淺析滾筒采煤機自動化與智能化控制技術(shù)發(fā)展及運用

段朝旭

摘 要：本文從滾筒采煤機自動化與智能控制控制技術(shù)入手，對其發(fā)展運用現(xiàn)狀進行了分析，并進一步指出了滾筒采煤機自動化與智能化技術(shù)發(fā)展的方向。

關(guān)鍵詞：滾筒采煤機；自動化；智能化；運用

前言

滾筒采煤機一般需要兩名司機進行操作控制，司機勞動負(fù)荷大，生產(chǎn)效率低，風(fēng)險大。發(fā)展自動化和智能化控制技術(shù)，能夠提高采煤機的工作效率，緩解工作人員的工作壓力，確保煤礦安全生產(chǎn)。近年來，隨著各種先進技術(shù)的快速發(fā)展，采煤機自動化與智能化發(fā)展面臨了很多挑戰(zhàn)，需要相關(guān)人員加大開發(fā)和研究力度。

1 滾筒采煤機技術(shù)現(xiàn)狀

自上世紀(jì)八九十年代開始，我國就開始吸收和借鑒國外先進的采煤機設(shè)計思想，獨自研發(fā)出了雙滾采煤機，現(xiàn)如今，我國采煤機新產(chǎn)品都使用了這種采煤機的結(jié)構(gòu)技術(shù)。該種結(jié)構(gòu)的總體特征是：橫向布置截割電動機、沒有底托架，高強度長桿和液壓螺母連接[1]。

采煤機主結(jié)構(gòu)部分主要使用的是鑄焊框架結(jié)構(gòu)，牽引傳動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等，采用抽屜式推拉結(jié)構(gòu)進行安裝，各部件間的螺栓不需要連接，增強了采煤機的工作性能，各部件結(jié)構(gòu)不必承受額外負(fù)荷，有效防止了采煤機在強烈震動下，因螺栓連接不牢固或者是部件箱變形而出現(xiàn)故障問題。

2 采煤機自動化與智能化控制關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用

2.1 機載控制計算機技術(shù)

這一技術(shù)是采煤機的核心技術(shù)，是確保其安全運行的前提。機載控制計算機能夠為設(shè)備提供操作接口，并能對設(shè)備的負(fù)荷、溫度等情況進行實時監(jiān)控和保護。同時，還配備人機交互界面、現(xiàn)場傳輸感應(yīng)計算以及相應(yīng)的擴展信息，如音頻、雷達等，并與互聯(lián)網(wǎng)連接起來[2]。

以山西采煤區(qū)為例，采煤現(xiàn)場環(huán)境十分惡劣，在采煤期間，機載設(shè)備需要一直處在惡劣環(huán)境中。使用MG132/320- W 型號的采煤機，該采煤機主要是對智能信息開發(fā)與控制進行分別設(shè)計，通過嵌入式控制模板，和現(xiàn)場總線連接，從而有效處理相關(guān)信息。主要是通過Ethernet來傳遞信息，將各系統(tǒng)隔離開，以免擴展區(qū)域產(chǎn)生副作用而對設(shè)備造成影響。作用于主控保區(qū)域的計算機由工控機、單板機等組成，拓展性強，安全性高，設(shè)備維修管理便捷。與此同時，采煤人員還借助了高級的DSP、ARM系統(tǒng)，確保采煤安全。

2.2 遠(yuǎn)程通信與監(jiān)控技術(shù)

采煤工作環(huán)境十分復(fù)雜，工作任務(wù)重，在惡劣的環(huán)境下采煤工作難以順利進行，這就需要使用遠(yuǎn)程通信與監(jiān)控技術(shù)。關(guān)于滾輪采煤機的通信功能最早產(chǎn)生于90年代末，當(dāng)時主要使用的是高壓動力載波法，從而可以使采煤機將信息快速準(zhǔn)確的傳輸?shù)较锏?，使采煤工作更具安全性。但這種方式工作效率低，該技術(shù)在當(dāng)時廣泛運用于各種信號的采煤機中[3]。

例如：陜西省某礦工隊在某礦區(qū)采煤中，主要使用MGD80 120- TBW型采煤機。在具體采煤中，滾筒采煤機配備有監(jiān)督視頻機。遠(yuǎn)程雷達探測機等相應(yīng)設(shè)備，因為采煤時對信息需求非常多，所以，對通信性能要求也比較高。在工作中，主要使用高寬帶光纖通信來傳遞信息。監(jiān)控系統(tǒng)主要使用防爆計算機，借助TCP/IP 協(xié)議，及時掌握相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，并有效處理攝像機中的影像信息，從而能夠?qū)Σ擅簷C工作狀況進行全面監(jiān)督和控制[4]。通過交換機等相關(guān)設(shè)備，將采煤機工作的情況傳輸?shù)矫旱V信息平臺，與互聯(lián)網(wǎng)相連，對井下采煤機工作情況進行有效監(jiān)督。

2.3 故障診斷與早期預(yù)警技術(shù)

滾筒采煤機在采煤期間會出現(xiàn)一些故障問題，再加之采煤環(huán)境比較復(fù)雜，對故障預(yù)警技術(shù)的需求更加迫切。大功率的轉(zhuǎn)動體系可能會對整個采煤機的運行情況帶來影響，建筑相應(yīng)檢測手段來檢測并預(yù)警轉(zhuǎn)動體系存在的故障，以免發(fā)生意外而被迫停工[5]。目前，國外比較先進的采煤機已逐步開始對在線振動等檢測系統(tǒng)進行全面配置和研究，利用歷史樣本和數(shù)據(jù)變化情況對機器設(shè)備零部件的損壞情況進行判斷并預(yù)警。在保證地層通信技術(shù)性能強的前提下，可以將采煤機運行過程中涉及到的全部數(shù)據(jù)信息傳輸至地面監(jiān)控計算機系統(tǒng)中，對設(shè)備運行狀況進行全面分析和評價，并完成遠(yuǎn)程故障診斷。

3 采煤機控制技術(shù)發(fā)展方向

隨著采煤機的日益成熟，在自動化、智能化等方面都取得了一定的發(fā)展成效，其總體特征和工業(yè)機器人特征基本符合。從一般采煤機向智能采煤機的發(fā)展，技術(shù)上必須要從全面感知、智能決策及執(zhí)行等層面展開，包含：①加大對振動分、視頻圖像處理等各項技術(shù)的深入研究，并發(fā)展自動識別并進行自動調(diào)高的技術(shù)；②發(fā)展采煤機觸覺等多感官技術(shù)，進一步強化對機器設(shè)備運行中出現(xiàn)的故障、干擾等異常情況的自動設(shè)別及處理技術(shù)水平；③進一步發(fā)展對傳動系統(tǒng)運行情況的實時檢測和監(jiān)控預(yù)警技術(shù)；④借助人工智能等相關(guān)技術(shù)發(fā)展適用于機器設(shè)備的智能控制、自診斷技術(shù)等；⑤不斷提高傳感控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。通過對各項技術(shù)的深入研究和探索，不斷地提高滾筒采煤機的自動化與智能化水平，使其向采煤機器人的發(fā)展。

結(jié)語

總而言之，滾筒采煤機主要是通過信息的自動化傳遞、視頻資料的記錄等技術(shù)凸顯其自動化和智能化性能。在機器設(shè)備發(fā)展中，必須要重視其視覺、觸覺等方面技術(shù)的發(fā)展，不斷地優(yōu)化升級監(jiān)控系統(tǒng)，確保信息能夠及時準(zhǔn)確傳輸，將采煤機的優(yōu)勢全面發(fā)揮出來。

參考文獻

[1]陳子書，張舒揚，等.關(guān)于MGD80/120- TBW 型滾筒式采煤機在極薄煤層采煤中的具體運用[J].煤炭開采技術(shù)，2015（02）：129-135.

[2]翟新獻，陳東海，郭紅兵，等.關(guān)于硬頂軟煤薄煤層滾筒采煤機設(shè)備配套研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2016（08）：321-326.

[3]呂文玉，周立軍，等.關(guān)于國內(nèi)外薄煤層開采技術(shù)和機器設(shè)備的現(xiàn)狀及其發(fā)展應(yīng)用[J].中國煤礦工業(yè)，2017（12）：236-245.

[4]李加林，李強，黎亮，等.薄煤層大傾角綜采工作面采煤機關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究[J].煤礦開采，2016（18）：225-236.

[5]徐亞軍，王國法，劉衛(wèi)華，等.基于滾筒采煤機薄煤層自動化開采技術(shù)分析研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2016（20）：228-235.

（作者單位：太重煤機有限公司）