基于智能控制的煤礦機電一體化系統

張衍軍

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2101-5640-6085

摘? 要：智能控制指的是在無人操作的條件下，結合設備的智能系統實現自主運行的技術形式。當前時期，煤礦越來越多地應用機電設備，智能控制在煤礦機電系統中的應用，有利于提高機電設備的一體化運行水平，從而增加煤礦企業的經濟效益。因此，應當重視對智能控制技術的研究，通過選用智能控制技術，為煤礦機電一體化系統的真正構建奠定基礎和提供保障。文章分析了智能控制的類別，智能控制的煤礦機電一體化系統中的具體應用方面以及應用效果。

關鍵詞：智能控制? 煤礦機電? 一體化系統? 應用

中圖分類號：TH-39? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）03（c）-0001-3

Coal Mine Mechatronics System Based on Intelligent Control

ZHANG Yanjun

（Ordos Zhuanlongwan Coal Co.， Ltd.， Ordos， Inner Mongolia Province， 017205 China）

Abstract： Intelligent control refers to the technical form of autonomous operation combined with the intelligent system of equipment under the condition of unmanned operation. At present， more and more mechanical and electrical equipment are used in coal mines. The application of intelligent control in coal mine mechanical and electrical system is conducive to improving the integrated operation level of mechanical and electrical equipment， thus increasing the economic benefits of coal mining enterprises. Therefore， we should pay attention to the research of intelligent control technology， through the selection of intelligent control technology， to lay the foundation and provide guarantee for the real construction of coal mine mechatronics system. This paper analyzes the categories of intelligent control， the specific application of intelligent control in coal mine mechatronics system and the application effect.

Key Words： Intelligent control; Coal mine electromechanical; Integrated system; Application

智能控制技術屬于一種可以執行自動化操作的技術。隨著科技的不斷發展，很多行業普遍地應用智能控制技術，且實現了理想的應用效果。特別是在煤礦企業中，這種應用尤為顯著，以及能夠通過智能控制技術集成控制一系列的機電設備，這不但提高了煤礦生產效率和質量，而且保障了煤礦工人人身安全。

1? 智能控制系統的類別

1.1 分級控制系統

分級控制系統重點是結合級別階梯劃分智能化操控有關設備，其中牽涉到自組織控制以及自適應控制兩個部分，它們的作用各不相同。通常來講，在建設分級控制系統時會劃分實際層級為執行級、協調級、組織級。在具體操作中，各層級可以結合自身的作用反應不同的刺激，從而很好地控制系統整體。

1.2 學習控制系統

學習控制系統具備自動控制的作用。學習控制可以結合本身的運行能力分析和處理系統的信息數據，從而操控系統后續工作，勿需人為進行操控。[1]鑒于此，學習控制系統具備動作控制和自主調節的雙重作用，這兩種作用可以自動化運行和操作系統整體。

1.3 專家控制系統

專家控制系統先是對有關專家的智慧成果進行征集，在處理完智慧成果后在計算機系統中輸入，從而升級和重構智能控制系統。如果計算機接收指令或刺激，那么專家控制系統則可以輸入的一系列理論內容和專家經驗識別指令或刺激，從而取得最為理想的處理策略。鑒于此，專家控制系統統一了專家和計算機系統的智慧，可以實現理想的處理效果。其中專家控制系統如圖1所示。

1.4 神經網絡控制系統

當前時期，人工神經網絡控制在智能控制方面的應用非常普遍，其系統架構如圖2所示。神經網絡控制系統的架構模式參照了人體神經網絡、人工神經元、運動神經細胞等。

2? 智能控制的煤礦機電一體化系統中的具體應用方面

2.1 智能控制在采礦操作中的應用

智能控制在采礦機電系統中的應用，不但能夠及時傳輸信息，而且可以實時把握機電設備的工作情況。結合通信技術在中央計算機控制系統發送有關信息之后，系統發布相應的指令，這非常有利于提升機電一體化系統的運行效率和質量，這就需要認真地檢查設備，以有效體現初始控制的作用及維持設備的運行狀態[2]。智能控制的校驗操作取代了人工校驗方式，防范了人工校驗操作的失誤。并且，智能控制系統結合程序指令可以實現機電一體化設備的有效控制和交互，進而使協同增效的功能實現，以真正保障生產過程的持續性。

2.2 智能控制在煤礦生產監測中的應用

煤礦生產監測中應用智能控制可以使煤礦生產的自動報警、故障診斷、在線監測作用實現，以及實現整體系統工作程序的完善。具體來講，在自動報警和故障診斷上，智能控制技術可以自主診斷機電設備出現故障的情況，且實時將警示信號發送給管理工作者，讓其有效把握故障異常的機電設備位置，從而迅速實施之后的維護或檢修工作;在在線監測上，智能控制技術可以對機電設備的制動系統、工作裝置、電動機、液壓系統等的工作情況進行很好地監測，且以此為根據組織之后的煤礦生產過程[3]。除此之外，為了保障有效地體現智能控制系統的以上三種作用，煤礦企業應配備有效的變頻器，通過變頻器操控系統整體，從而實現煤礦生產效率的大大改進。

2.3 智能控制在煤礦輸送提升機設備中的應用

煤礦輸送提升設備是煤礦生產的基礎，其可以確保煤礦生產后續一系列工作的安全開展。煤礦輸送提升設備中應用智能控制可以實現設備整體工作效率的大大提升，從而保障煤礦生產的順利開展。具體來講，煤礦提升機智能化系統重點涵蓋兩種提升機類型，即交流提升機與交直流提升機。其中，交流提升機的好處是可以不受裝機容量的制約，且可以無人化自動操作和控制后續的工作環節，從而非常有利于煤礦機電設備一體化水平的提高;交直流提升機統一了驅動設備和滾筒裝置，其屬于一種自動化水平非常高的煤礦提升機設備。

2.4 智能控制在煤礦電機車防撞系統中的應用

當前時期，大巷電機車碰撞事故是煤礦生產中存在的一個大問題，這會使煤礦生產的安全性受到嚴重影響，并且導致機電設備、車輛等的毀壞以及人身安全事故等。為了處理這種情況，，煤礦企業能夠將智能化電機車碰撞系統滲透于智能控制系統中[4]。具體來講，此系統牽涉到若干工作單元，即聲光報警、紅外接收與發射、執行和控制等，可以結合微型計算機單片機對電機車的相對距離和運行速度進行實時計算，當計算數值跟設計的制動值相接近的情況下，報警信號發出，從而有效地防范電機車碰撞事故的形成。

2.5 機電集成驅動技術的應用

機電集成驅動技術可以在現代化煤礦生產機電設備中應用電氣系統和變速箱，其由電氣控制面板、驅動器、步進電動機及伺服電動機、工業減速器等組成，驅動機電設備的最新技術是開發管理這幾個主要組件。變速箱減速且在設備結合位置傳輸扭矩，驅動設備具備比較長的杠桿，步進電動機及伺服電動機實現能量的轉換、系統信號的傳遞。電氣控制面板集成了控制單元、數字化單元、檢測單元等多個單元組成部分。四個核心模塊提供了驅動程序集成。各基本組件涵蓋一些基本單元與零件。倘若其中的一個設備存在故障情況，那么系統整體的性能將受到影響。倘若出現故障，那么需檢查系統的全部信息，且處理問題。

2.6 智能點檢系統的應用

智能點檢系統在實踐工作的應用中劃分為在線檢驗和離線驗證兩種操控方式。基于獨立檢驗方式下，有關工作者結合監視裝置在檢測器輸入有關信息，再結合檢測器對信息進行下載。中央計算機系統綜合分析這一系列信息，且跟維護工作者講解機電設備的運行動態情況[5]。檢測器設備能夠開展無線操作。并且，能夠得到有關系統的完善工作情況等信息，從而對系統進行在線檢查。當收集到有關機電設備的操作信息之后，能夠結合一系列信息功能把它們劃分為機電設備狀態的信息，且記錄、測量、觀察信息，對機電設備的工作情況實施全天監視，以及在中央計算機系統實時發送接收的信息。

3? 智能控制在煤礦機電一體化系統中的應用效果

3.1 提高了工作的精確性

評價煤礦機電設備工作一體化水平的關鍵性指標在于保障其工作的精確性。在以往的機電設備工作控制中，因為基本都是應用手工操作方式，人為失誤的情況不可避免，所以精確性比較低[6]。而智能控制系統在現代化煤礦機電一體化設備中的應用，因為應用高效的交流數字伺服機、CPU芯片等，所以能夠很好地防范人為失誤現象，從而實現了機電設備工作精確性的大大提升。

3.2 提高了系統的穩定性和效能

因為都以模塊化方式設計現代化的智能數控系統，所以其作用牽涉面非常寬泛，具備優良的系統裁剪性能，能夠適用各種環境條件下的操控需求，以及結合群控系統的效果控制[7]，確保各種群控系統能夠根據有關程序運行，這大大提高了系統的穩定性和效能。除此之外，一體化同步操控可以顯著縮短操作間隔，實現復合工效，確保各種工序的同步進行，最終實現操作次數和作用人數減少的目標。

3.3 實現了系統的程序控制

煤礦機電一體化系統工作的重要方面是操作程序，在作業過程中的煤礦機電設備需要結合具體的開采任務執行有關操作[8]。結合智能控制，煤礦生產者僅僅需要將有關設備的工作指令輸入到指令終端即可，這樣智能系統可以對有關設備進行自動化控制，從而使各種工作的程序化、精準化操作和控制。

4? 結論

綜上所述，煤礦機電一體化系統中智能控制技術的應用，可以有效操控煤礦生產以及管理的一系列方面，確保系統整體運行的高精度化，從而實效煤礦生產效率的提升。鑒于此，煤炭企業應結合自身需求以及實際發展現狀不斷完善煤礦生產中智能控制技術的應用，從而使煤礦一體化生產的目標達成。

參考文獻

[1] 白丹.智能控制在機電一體化系統中的應用分析[J].山東工業技術，2017（02）：125-126.

[2] 李敬兆，高之翔，楊大禹， 等.礦山大型機電設備協同控制[J].工礦自動化，2017，43（3）：15-19.

[3] 華愛琴.關于企業智能制造中機電一體化技術的發展分析與應用探討[J].時代農機，2016（09）：85-86.

[4] 唐淑云.機電一體化技術在汽車制動系統中的應用分析[J].世界有色金屬，2016（17）：132-133.

[5] 方泉， 李敬兆， 高之翔. 礦井無人值守排水系統高可靠性研究[J]. 自動化與儀器儀表， 2016（10）：1-4

[6] 楊彩霞.智能控制技術在金屬礦山機電控制系統中的應用探索[J].世界有色金屬，2018（14）：125-126.

[7] 劉永樂.智能控制在礦山機電一體化系統中的應用[J].中國金屬通報. 2020（10）：82-83.

[8] 喬曉峰. 變頻技術在煤礦機電設備中的應用研究[J].中國石油和化工標準與質量，2020（12）：89-90.