淺談煤礦采煤機的自動化與智能化技術

司寧，蘇傳洋

（兗礦能源集團股份有限公司東灘煤礦，山東 鄒城 273500）

近年來，不少煤礦業已明確煤礦采煤自動化與智能化對煤礦生產效率和安全提升的意義，然而，其應用范圍依舊缺少寬泛性，技術水平亟需深入提升。因此，煤礦企業需要高度關注自動化與智能化技術的應用問題，注重煤礦生產自動控制系統的投入，研發和應用更先進的煤礦生產技術，以使煤礦開采的高度智能化目標實現。

1 煤礦采煤機自動化與智能化控制類型

1.1 軟啟動控制

煤礦采煤機的啟動環節會形成非常大的電流沖擊，這較易損壞設備，并且使電網的穩定性受到影響。因此，采煤機實施軟啟動控制方式，并且對頻率和電壓進行逐步增加，可以緩慢啟動采煤機，防范設備受到電流的沖擊。軟啟動控制不但能夠實現設備應用年限的延長，而且可以確保電網運動的穩定。

1.2 變頻控制

煤礦采煤機應結合工作荷載對運行狀態進行優化，從而實現工作效率的提升，而變頻控制能夠使電機轉速的無級調節實現，進而跟工作工作荷載相適應。變頻控制不但能夠實現采煤機運行效率的提升，而且可以降低運行能耗和成本。

1.3 高壓供電控制

煤礦采煤機的運行要求高壓電源的支持，為此，要求應用高壓供電控制系統控制和監測高壓電源，確保采煤機運行的穩定和安全。高壓供電控制系統還能夠實時控制與監測電流和電壓等，從而實現電網安全性和穩定性的提升。

2 煤礦采煤機自動化與智能化技術

2.1 監控通信技術

作為煤礦采煤機自動化與智能化的一種關鍵技術方式，監控通信技術的主導功能在于結合通信網絡與傳感器實時監控以及傳輸采煤機信息，確保遠程控制和監控采煤機的運行。煤礦采煤機中大都應用轉速傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器等，能夠對采煤機的運行情況進行實時檢測。結合相應的傳感器取得信息可以向監控平臺反饋，以分析和處理信息。同時，通信網絡也屬于煤礦采煤機實現自動化控制的重要一環，其囊括了無線與有線通信網絡，通常有線通信網絡能夠應用光纖通信技術，能夠穩定與高效地傳輸信息，無線通信網絡結合無線傳感器網絡技術能夠在復雜的生產環境條件下穩定傳輸采煤機的移動信息。應用監控通信技術則能夠實時監控采煤機和傳輸信息，確保采煤機的安全和高效運行，還能夠分析和處理數據，從而實現采煤機工作模式的優化，以及很好地節省能耗。

2.2 刮板機智能控制技術

刮板機智能控制技術指的是應用智能控制技術實時監測與采煤機刮板，在采煤機中心部件中，刮板機的功能在于向煤礦輸送機構運輸采煤機挖掘的煤層，為此，刮板機的運行安全性和效率直接影響煤礦生產效率以及工作效率。應用智能刮板控制技術可以實時控制與監測刮板機的運行速度、深度、軌跡等，應用電子控制器與傳感器可以控制刮板機的工作參數信息和運行狀態。應用信息技術可以對監測的信息進行分析和計算，進而智能控制刮板機，確保其運行安全性和效率的提升。像是在實時控制刮板機的基礎上能夠使自動化運行的目標實現，防范人工控制的負擔和誤差，進而實現運行效率的提升，確保系統整體的穩定運行。當然，智能刮板控制技術還能夠診斷與預警刮板機的故障以及實時分析和處理故障，以使設備生產損失和維修成本減小。

2.3 液壓支架敏捷高效供液系統

液壓支架敏捷高效供液系統即對煤礦采煤機的液壓支架供液系統進行實時控制與監測，煤礦采煤機對上部煤層支撐的部件即液壓支架，液壓支架可以確保采煤機運行的安全性，液壓支架供液系統與采煤機運行安全性和效率息息相關。智能供液系統在液壓支架中的應用能夠結合采煤機的運行需求以及狀態實時調節液壓支架的壓力、供液量大小，確保液壓支架的安全與穩定運行。具體而言，智能供液系統能夠結合電子控制器與傳感器器實時監測液壓支架的工業壓力以及狀態，且對數據進行分析和計算，即應用信息技術可以使控制的智能化目的實現。液壓支架敏捷高效供液系統采集和分析信息可以智能診斷與預警支架，從而大大提升煤礦生產的穩定性和可靠性。像是對液壓支架運行情況進行監測與分析，能夠實時明確其異常情況和故障狀態，且實施診斷與預警，防范擴大故障而影響生產。

2.4 記憶截割控制技術

作為一種采煤機自動化控制技術，記憶截割控制技術應用了機器學習算法和人工智能，此技術結合傳感器對各種運行工況下的采煤機效率、巖層硬度、截割電流等進行記錄，且在算法模型中輸入相關信息，從而可以進行建模或學習。在優化和學習模型中獲得截割電流與煤層硬度的關系，以提供合理的截割控制標準。在具體應用中采煤機對截割電流進行實時監測，且比較分析業已構建的關系模型和實時信息，進而能夠對截割電流大小進行自動化調整，從而實現最理想的采煤效果。記憶截割控制技術的長處是精準性強，結合精準建模以及自動控制，能夠實現采煤機運行精度和效率的提升，以及使煤炭能耗減小，并且降低操作者的工作負荷。因此，煤礦采煤機自動化與智能化控制中應用此技術具備良好的發展前景。

2.5 故障診斷技術

故障診斷技術能夠借助監測儀器和傳感器等診斷與監測采煤機，實時發現和處理故障問題。并且，故障診斷技術還能夠分析和處理信息，預測采煤機會形成的故障，事先進行保養和維護，防范故障而影響生產。故障診斷技術重點涵蓋傳感器監測技術，即安裝監測儀器或傳感器，然后實時監測采煤機的一系列部件運行情況，以及在安裝振動監測儀器和加速度傳感器的基礎上能夠監測采煤機的振動狀態，進而斷定是否面臨故障問題。故障診斷技術的應用中，通過分析信息和應用處理技術都是以采集傳感器監測的信息為基礎，然后對采煤機運行情況做出評價。像是結合對電流、壓力、溫度等信息的分析，能夠評價采煤機的異常或故障問題。在分析和處理采煤機歷史信息的基礎上，能夠預測采煤機會發生的故障，且事先開展保養和維護。像是分析和處理采煤機歷史信息，可以預測其故障問題，如在對采煤機歷史信息進行分析的基礎上，能夠判斷一些部件的壽命業已超期，進而事先開展保養和維護，防范故障問題影響生產的正常開展。應用智能化診斷技術可以實時監測和分析采煤機的運行情況，從而智能預警和診斷采煤機故障，像是分析采煤機的溫度和振動信息，可以斷定采煤機的一系列部件面臨異常或故障問題，且實時進行解決。

2.6 自動調高技術

作為采煤機的一種智能控制技術，自動調高技術結合傳感器實時監測煤層高度和采煤機，從而對采煤機的高度進行自動化調整，此技術能夠很好地防范煤層與采煤機間接觸的太過疏離或接近，確保煤層跟截割刀具接觸狀態的最理想化，從而實現采煤質量和效率的提升。自動調高技術還能夠防范采煤機高度不適宜而形成刮煤或卡鉆的情況，進而確保安全生產。自動調高技術的作用主要有兩種，即自動調整采煤機高度和監測煤層高度，其中，在監測煤層高度上可以應用各種傳感器（光電傳感器、超聲波、激光雷達等）實時監測煤層高度，確保對煤層坡度與高度的精準監測，從而提供采煤機自動調整的精準根據。采煤機自動調高技術結合控制系統能夠智能匹配煤層跟采煤機高度，進而實現采煤效率的提升、成本的減小，并且使煤礦生產的安全風險和工作負荷降低。控制系統向采煤機液壓系統傳送計算的采煤機高度指令，以自動調整采煤機高度，以及結合反饋控制算法調整采煤機高度，保障煤層跟采煤機高度相適應。總之，自動調高技術的應用能夠實現煤礦采煤智能化水平的提升，并且能夠使人工干預的錯誤率和工作負荷減小。

2.7 機載計算機控制技術

機載計算機控制技術屬于一種開發、保護、管理煤礦的重要技術，其智能化和自動化水平較高，能夠使自動化開采煤礦的目標實現，且具備安全性和穩定性特點。機載計算機控制重點結合反饋與邏輯控制來監控保護整體采煤機設備的流量、壓力、溫度、荷載等。機載計算機控制可以提供反饋、邏輯運算及接口，從而控制設備的流量、壓力、荷載、溫度等，并且能夠在線統計應處理操作員的傳感器、視覺交互信息，還能夠處理雷達信息以及拓展視頻和音頻，以及跟外部網絡相連接。煤礦生產環境非常惡劣，煤礦采掘應關注基本控制機制的設計和智能信息的開發，并且還需要向操作員直接傳輸圖形人機界面，以便于統計與分析有關信息，且通過雷達、視頻、音頻形式傳輸相關信息，保障控制主體的穩定與安全。而機載計算機控制系統的集中控制結構從而單片機結構逐步轉變成為網絡配電結構，其具備良好的擴展性與穩定性，也方便操作維護與后續維護。而有效統一網絡配電結構與單片機結構能夠確保機載計算機控制系統在高濕度、沙塵條件下不間斷運行，以及與一些安全執行器及傳感器相連接，從而實現采煤機設備運行穩定性和適應性的提升。

3 煤礦采煤機自動化與智能化技術應用水平提升的策略

3.1 合理與科學設計無線網傳輸技術

為了提升煤礦采煤機自動化與智能化水平，需要綜合把控煤礦生產工作面，優化設計無線網傳輸技術應用方案。應用無線網傳輸技術應確保其通信質量，這就要求與其他技術手段相配合，以及歸納通信經驗，且立足于對無線交換機運行狀態的有效把控，執行有效合理的優化對策，保障無線交換機運行的高效與穩定，確保能夠傳輸一系列資源和實現便捷化。基于無線網傳輸技術影響下，采煤生產中的各種交換機械可以協調工作，并且，不管是傳輸信息，還是控制信息，都能夠實現工作需求。另外，也需要高度關注采煤機運行中應用的硬件設施，確保設計的科學性。為此，要求有關人員對無線交換機進行深入分析，根據系統化、綜合性的設計標準，確保交換機的穩定運行，從而實現煤礦生產對通信技術的應用需求，確保煤礦生產中更好地體現無線傳輸技術的優勢。

3.2 有效設計和控制截割路徑

煤礦采煤中務必關注采煤機的效能，對滾筒高度進行控制，確保其運行狀態的良好，并且進一步分析滾筒起伏高度改變情況。同時，需要有效設計和控制截割路徑，確保精準識別煤層所處部位、厚度，為之后的采煤生產提供精準的信息支撐。此外，務必關注煤巖分界狀況，可以應用記憶技術，有效凸顯此技術的高效便捷特色，以把控煤巖界面具體情況。

3.3 調整自適應牽引控制方案

為了實現自適應牽引控制的科學性，設計者需要以煤礦生產的整個環節為基礎，全面思考煤礦采煤機運行的環境條件，進一步分析截割環境。如果截割阻力面臨差異性，需要立足實際情況，具體分析問題和設計科學的策略，確保合理與科學地設計自適應牽引控制方案，真正凸顯自適應調節效果，并且確保牽引電流跟截割環境條件及其變化相適應。同時，科學設計采煤機牽引速度，注重控制和監管，確保順利開采煤炭資源。此外，立足相互對接的標準，務必實時對采煤機零件進行調節，確保采煤機實現最為理想的性能。總之，只有合理與科學地設計自適應牽引控制方案，才可以實現采煤機運行需求。

4 結語

綜上所述，煤礦采煤機自動化與智能化技術是實現升級和轉型發展的重要技術，符合社會發展的趨勢和需求，其顯著優勢是工作負荷低、應用率高、切割效率高，具備廣泛的應用前景，非常值得推廣。因此，煤礦企業應持續優化和完善采煤機系統，注重合理與科學設計無線網傳輸技術、有效設計和控制截割路徑、調整自適應牽引控制方案等，以提升煤礦采煤機自動化與智能化技術應用水平。