摘 要：煤礦機(jī)電一體化技術(shù)近年來(lái)在我國(guó)取得了多方面的發(fā)展和進(jìn)步，對(duì)煤礦企業(yè)中改造舊設(shè)備和開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品起到了至關(guān)重要的作用，隨著我國(guó)煤礦業(yè)的發(fā)展，以及科學(xué)發(fā)展觀的提出，陳舊、過(guò)時(shí)的煤礦設(shè)備顯然已經(jīng)不適合當(dāng)下煤礦業(yè)的發(fā)展需求，而機(jī)電一體化技術(shù)又恰恰是采煤設(shè)備的重要途徑和手段。該文將從機(jī)電一體化技術(shù)在我國(guó)煤礦業(yè)中的重要作用出發(fā)，詳細(xì)探討并研究機(jī)電一體化技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：煤礦 機(jī)電一體化技術(shù) 應(yīng)用現(xiàn)狀 發(fā)展前景

中圖分類號(hào)：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）08（b）-0117-02

我國(guó)是一個(gè)煤炭資源豐富的國(guó)家，也是世界上用煤人口最多的國(guó)家，近年來(lái)隨著我國(guó)整體經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，開(kāi)始了對(duì)煤礦行業(yè)的改革[1]。因?yàn)殡S著科學(xué)發(fā)展觀的提出，人們對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)的意識(shí)被激發(fā)，對(duì)煤礦行業(yè)的發(fā)展模式也有了新的要求，于是機(jī)電一體化技術(shù)逐漸應(yīng)用到煤礦行業(yè)中，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)模式下煤礦企業(yè)的諸多缺點(diǎn)，對(duì)新時(shí)期我國(guó)煤礦行業(yè)的發(fā)展起到了推動(dòng)作用。

1 機(jī)電一體化技術(shù)

機(jī)電一體化技術(shù)是一項(xiàng)新興的綜合技術(shù)，它是現(xiàn)代信心技術(shù)向傳統(tǒng)技術(shù)滲透發(fā)展，進(jìn)而綜合了機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)等高科技技術(shù)[2]。機(jī)電一體化技術(shù)是現(xiàn)代社會(huì)高速發(fā)展的產(chǎn)物，也是人類社會(huì)達(dá)到一定階段的必然趨勢(shì)，它的出現(xiàn)依賴于信息技術(shù)，但同時(shí)也在推動(dòng)著信息技術(shù)的發(fā)展。

機(jī)電一體化技術(shù)在我國(guó)最早出現(xiàn)是在20世紀(jì)80年代，王大珩等科學(xué)家向鄧小平建議成立國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃，即后來(lái)著名的863計(jì)劃[3]。自此，我國(guó)相繼出現(xiàn)了越來(lái)越多的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，不僅提高了我國(guó)的自主創(chuàng)新能力，而且迅速推動(dòng)了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為我國(guó)后來(lái)的經(jīng)濟(jì)騰飛起到了至關(guān)重要的作用。

如今，機(jī)電一體化技術(shù)越來(lái)越成熟和完善，正朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化方向發(fā)展，這對(duì)我國(guó)的煤礦企業(yè)來(lái)說(shuō)有一定的影響，因?yàn)橹拔覈?guó)煤礦企業(yè)的技術(shù)設(shè)備大都比較落后，曠工勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全系數(shù)低，安全事故多，影響了煤礦企業(yè)的正常發(fā)展[4]。而機(jī)電一體化技術(shù)的出現(xiàn)，很好地彌補(bǔ)了這些缺點(diǎn)，它可以改善煤礦生產(chǎn)的勞動(dòng)強(qiáng)度和工作環(huán)境，提高曠工的安全系數(shù)，降低安全事故的發(fā)生，而且在節(jié)能減排方面也體現(xiàn)了機(jī)電一體化作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的價(jià)值，為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)下我國(guó)煤礦行業(yè)帶來(lái)了新的生機(jī)和活力。

2 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展歷程

就當(dāng)前世界發(fā)展的歷史來(lái)看，機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展至今經(jīng)歷了3個(gè)階段。

20世紀(jì)60年代以前為初級(jí)階段。此時(shí)由于戰(zhàn)爭(zhēng)剛剛結(jié)束，各國(guó)經(jīng)濟(jì)都處于比較落后的水平，而二戰(zhàn)中以德國(guó)和美國(guó)為代表的將電子和機(jī)械技術(shù)結(jié)合，進(jìn)而運(yùn)用到軍事的做法引起了人們的關(guān)注，于是機(jī)電一體化技術(shù)逐漸由軍用領(lǐng)域向民用領(lǐng)域轉(zhuǎn)移，促進(jìn)了很多國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展[5]。但由于戰(zhàn)爭(zhēng)的影響，各國(guó)對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的投入力度都不是很大，資金支持也相對(duì)較少，所以導(dǎo)致了很多技術(shù)設(shè)備都處于比較初級(jí)的階段，產(chǎn)品設(shè)備的性能不夠成熟，所以在應(yīng)用的領(lǐng)域上顯得比較狹小。

70～80年代為第二階段。這期間以美國(guó)、西歐為代表的北約和以蘇聯(lián)為代表的華約正在進(jìn)行“冷戰(zhàn)”階段的關(guān)鍵時(shí)刻，現(xiàn)代很多高新技術(shù)的源頭都是在這段時(shí)期最先出現(xiàn)的，而且日本這時(shí)也已成為了經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的國(guó)家，并一度成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體[6]。計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)就是在這段時(shí)期被廣發(fā)應(yīng)用和推廣，為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

90年代后期至今，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的逐漸成熟，各方面的技術(shù)也比較完善，智能化已經(jīng)成為機(jī)電一體化技術(shù)最顯著的特點(diǎn)，極大地促進(jìn)了各國(guó)經(jīng)濟(jì)的深入發(fā)展。

由于我國(guó)十年文革的影響，在20世紀(jì)80年代才開(kāi)始實(shí)施863計(jì)劃，機(jī)電一體化技術(shù)在我國(guó)才正式拉開(kāi)序幕，經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，我國(guó)在機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)取得了輝煌的成就，但是與歐美國(guó)家相比，仍然存在著不小的差距。

3 煤礦機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)品

我國(guó)是世界上用煤人口最多的國(guó)家，但也是煤污染最為嚴(yán)重的國(guó)家，人們利用煤炭進(jìn)行生產(chǎn)生活的同時(shí)，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染和破壞。所以在這種情況下，利用機(jī)電一體化技術(shù)研發(fā)煤礦行業(yè)的專業(yè)設(shè)備顯得十分必要。目前，我國(guó)已經(jīng)研發(fā)出了以計(jì)算機(jī)為核心的電牽引采煤機(jī)和全數(shù)字直流提升機(jī)，這兩項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)煤礦行業(yè)普遍使用，取得了非常理想的效果。此外，隨著在“天河一號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)方面取得的巨大進(jìn)步，我國(guó)在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到甚至超過(guò)了國(guó)際先進(jìn)水平，而且在煤礦企業(yè)中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了由計(jì)算機(jī)全程控制的掘進(jìn)機(jī)、膠帶輸送機(jī)和礦井供電設(shè)備等一系列自動(dòng)化設(shè)備，煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品的相繼出現(xiàn)和使用，實(shí)現(xiàn)了智能化和信息化，有效保障了煤礦生產(chǎn)的安全性和可靠性，不僅提高了工作效率，更為整個(gè)煤礦行業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益[7]。

4 機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦領(lǐng)域中的應(yīng)用

4.1 現(xiàn)代采煤機(jī)械設(shè)備

傳統(tǒng)采煤模式中，機(jī)械設(shè)備通常采用液壓型牽引采煤機(jī)，這種設(shè)備具有性能低，使用周期短，磨損情況嚴(yán)重等缺點(diǎn)，但電氣牽引采煤機(jī)則很好地彌補(bǔ)了這些缺點(diǎn)，它采用機(jī)電一體化技術(shù)，在采煤過(guò)程中電氣牽引也會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的動(dòng)力，在非平面作業(yè)的情況下，對(duì)采煤機(jī)能夠進(jìn)行有效控制，且使用周期比較長(zhǎng)，穩(wěn)定性較強(qiáng)，維修成本較小，此外，利用機(jī)電一體化技術(shù)，采煤機(jī)可以在工作過(guò)程中將電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，這種能量轉(zhuǎn)化的效率高達(dá)100%，極大地提高了煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率[8]。

4.2 礦井運(yùn)輸

礦井運(yùn)輸直接關(guān)系到煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率，現(xiàn)代煤礦發(fā)展模式對(duì)礦井運(yùn)輸?shù)囊笤絹?lái)越高。在一些經(jīng)驗(yàn)技術(shù)豐富的發(fā)達(dá)國(guó)家，通常是以電力電子器件為核心，采用直流式交流變頻裝置的驅(qū)動(dòng)方式。以德國(guó)、英國(guó)和意大利等為代表的一些國(guó)家，在采煤技術(shù)方面都處于國(guó)際領(lǐng)先水平。

我國(guó)近些年在煤礦行業(yè)也借鑒了發(fā)達(dá)國(guó)家的采煤經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了礦井運(yùn)輸?shù)钠Щ?，甚至在一些?guī)模較大的企業(yè)已經(jīng)運(yùn)用了大港強(qiáng)力帶式運(yùn)輸機(jī)。此外，隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)的逐漸成熟，在礦井運(yùn)輸中實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制的技術(shù)也得到了廣發(fā)應(yīng)用，這樣做的好處是在運(yùn)輸機(jī)在工作過(guò)程中出現(xiàn)軸承倒轉(zhuǎn)和斷帶等故障時(shí)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)自我恢復(fù)的強(qiáng)大功能，不僅節(jié)省了人工維修的時(shí)間成本，還提高了工作效率。

4.3 礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)

現(xiàn)階段我國(guó)很多煤礦企業(yè)的生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)都不是很完善，其中問(wèn)題最為突出的是監(jiān)控系統(tǒng)中傳感器不足，穩(wěn)定性能差導(dǎo)致了在其實(shí)際的工作過(guò)程中受到影響，并且它最致命的缺點(diǎn)是使用周期較短，產(chǎn)品維修和更新?lián)Q代的速度較快，增大了企業(yè)額外的維修成本，還影響到了生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)工作的正常運(yùn)行。

國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家則不同，他們?cè)谟?jì)算機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用時(shí)間比我國(guó)早，技術(shù)經(jīng)驗(yàn)相對(duì)比較成熟。并且他們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)軟硬件上的更新速度非常快，可能他們已經(jīng)淘汰的產(chǎn)品技術(shù)，在我國(guó)還沒(méi)有研究出來(lái)。所以造成了在礦井生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)方面的質(zhì)量較高，性能較好，在監(jiān)控系統(tǒng)中的運(yùn)用已相對(duì)成熟，而我國(guó)目前正在加緊研究相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，爭(zhēng)取逐漸縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距。

5 機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦應(yīng)用領(lǐng)域中存在的問(wèn)題

盡管近些年我國(guó)科技水平在整體有很大進(jìn)步，取得了舉世矚目的成就，機(jī)電一體化技術(shù)也有了本質(zhì)的改變和跨越，一些煤礦企業(yè)投入大量資金爭(zhēng)取將機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用到采煤過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，取得了一定效果，但我國(guó)目前依然是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，在機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域仍然屬于發(fā)展和探索階段，在很多方面與國(guó)際先進(jìn)水平仍然存在一定的差距。具體來(lái)說(shuō)，我國(guó)目前機(jī)電一體化技術(shù)在應(yīng)用于煤礦行業(yè)中時(shí)存在以下問(wèn)題。

煤礦行業(yè)是一個(gè)高危行業(yè)，很多企業(yè)為了避免安全事故的發(fā)生，確保煤礦的安全生產(chǎn)，制定了相當(dāng)嚴(yán)格的安全管理制度，這其中就包含了與機(jī)電一體化相關(guān)的管理制度規(guī)范，出發(fā)點(diǎn)是好的。但是在具體執(zhí)行貫徹的過(guò)程中，員工的重視程度普遍不高，企業(yè)的規(guī)章制度只是為了應(yīng)付上級(jí)檢查，形式問(wèn)題嚴(yán)重。負(fù)責(zé)監(jiān)督的管理人員責(zé)任心不強(qiáng)，造成了安全隱患的增多，從而容易導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。

信息社會(huì)最顯著的特點(diǎn)就是智能化和網(wǎng)絡(luò)化，煤礦行業(yè)也是如此，由于機(jī)電設(shè)備能為企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，因此這些年煤礦企業(yè)都加大了機(jī)電設(shè)備的投入。但是由于信息技術(shù)更新較慢，導(dǎo)致很多機(jī)電設(shè)備老化、對(duì)設(shè)備的維修工作不到位、在采煤過(guò)程中超負(fù)荷運(yùn)行等，影響了工作效率[9]。

在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)電設(shè)備的管理人員的專業(yè)素質(zhì)不強(qiáng)，對(duì)一些操作技術(shù)要領(lǐng)未能深入了解，隨意性強(qiáng)，沒(méi)有足夠的安全防范意識(shí)等都有可能給煤礦生產(chǎn)帶來(lái)影響后果。

6 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

6.1 網(wǎng)絡(luò)化

對(duì)機(jī)電設(shè)備采取遠(yuǎn)程監(jiān)控已經(jīng)成為煤礦行業(yè)發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)的必然選擇?？刂平K端要始終保持對(duì)運(yùn)行系統(tǒng)的控制和監(jiān)視，這樣才能對(duì)井下設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。我國(guó)目前在這方面做的還不夠普及，很多規(guī)模較小的煤礦企業(yè)還沒(méi)有能力實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，仍然以人工的方式運(yùn)行整個(gè)操作系統(tǒng)，消耗了大量的時(shí)間成本。而一些發(fā)達(dá)國(guó)家則在采煤機(jī)上安裝調(diào)制解調(diào)器，利用電纜將信號(hào)傳到調(diào)制解調(diào)器上，然后再傳到地面控制中心，節(jié)省了大量時(shí)間，提高了工作效率[10]。

6.2 智能化

機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的最終結(jié)果是實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化和智能化，一切操作都是計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成的，整個(gè)過(guò)程無(wú)需人力的參與?，F(xiàn)在雖然還沒(méi)有完全達(dá)到這種地步，但是只能機(jī)器人的出現(xiàn)已經(jīng)取代了一大部分的勞動(dòng)力，只是在一些關(guān)鍵技術(shù)上保留由人親自操作。這種先進(jìn)的智能化模式在一些規(guī)模大，資金雄厚的企業(yè)已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)了，但就目前經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平來(lái)說(shuō)，要將智能化的機(jī)電設(shè)備普及到煤礦行業(yè)的所有領(lǐng)域中，還需要時(shí)間的檢驗(yàn)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展。

6.3 集成化

PLC控制技術(shù)的應(yīng)用提高了煤礦機(jī)電設(shè)備的控制能力，并進(jìn)一步提高了機(jī)電設(shè)備的集成化水平，使得機(jī)電設(shè)備具有體積小、功能強(qiáng)的特點(diǎn)。就目前來(lái)看，煤礦生產(chǎn)的需求越來(lái)越大，PLC控制技術(shù)會(huì)進(jìn)一步得到推廣，從而提高煤礦生產(chǎn)的安全性與可靠性[11]。

7 對(duì)我國(guó)煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的思考

自從國(guó)家實(shí)施863計(jì)劃以來(lái)，我國(guó)在很多高科技領(lǐng)域都實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，機(jī)電一體化技術(shù)作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的代表，同樣取得了很大的進(jìn)步，盡管與國(guó)際先進(jìn)水平仍然還存在較大的差距，但只要深入了解機(jī)電一體化技術(shù)的特點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)品的設(shè)備進(jìn)行改造和創(chuàng)新，這種差距就會(huì)不斷被縮小。

在未來(lái)機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中，計(jì)算機(jī)應(yīng)成為機(jī)電設(shè)備的核心，因?yàn)樵诘V井中作業(yè)時(shí)，空間狹小，行動(dòng)不便。而計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)就在于體積小，對(duì)信息的存儲(chǔ)量大，并且對(duì)工作過(guò)程中發(fā)生的意外和潛在的安全隱患，能做出快速的反應(yīng)，從而可以減少企業(yè)的損失和安全事故的發(fā)生。

對(duì)于應(yīng)用在煤礦領(lǐng)域的機(jī)電一體化的新產(chǎn)品，要在設(shè)備上安裝信號(hào)較強(qiáng)的通訊功能，以便于礦井中的工作狀態(tài)能夠及時(shí)地傳達(dá)給地面控制中心，有利于機(jī)電一體化設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

對(duì)于煤礦中使用的傳感器，要使其使用周期變長(zhǎng)，同時(shí)也要向智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展，這樣就有利于傳感器在惡劣的環(huán)境中依然能夠正常的測(cè)量和分析數(shù)據(jù)信息，然后自我判斷和實(shí)行決策。

整體上依然要學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平，查找自身產(chǎn)品出現(xiàn)問(wèn)題的原因，提高煤礦產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化水平，最終達(dá)到煤礦的自動(dòng)化生產(chǎn)。

8 結(jié)語(yǔ)

機(jī)電一體化是現(xiàn)代信息社會(huì)發(fā)展的結(jié)晶，煤礦機(jī)電一體化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)整個(gè)煤礦行業(yè)一體化的基礎(chǔ)，其智能化、自動(dòng)化的特點(diǎn)，以及自我維護(hù)、自我調(diào)節(jié)、自我控制的生產(chǎn)狀態(tài)使得越來(lái)越多的企業(yè)將其作為能否在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)的重要標(biāo)準(zhǔn)。隨著科技的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)的研究工作也在不斷的深入，煤礦機(jī)電一體化的規(guī)范性、通用性以及標(biāo)準(zhǔn)性會(huì)得到一定程度的提高，使得煤礦企業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率都得到相應(yīng)地提高，更會(huì)給企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)積極的影響。

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