煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展與思考

摘 要：機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械化技術(shù)的最新成果。它涵蓋了當(dāng)前先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的整合，大大提高了煤礦企業(yè)的工作效率，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。本文分析了機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦中應(yīng)用的優(yōu)勢，分析了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并提出了相應(yīng)的技術(shù)展望。

關(guān)鍵詞：煤礦生產(chǎn)；機(jī)電一體化；發(fā)展現(xiàn)狀

中圖分類號(hào)：TD63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）35-0214-02

引 言

機(jī)電一體化是一種綜合了機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制的復(fù)雜技術(shù)。機(jī)電一體化將機(jī)械和電子結(jié)合起來，并將物流、能量流和信息流結(jié)合起來。更確切地說，機(jī)電一體化技術(shù)是高新技術(shù)融合的同義詞，其并不完全是機(jī)械和電子技術(shù)的結(jié)合。例如，許多機(jī)電一體化產(chǎn)品將光纖技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能技術(shù)等整合為一種新型、性能更優(yōu)越的機(jī)電一體化產(chǎn)品，這些技術(shù)使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有智能功能，可以更加輕易的達(dá)到最優(yōu)控制，使產(chǎn)品具有通信功能，實(shí)現(xiàn)對多種機(jī)電一體化設(shè)備的協(xié)調(diào)控制。

1 煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的優(yōu)勢分析

將幾點(diǎn)一體化技術(shù)應(yīng)用于煤礦，實(shí)現(xiàn)了煤礦加工過程的一體化。目前，機(jī)電一體化技術(shù)是在機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，增加了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、微電子技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了加工生產(chǎn)過程的智能化和自動(dòng)化，并逐步應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)。它嚴(yán)格控制生產(chǎn)過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，用計(jì)算機(jī)監(jiān)控工作進(jìn)度，用智能調(diào)節(jié)控制遠(yuǎn)程機(jī)械，大大提高了生產(chǎn)的安全性和流暢性，通過收集和分析生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的工作參數(shù)，利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)對安全生產(chǎn)進(jìn)行評價(jià)，大大減少了安全事故的發(fā)生。此外，機(jī)電一體化生產(chǎn)極大地解放了勞動(dòng)力，員工不需要從事勞動(dòng)密集型工作。他們只需要進(jìn)行設(shè)備操作，就能完成工作任務(wù)，優(yōu)化了員工的工作環(huán)境，減輕員工的工作負(fù)擔(dān)。

2 當(dāng)前我國煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用的現(xiàn)狀及出現(xiàn)的問題

近年來，我國煤炭開采技術(shù)迅速發(fā)展，告別了傳統(tǒng)的手工開采時(shí)代，特別是機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了開采效率，有效監(jiān)測了關(guān)鍵生產(chǎn)參數(shù)，提高了機(jī)械生產(chǎn)的可靠性，在一些環(huán)境惡劣的煤礦也能良好的開展工作。雖然機(jī)電一體化技術(shù)取得了良好的生產(chǎn)效果，但我們也應(yīng)該看到，我國機(jī)電技術(shù)與國外仍有很大的差距，生產(chǎn)過程中也會(huì)產(chǎn)生一些問題，從而影響了生產(chǎn)的穩(wěn)定性和安全性。

2.1 機(jī)電一體化生產(chǎn)管理不當(dāng)

為了保證安全生產(chǎn)，許多煤礦企業(yè)制定了一系列生產(chǎn)規(guī)章制度，特別是對機(jī)械化設(shè)備的使用，而機(jī)電一體化技術(shù)也有一套完整的管理體系。但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于缺乏基層管理和員工的關(guān)注，機(jī)電設(shè)備在管理上處于疏忽狀態(tài)，安全生產(chǎn)的要求在實(shí)踐中沒有得到落實(shí)，難以徹底消除安全隱患。同時(shí)，機(jī)電設(shè)備操作不當(dāng)，也會(huì)造成安全事故。

2.2 機(jī)電設(shè)備方面的問題

隨著煤炭行業(yè)競爭的加劇，許多煤礦企業(yè)都在改革自動(dòng)化開采方法的基礎(chǔ)上，加大了機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用。然而，由于人的管理不當(dāng)和設(shè)備的客觀原因，許多機(jī)電一體化設(shè)備已出現(xiàn)設(shè)備老化、設(shè)備不靈敏等問題，影響了煤礦生產(chǎn)效率。另外，許多企業(yè)沒有制定完整的設(shè)備維護(hù)機(jī)制，設(shè)備運(yùn)行具有一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 機(jī)電一體化操作人員素質(zhì)不強(qiáng)

機(jī)電一體化操作設(shè)備需要專業(yè)人員來操作，由不同專業(yè)的人員組成一個(gè)相互合作的工作組。然而，由于一些操作人員操作技能水平薄弱，或者工作失誤的發(fā)生，整個(gè)設(shè)備都會(huì)失效，影響采煤效率。因此，煤礦企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對操作人員的培訓(xùn)，提高其安全操作水平，制定網(wǎng)絡(luò)化、精細(xì)化的操作規(guī)程，為生產(chǎn)經(jīng)營各環(huán)節(jié)編制相應(yīng)的操作規(guī)程和技術(shù)指導(dǎo)手冊，制定相應(yīng)的應(yīng)急對策，加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)，及時(shí)消除設(shè)備運(yùn)行的隱患。

3 煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.1 智能化趨勢

機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行。在下一步的發(fā)展中，必須向智能化方向發(fā)展，解決設(shè)備運(yùn)行中存在的智能缺陷，增加數(shù)據(jù)處理器，加強(qiáng)對生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測和分析。從而提高機(jī)電一體化設(shè)備的功能和應(yīng)用，使煤礦工作智能化，提高工作效率。此外，實(shí)施智能化可以有效地監(jiān)測生產(chǎn)環(huán)境，綜合收集礦山地質(zhì)、空氣和礦層信息，并將其匯集到安全評價(jià)數(shù)據(jù)庫中，提高產(chǎn)品評價(jià)的準(zhǔn)確性，加強(qiáng)安全生產(chǎn)，保證生產(chǎn)人員的人身安全。

3.2 小型化趨勢

目前，小型化是電子工業(yè)的發(fā)展趨勢。小型化技術(shù)可有效減少設(shè)備體積，節(jié)約工作環(huán)境，提高生產(chǎn)作業(yè)的靈活性。煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的研究開發(fā)也向著小型化發(fā)展，但其技術(shù)研究開發(fā)尚未成熟。大型機(jī)電設(shè)備給礦山工作帶來了較大的不便，隨著時(shí)間的推移，需要不斷擴(kuò)大巷道為機(jī)械設(shè)備的安裝提供空間，這大大增加了生產(chǎn)成本。機(jī)電設(shè)備的小型化在保證自動(dòng)化生產(chǎn)的基礎(chǔ)上減少了設(shè)備的體積，有利于減少礦井巷道建設(shè)，從而提高生產(chǎn)效率。

3.3 系統(tǒng)化趨勢

煤礦機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于安全生產(chǎn)監(jiān)測和生產(chǎn)調(diào)度中，通過信息采集器來搜集礦井內(nèi)的生產(chǎn)信息，并把信息匯總到電腦主機(jī)上，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力來進(jìn)行安全和生產(chǎn)評估，使安全保護(hù)和生產(chǎn)過程連接成一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)。加強(qiáng)機(jī)電一體化技術(shù)的系統(tǒng)研究也是其發(fā)展的趨勢，它集成了信息采集系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)、數(shù)據(jù)評價(jià)系統(tǒng)和電路系統(tǒng)為一體，實(shí)現(xiàn)了各環(huán)節(jié)信息無障礙的傳輸，有效地保證了生產(chǎn)的流暢性，保持安全生產(chǎn)的煤礦系統(tǒng)，避免由于失敗的鏈接影響整個(gè)機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)行。

3.4 綠色化趨勢

對于煤礦這樣高污染高耗能的行業(yè)來說，綠色化是其生產(chǎn)過程必須努力的方向。因此，綠化機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢也是行業(yè)發(fā)展的必然。煤礦機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)該以綠色安全、無污染作為一個(gè)里程碑，優(yōu)化煤礦機(jī)電一體化技術(shù)生產(chǎn)模式，對每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行綠色低碳評估，減少不可避免的高能耗，并將環(huán)境保護(hù)的概念貫徹于技術(shù)研發(fā)的始終必須堅(jiān)持。經(jīng)濟(jì)與生態(tài)保護(hù)共同發(fā)展，不能由于機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生高能耗、高污染。因此，煤礦機(jī)電技術(shù)的綠色化是社會(huì)發(fā)展的必然結(jié)果。

4 關(guān)于發(fā)展我國煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的思考

21世紀(jì)，中國煤礦機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)品有了很大發(fā)展。機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦各個(gè)環(huán)節(jié)的應(yīng)用都取得了極大的進(jìn)展，但仍相對落后。為了趕上世界先進(jìn)煤礦國家，適應(yīng)我國煤礦安全生產(chǎn)和高效發(fā)展的需要，必須掌握信息時(shí)代機(jī)電一體化技術(shù)的特點(diǎn)和動(dòng)態(tài)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)發(fā)展。

4.1 選擇強(qiáng)大的PLC

作為機(jī)電一體化的核心設(shè)備——計(jì)算機(jī)或PLC，其操作和存儲(chǔ)能力越來越強(qiáng)，體積和功耗越來越小，更適合于工作空間狹小的煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此，在煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，應(yīng)選擇功能強(qiáng)大的PLC或嵌入式計(jì)算機(jī)，使其“思維”更加發(fā)達(dá)。

4.2 增強(qiáng)通信能力

新開發(fā)的煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品應(yīng)具有通信功能，所選通信模塊應(yīng)具有良好的開放性和高可靠性，以便于與控制網(wǎng)絡(luò)的連接。

4.3 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化

雖然我國已有許多煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品，但品種復(fù)雜，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。應(yīng)提高機(jī)電一體化產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)水平，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、體系化。

4.4 提高智能化水平

提高煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品的智能化水平，可以判斷機(jī)電設(shè)備的狀態(tài)及周圍環(huán)境，使設(shè)備能夠自動(dòng)運(yùn)行。同時(shí)，可以快速分析采集到的參數(shù)，進(jìn)行故障診斷，在最佳條件下進(jìn)行故障預(yù)測。因此，提高煤礦機(jī)電一體化設(shè)備的智能化水平非常重要。

5 結(jié) 語

總之，機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用，極大地提高了煤礦的生產(chǎn)安全，逐步實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動(dòng)化和機(jī)械化，減輕了職工的負(fù)擔(dān)，優(yōu)化了地下生產(chǎn)環(huán)境。因此，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展應(yīng)在原有技術(shù)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上逐步向智能化、小型化、系統(tǒng)化、綠色化的方向發(fā)展，以提高煤礦的生產(chǎn)效率。

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收稿日期：2018-11-9