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(yè)已明確煤礦采煤自動化與智能化對煤礦生產(chǎn)效率和安全提升的意義，然而，其應(yīng)用范圍依舊缺少寬泛性，技術(shù)水平亟需深入提升。因此，煤礦企業(yè)需要高度關(guān)注自動化與智能化技術(shù)的應(yīng)用問題，注重煤礦生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)的投入，研發(fā)和應(yīng)用更先進的煤礦生產(chǎn)技術(shù)，以使煤礦開采的高度智能化目標實現(xiàn)。

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(huán)節(jié)會形成非常大的電流沖擊，這較易損壞設(shè)備，并且使電網(wǎng)的穩(wěn)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(shè)備受到電流的沖擊。軟啟動控制不但能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備應(yīng)用年限的延長，而且可以確保電網(wǎng)運動的穩(wěn)定。

1.2 變頻控制

煤礦采煤機應(yīng)結(jié)合工作荷載對運行狀態(tài)進行優(yōu)化，從而實現(xiàn)工作效率的提升，而變頻控制能夠使電機轉(zhuǎn)速的無級調(diào)節(jié)實現(xiàn)，進而跟工作工作荷載相適應(yīng)。變頻控制不但能夠?qū)崿F(xiàn)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(yīng)用高壓供電控制系統(tǒng)控制和監(jiān)測高壓電源，確保采煤機運行的穩(wěn)定和安全。高壓供電控制系統(tǒng)還能夠?qū)崟r控制與監(jiān)測電流和電壓等，從而實現(xiàn)電網(wǎng)安全性和穩(wěn)定性的提升。

2 煤礦采煤機自動化與智能化技術(shù)

2.1 監(jiān)控通信技術(shù)

作為煤礦采煤機自動化與智能化的一種關(guān)鍵技術(shù)方式，監(jiān)控通信技術(shù)的主導功能在于結(jié)合通信網(wǎng)絡(luò)與傳感器實時監(jiān)控以及傳輸采煤機信息，確保遠程控制和監(jiān)控采煤機的運行。煤礦采煤機中大都應(yīng)用轉(zhuǎn)速傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器等，能夠?qū)Σ擅簷C的運行情況進行實時檢測。結(jié)合相應(yīng)的傳感器取得信息可以向監(jiān)控平臺反饋，以分析和處理信息。同時，通信網(wǎng)絡(luò)也屬于煤礦采煤機實現(xiàn)自動化控制的重要一環(huán)，其囊括了無線與有線通信網(wǎng)絡(luò)，通常有線通信網(wǎng)絡(luò)能夠應(yīng)用光纖通信技術(shù)，能夠穩(wěn)定與高效地傳輸信息，無線通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠在復雜的生產(chǎn)環(huán)境條件下穩(wěn)定傳輸采煤機的移動信息。應(yīng)用監(jiān)控通信技術(shù)則能夠?qū)崟r監(jiān)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(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)采煤機工作模式的優(yōu)化，以及很好地節(jié)省能耗。

2.2 刮板機智能控制技術(shù)

刮板機智能控制技術(shù)指的是應(yīng)用智能控制技術(shù)實時監(jiān)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(gòu)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(chǎn)效率以及工作效率。應(yīng)用智能刮板控制技術(shù)可以實時控制與監(jiān)測刮板機的運行速度、深度、軌跡等，應(yīng)用電子控制器與傳感器可以控制刮板機的工作參數(shù)信息和運行狀態(tài)。應(yīng)用信息技術(shù)可以對監(jiān)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(chǔ)上能夠使自動化運行的目標實現(xiàn)，防范人工控制的負擔和誤差，進而實現(xiàn)運行效率的提升，確保系統(tǒng)整體的穩(wěn)定運行。當然，智能刮板控制技術(shù)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(shè)備生產(chǎn)損失和維修成本減小。

2.3 液壓支架敏捷高效供液系統(tǒng)

液壓支架敏捷高效供液系統(tǒng)即對煤礦采煤機的液壓支架供液系統(tǒng)進行實時控制與監(jiān)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(tǒng)與采煤機運行安全性和效率息息相關(guān)。智能供液系統(tǒng)在液壓支架中的應(yīng)用能夠結(jié)合采煤機的運行需求以及狀態(tài)實時調(diào)節(jié)液壓支架的壓力、供液量大小，確保液壓支架的安全與穩(wěn)定運行。具體而言，智能供液系統(tǒng)能夠結(jié)合電子控制器與傳感器器實時監(jiān)測液壓支架的工業(yè)壓力以及狀態(tài)，且對數(shù)據(jù)進行分析和計算，即應(yīng)用信息技術(shù)可以使控制的智能化目的實現(xiàn)。液壓支架敏捷高效供液系統(tǒng)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(chǎn)的穩(wěn)定性和可靠性。像是對液壓支架運行情況進行監(jiān)測與分析，能夠?qū)崟r明確其異常情況和故障狀態(tài)，且實施診斷與預警，防范擴大故障而影響生產(chǎn)。

2.4 記憶截割控制技術(shù)

作為一種采煤機自動化控制技術(shù)，記憶截割控制技術(shù)應(yīng)用了機器學習算法和人工智能，此技術(shù)結(jié)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(guān)信息，從而可以進行建?；?qū)W習。在優(yōu)化和學習模型中獲得截割電流與煤層硬度的關(guān)系，以提供合理的截割控制標準。在具體應(yīng)用中采煤機對截割電流進行實時監(jiān)測，且比較分析業(yè)已構(gòu)建的關(guān)系模型和實時信息，進而能夠?qū)馗铍娏鞔笮∵M行自動化調(diào)整，從而實現(xiàn)最理想的采煤效果。記憶截割控制技術(shù)的長處是精準性強，結(jié)合精準建模以及自動控制，能夠?qū)崿F(xiàn)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(yīng)用此技術(shù)具備良好的發(fā)展前景。

2.5 故障診斷技術(shù)

故障診斷技術(shù)能夠借助監(jiān)測儀器和傳感器等診斷與監(jiān)測采煤機，實時發(fā)現(xiàn)和處理故障問題。并且，故障診斷技術(shù)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(yǎng)和維護，防范故障而影響生產(chǎn)。故障診斷技術(shù)重點涵蓋傳感器監(jiān)測技術(shù)，即安裝監(jiān)測儀器或傳感器，然后實時監(jiān)測采煤機的一系列部件運行情況，以及在安裝振動監(jiān)測儀器和加速度傳感器的基礎(chǔ)上能夠監(jiān)測采煤機的振動狀態(tài)，進而斷定是否面臨故障問題。故障診斷技術(shù)的應(yīng)用中，通過分析信息和應(yīng)用處理技術(shù)都是以采集傳感器監(jiān)測的信息為基礎(chǔ)，然后對采煤機運行情況做出評價。像是結(jié)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(chǔ)上，能夠預測采煤機會發(fā)生的故障，且事先開展保養(yǎng)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(chǔ)上，能夠判斷一些部件的壽命業(yè)已超期，進而事先開展保養(yǎng)和維護，防范故障問題影響生產(chǎn)的正常開展。應(yīng)用智能化診斷技術(shù)可以實時監(jiān)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(diào)高技術(shù)

作為采煤機的一種智能控制技術(shù)，自動調(diào)高技術(shù)結(jié)合傳感器實時監(jiān)測煤層高度和采煤機，從而對采煤機的高度進行自動化調(diào)整，此技術(shù)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(tài)的最理想化，從而實現(xiàn)采煤質(zhì)量和效率的提升。自動調(diào)高技術(shù)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(chǎn)。自動調(diào)高技術(shù)的作用主要有兩種，即自動調(diào)整采煤機高度和監(jiān)測煤層高度，其中，在監(jiān)測煤層高度上可以應(yīng)用各種傳感器（光電傳感器、超聲波、激光雷達等）實時監(jiān)測煤層高度，確保對煤層坡度與高度的精準監(jiān)測，從而提供采煤機自動調(diào)整的精準根據(jù)。采煤機自動調(diào)高技術(shù)結(jié)合控制系統(tǒng)能夠智能匹配煤層跟采煤機高度，進而實現(xiàn)采煤效率的提升、成本的減小，并且使煤礦生產(chǎn)的安全風險和工作負荷降低。控制系統(tǒng)向采煤機液壓系統(tǒng)傳送計算的采煤機高度指令，以自動調(diào)整采煤機高度，以及結(jié)合反饋控制算法調(diào)整采煤機高度，保障煤層跟采煤機高度相適應(yīng)?？傊?，自動調(diào)高技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)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(shù)

機載計算機控制技術(shù)屬于一種開發(fā)、保護、管理煤礦的重要技術(shù)，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(xiàn)，且具備安全性和穩(wěn)定性特點。機載計算機控制重點結(jié)合反饋與邏輯控制來監(jiān)控保護整體采煤機設(shè)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(shè)備的流量、壓力、荷載、溫度等，并且能夠在線統(tǒng)計應(yīng)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(wǎng)絡(luò)相連接。煤礦生產(chǎn)環(huán)境非常惡劣，煤礦采掘應(yīng)關(guān)注基本控制機制的設(shè)計和智能信息的開發(fā)，并且還需要向操作員直接傳輸圖形人機界面，以便于統(tǒng)計與分析有關(guān)信息，且通過雷達、視頻、音頻形式傳輸相關(guān)信息，保障控制主體的穩(wěn)定與安全。而機載計算機控制系統(tǒng)的集中控制結(jié)構(gòu)從而單片機結(jié)構(gòu)逐步轉(zhuǎn)變成為網(wǎng)絡(luò)配電結(jié)構(gòu)，其具備良好的擴展性與穩(wěn)定性，也方便操作維護與后續(xù)維護。而有效統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)配電結(jié)構(gòu)與單片機結(jié)構(gòu)能夠確保機載計算機控制系統(tǒng)在高濕度、沙塵條件下不間斷運行，以及與一些安全執(zhí)行器及傳感器相連接，從而實現(xiàn)采煤機設(shè)備運行穩(wěn)定性和適應(yīng)性的提升。

3 煤礦采煤機自動化與智能化技術(shù)應(yīng)用水平提升的策略

3.1 合理與科學設(shè)計無線網(wǎng)傳輸技術(shù)

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(chǎn)工作面，優(yōu)化設(shè)計無線網(wǎng)傳輸技術(shù)應(yīng)用方案。應(yīng)用無線網(wǎng)傳輸技術(shù)應(yīng)確保其通信質(zhì)量，這就要求與其他技術(shù)手段相配合，以及歸納通信經(jīng)驗，且立足于對無線交換機運行狀態(tài)的有效把控，執(zhí)行有效合理的優(yōu)化對策，保障無線交換機運行的高效與穩(wěn)定，確保能夠傳輸一系列資源和實現(xiàn)便捷化?；跓o線網(wǎng)傳輸技術(shù)影響下，采煤生產(chǎn)中的各種交換機械可以協(xié)調(diào)工作，并且，不管是傳輸信息，還是控制信息，都能夠?qū)崿F(xiàn)工作需求。另外，也需要高度關(guān)注采煤機運行中應(yīng)用的硬件設(shè)施，確保設(shè)計的科學性。為此，要求有關(guān)人員對無線交換機進行深入分析，根據(jù)系統(tǒng)化、綜合性的設(shè)計標準，確保交換機的穩(wěn)定運行，從而實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)對通信技術(shù)的應(yīng)用需求，確保煤礦生產(chǎn)中更好地體現(xiàn)無線傳輸技術(shù)的優(yōu)勢。

3.2 有效設(shè)計和控制截割路徑

煤礦采煤中務(wù)必關(guān)注采煤機的效能，對滾筒高度進行控制，確保其運行狀態(tài)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(shè)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(chǎn)提供精準的信息支撐。此外，務(wù)必關(guān)注煤巖分界狀況，可以應(yīng)用記憶技術(shù)，有效凸顯此技術(shù)的高效便捷特色，以把控煤巖界面具體情況。

3.3 調(diào)整自適應(yīng)牽引控制方案

為了實現(xiàn)自適應(yīng)牽引控制的科學性，設(shè)計者需要以煤礦生產(chǎn)的整個環(huán)節(jié)為基礎(chǔ)，全面思考煤礦采煤機運行的環(huán)境條件，進一步分析截割環(huán)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(shè)計科學的策略，確保合理與科學地設(shè)計自適應(yīng)牽引控制方案，真正凸顯自適應(yīng)調(diào)節(jié)效果，并且確保牽引電流跟截割環(huán)境條件及其變化相適應(yīng)。同時，科學設(shè)計采煤機牽引速度，注重控制和監(jiān)管，確保順利開采煤炭資源。此外，立足相互對接的標準，務(wù)必實時對采煤機零件進行調(diào)節(jié)，確保采煤機實現(xiàn)最為理想的性能?？傊挥泻侠砼c科學地設(shè)計自適應(yīng)牽引控制方案，才可以實現(xiàn)采煤機運行需求。

4 結(jié)語

綜上所述，煤礦采煤機自動化與智能化技術(shù)是實現(xiàn)升級和轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要技術(shù)，符合社會發(fā)展的趨勢和需求，其顯著優(yōu)勢是工作負荷低、應(yīng)用率高、切割效率高，具備廣泛的應(yīng)用前景，非常值得推廣。因此，煤礦企業(yè)應(yīng)持續(xù)優(yōu)化和完善采煤機系統(tǒng)，注重合理與科學設(shè)計無線網(wǎng)傳輸技術(shù)、有效設(shè)計和控制截割路徑、調(diào)整自適應(yīng)牽引控制方案等，以提升煤礦采煤機自動化與智能化技術(shù)應(yīng)用水平。