(shù)據(jù)和列車(chē)的速度采用閉環(huán)控制方法來(lái)調(diào)節(jié)供料的速度確保裝車(chē)過(guò)程中儲(chǔ)料充足。通過(guò)上面的分析可以看出，裝車(chē)系統(tǒng)的一鍵啟停主要以網(wǎng)絡(luò)高清攝像頭為監(jiān)控手段，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的傳感器來(lái)采集數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給可編程控制器，控制目標(biāo)以裝車(chē)儲(chǔ)料倉(cāng)容量為參考與上料皮帶起停和給料機(jī)形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。具體的工作系統(tǒng)作業(yè)原理如下：在一開(kāi)始裝車(chē)過(guò)程中，首先要確定裝車(chē)的物料品種，確定裝車(chē)占儲(chǔ)料緩沖倉(cāng)容量的區(qū)間范圍，選擇倉(cāng)庫(kù)取料機(jī)的位置。供料自動(dòng)控制系統(tǒng)以上站帶式輸送機(jī)皮帶和料場(chǎng)取料機(jī)以及液壓機(jī)械設(shè)備作為控制對(duì)象，工作人員在調(diào)度中心發(fā)出質(zhì)量以后，系統(tǒng)根據(jù)可編程控制器的邏輯順序，將裝車(chē)站內(nèi)的液壓電機(jī)下放到相應(yīng)的位置，然后再啟動(dòng)皮帶，等到皮帶全速運(yùn)行以后，再根據(jù)具體的情況決定是否啟停。如果緩沖倉(cāng)量位在下限值以下，應(yīng)立即發(fā)出上料信號(hào)，如果緩沖倉(cāng)料位在上限值以上，應(yīng)立即發(fā)出停止信號(hào)。

2.6 智能控制在礦山建筑機(jī)電工程領(lǐng)域中的應(yīng)用

目前，在智能礦山機(jī)電一體化系統(tǒng)中，建筑也是重要的組成部分，科學(xué)的使用智能控制系統(tǒng)可以使煤礦企業(yè)的建筑安全性和便利性更加良好。將智能控制系統(tǒng)引入建筑行業(yè)，可以將自然光更為科學(xué)合理的轉(zhuǎn)換為照明使用的光線，降低建筑行業(yè)的成本開(kāi)支，同時(shí)也節(jié)約了能源。除此之外，智能控制系統(tǒng)中的監(jiān)控程序也可以及時(shí)為煤礦企業(yè)提供警報(bào)，一旦出現(xiàn)火災(zāi)，智能控制系統(tǒng)可以及時(shí)的感應(yīng)到外界的溫度變化，并向工作人員發(fā)出警報(bào)，使井下作業(yè)的人員和值班管理人員及時(shí)展開(kāi)救援工作，同時(shí)還可以將警報(bào)信息傳入到歷史管理系統(tǒng)中，分析整個(gè)井下的薄弱環(huán)節(jié)[5]。與此同時(shí)，消防人員也可以根據(jù)反饋的信息，針對(duì)性的準(zhǔn)備救援工具，降低企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，保障作業(yè)人員的生命安全。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，智能控制系統(tǒng)可以通過(guò)嵌入到機(jī)電一體化系統(tǒng)中，來(lái)更加科學(xué)合理的管理煤礦企業(yè)，使煤礦企業(yè)順利的安全生產(chǎn)，進(jìn)而保障煤礦企業(yè)的平穩(wěn)運(yùn)行，提高作業(yè)效率。所以煤礦企業(yè)必須對(duì)智能控制技術(shù)投入足夠的重視，根據(jù)企業(yè)自身的實(shí)際形勢(shì)來(lái)將傳統(tǒng)的機(jī)械化設(shè)備盡可能的智能化自動(dòng)化，從而實(shí)現(xiàn)礦山一體化的工作格局。