基于銅金屬礦山機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)分析

李勝華

【摘 要】隨著工業(yè)化的進(jìn)展，工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)銅礦石的需求也在增加。目前，為了滿足工業(yè)中對(duì)金屬礦物的需求，有必要在銅金屬開采中使用新的技術(shù)。礦山機(jī)械的現(xiàn)代化和技術(shù)創(chuàng)新給我國銅礦機(jī)械帶來了新的挑戰(zhàn)。銅礦開采目前正在向大規(guī)模開發(fā)發(fā)展，機(jī)器和設(shè)備智能也正在穩(wěn)步提升。本文首先對(duì)機(jī)電一體化的定義進(jìn)行了概述，然后對(duì)銅金屬礦山機(jī)電一體化目前的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，接著對(duì)機(jī)電一體化在銅金屬礦山機(jī)械發(fā)展過程中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，再接著對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)在銅金屬礦山機(jī)械中的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析。最后希望通過本文的研究，對(duì)這方面的研究能有一定的幫助。

【關(guān)鍵詞】銅金屬礦山;機(jī)械機(jī)電;一體化技術(shù);發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)： TD40;TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）15-0051-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.15.024

機(jī)電一體化也稱為機(jī)械工程自動(dòng)化技術(shù)，包括機(jī)械工程和電氣工程。它結(jié)合了機(jī)械、微電子、電力、信息技術(shù)、傳感器和接口技術(shù)等，同樣也適用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)和機(jī)器操作的集成技術(shù)。因此，它是一個(gè)優(yōu)秀的系統(tǒng)，結(jié)合了最新的先進(jìn)技術(shù)和傳統(tǒng)的銅金屬生產(chǎn)設(shè)施。

1 機(jī)電一體化的定義

機(jī)電一體化主要指電氣和機(jī)械方面的組合，它們組合成為單個(gè)系統(tǒng)。在這種情況下，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和電氣控制技術(shù)在一定程度上得到了整合，隨著時(shí)間的推移，集成技術(shù)的程度變得更加重要。因此，機(jī)電一體化已逐漸成為傳統(tǒng)“電子機(jī)器自動(dòng)化”模式中的智能電子自動(dòng)化。這種機(jī)電一體化主要基于如何加速工業(yè)生產(chǎn)效率及合理控制系統(tǒng)。此外，原始的人工處理模式已經(jīng)逐漸變?yōu)闊o人生產(chǎn)線。能夠?qū)崿F(xiàn)有效的計(jì)算機(jī)部署，最終使用動(dòng)態(tài)計(jì)算能力，并通過網(wǎng)絡(luò)信息和集成電子終端的適當(dāng)傳輸實(shí)現(xiàn)完全的動(dòng)態(tài)控制。最終形成一個(gè)新的機(jī)電一體化系統(tǒng)。

2 銅金屬礦山機(jī)電一體化目前的發(fā)展現(xiàn)狀

銅金屬開采是中國的能源部門。銅金屬礦山的機(jī)電一體化與重型機(jī)械設(shè)備有關(guān)，是礦山開發(fā)的重要產(chǎn)業(yè)。自改革開放以來，中國對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)的滲透率以及對(duì)銅金屬開采的強(qiáng)勁投資，使得該產(chǎn)業(yè)逐年快速增長。在近50年的發(fā)展過程中，發(fā)展在這一領(lǐng)域的重要性日益增加，已成為中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要圈子。近年來，由于中國的電機(jī)礦產(chǎn)量和關(guān)聯(lián)方的生產(chǎn)和貿(mào)易相對(duì)較低，因此對(duì)銅礦的需求進(jìn)一步增加。在一定程度上限制了銅礦的機(jī)械和電氣集成的進(jìn)步。在建設(shè)中國化學(xué)工業(yè)的過程中，銅金屬礦山的機(jī)電設(shè)備發(fā)展較快，年增長率為20-30%。盡管中國電機(jī)行業(yè)的銅金屬開采行業(yè)發(fā)展迅速，但該行業(yè)的建設(shè)發(fā)展仍存在一些局限性。

2.1 科研人員緊缺

人才是行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。中國電子機(jī)械領(lǐng)域研究人員的短缺現(xiàn)象十分明顯，相關(guān)技術(shù)專家和高度專業(yè)化管理人員的短缺嚴(yán)重限制了該領(lǐng)域的發(fā)展?！疤嵘瞬牛故救瞬拧币殉蔀橹袊姍C(jī)行業(yè)中最為迫切的問題。目前，大多數(shù)公司尚未開發(fā)出現(xiàn)代商業(yè)系統(tǒng)，原有的控制系統(tǒng)又有許多缺點(diǎn)。此外，運(yùn)營商堅(jiān)持原則，缺乏參與國際競爭的管理機(jī)制的積極性，國家財(cái)政政策沒有變化，競爭體制也沒有變化，最終導(dǎo)致市場中存在的這些問題越來越嚴(yán)重。

2.2 發(fā)展資金短缺

全球金融危機(jī)的影響加劇了中國的資金短缺。2011年進(jìn)入中國后，中國的宏觀經(jīng)濟(jì)氣氛變得愈加緊張，出現(xiàn)了通貨膨脹、能源短缺等問題。一方面，公司產(chǎn)品價(jià)格低、盈利能力低、自身積累不足、投資可能性有限。另一方面，債務(wù)融資變得越來越困難，這與產(chǎn)品增長率低、勞動(dòng)力成本上升和電機(jī)公司的發(fā)展有關(guān)，導(dǎo)致資金方面的壓力越來越大。

2.3 研發(fā)與開發(fā)的能力太弱

缺乏研發(fā)人員也是原因之一，在大公司的決策層面，存在許多不足之處。中國的許多公司在非競爭市場中競爭，導(dǎo)致這一領(lǐng)域的產(chǎn)品具有高度同質(zhì)性，產(chǎn)品具有相似的同質(zhì)性就會(huì)導(dǎo)致市場競爭薄弱，以及缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，就會(huì)最終導(dǎo)致部門發(fā)展困難，缺乏可持續(xù)發(fā)展能力。

3 機(jī)電一體化在銅金屬礦山機(jī)械發(fā)展過程中的應(yīng)用

3.1 銅金屬礦山安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)測(cè)銅礦生產(chǎn)安全的重要系統(tǒng)是使用機(jī)電一體化生產(chǎn)銅金屬礦山的一個(gè)重要例子。在歐洲和美國等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)開展了用于生產(chǎn)銅金屬礦山的安全檢查系統(tǒng)的研究和應(yīng)用，在金屬礦山生產(chǎn)中使用監(jiān)視系統(tǒng)來保護(hù)銅礦的安全性。根據(jù)中國目前的銅礦生產(chǎn)現(xiàn)狀建立安全的生產(chǎn)管理體系后，對(duì)其進(jìn)行了升級(jí)，使銅礦能夠適應(yīng)中國金屬銅礦機(jī)械的生產(chǎn)特點(diǎn)。此外，我們還開發(fā)了山地安全管理系統(tǒng)。隨著一些研究的深入發(fā)展，中國為銅礦安全生產(chǎn)而開發(fā)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在不斷完善和更新。K95系統(tǒng)的智能水平非常高，其兼容性也非常高，因此可以建立與網(wǎng)絡(luò)連接的Windows系統(tǒng)。為了提高銅礦生產(chǎn)的安全性，國家還制定了銅礦監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為銅礦生產(chǎn)的安全發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。隨著國內(nèi)相關(guān)法案的通過，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)中國銅礦生產(chǎn)安全的制造商數(shù)量穩(wěn)步增加，產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率也得到了提高，同時(shí)對(duì)銅金屬采礦的安全性和穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用。

3.2 機(jī)電一體化在井下帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用

有效投資銅礦制造，以提高地下銅礦機(jī)械化大型設(shè)備的生產(chǎn)效率，不斷提高輸送帶的效率。加強(qiáng)對(duì)傳送帶在操作過程中暴露的各種元件的維護(hù)，例如振動(dòng)、電磁波、濕氣和煤塵等產(chǎn)生的污染。大傾斜角度的大型傳輸路徑和傳送帶，更能夠適應(yīng)機(jī)電一體化技術(shù)的工作環(huán)境。由于輸送帶是從井中運(yùn)行的設(shè)備，是一個(gè)可編程控制器，因此可以很好地適應(yīng)井中的惡劣條件。在實(shí)際生產(chǎn)過程中通過機(jī)電一體化系統(tǒng)進(jìn)行控制非常方便，這對(duì)提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本都非常有用，是銅礦生產(chǎn)中的一個(gè)重要的角色

3.3 機(jī)電一體化技術(shù)在提升機(jī)方面的應(yīng)用

全數(shù)字交流-直流電梯是銅礦機(jī)械集成技術(shù)的最高水平應(yīng)用。將有機(jī)滾筒和機(jī)械傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相結(jié)合，不僅用于內(nèi)部提升，還集成了機(jī)械、通訊、電子和自動(dòng)控制等先進(jìn)技術(shù)。全數(shù)字化應(yīng)用非常穩(wěn)定，大大簡化了電氣設(shè)備的安裝，不僅具有簡單的硬件配置，還具有非常好的互操作性功能。在中國開發(fā)的全數(shù)字技術(shù)使用雙處理器作為系統(tǒng)的基本組件，這款雙處理器具有可靠、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。

4 機(jī)電一體化技術(shù)在銅金屬礦山機(jī)械中的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 銅金屬礦山機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)朝著數(shù)字化方向發(fā)展

機(jī)電微電子（微控制器）的發(fā)展為數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人等電子產(chǎn)品的數(shù)字化程度奠定了基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步極大地促進(jìn)了銅金屬采礦機(jī)器設(shè)備和數(shù)字化生產(chǎn)的發(fā)展，例如計(jì)算機(jī)集成的生產(chǎn)虛擬設(shè)計(jì)，對(duì)于掃描上具有高可靠性、可維護(hù)性、自我診斷和易于使用的人機(jī)界面的機(jī)電一體化產(chǎn)品軟件。數(shù)字應(yīng)用使遙控、診斷和維修變得非常容易。

4.2 銅金屬礦山機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)朝著微型化方向發(fā)展

小型化是精密加工技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，有效滿足了提高生產(chǎn)效率的需要。這與銅礦機(jī)械的工業(yè)發(fā)展是一致的。微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）可以集成到微機(jī)械設(shè)備的傳感器、執(zhí)行器以及集成到微器件或集成系統(tǒng)（如接口、通信和電源）中的模型處理和控制電路的批量生產(chǎn)中。最近，俄羅斯開發(fā)并制造了更多尺寸不超過1微米的納米級(jí)MEMS產(chǎn)品。但是，我國在微機(jī)械技術(shù)和高精密技術(shù)領(lǐng)域的研究和開發(fā)仍然很少，還有一些重要的技術(shù)問題需要解決。近年來，在中國開發(fā)和制造了許多MEMS產(chǎn)品，這些產(chǎn)品逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒚准{米，尺寸不超過1立方厘米。然而，微機(jī)械技術(shù)和高精密技術(shù)領(lǐng)域的研究和開發(fā)現(xiàn)狀仍不容樂觀，存在一些必須解決的重要技術(shù)問題。

4.3 銅金屬礦山機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)朝著智能化方向發(fā)展

在未來的開發(fā)過程中，系統(tǒng)的智能水平將大大提高。智能控制是提高機(jī)電一體化精度的重要技術(shù)。換句話說，在一定程度上應(yīng)該實(shí)現(xiàn)電子技術(shù)和機(jī)械控制技術(shù)的使用。智能概念具體是指分析系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)及其在各種情況下的應(yīng)用，以完成對(duì)工作條件的評(píng)估，可以隨時(shí)更改操作模式。在這種情況下，模擬智能、模擬數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，如果能夠使他們有效的結(jié)合在一起，這將極大地促進(jìn)機(jī)電一體化在智能方向上的發(fā)展，這樣一來，現(xiàn)有銅礦開采機(jī)器設(shè)備制成的電子產(chǎn)品將會(huì)非常棒。智能系統(tǒng)能夠在邏輯上進(jìn)行推斷決策，像人類一樣做出決策。例如，傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床配備了人機(jī)交互功能和智能數(shù)據(jù)庫，便于工人的使用和維護(hù)。

4.4 銅金屬礦山機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展

中國機(jī)電一體化產(chǎn)品在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的整合在20世紀(jì)90年代得以啟動(dòng)，并取得了良好的效果。他們擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)，可以使網(wǎng)絡(luò)在未來的應(yīng)用中更加深化。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)，該技術(shù)不斷應(yīng)用于集成銅金屬礦山開采的電子機(jī)械產(chǎn)品，創(chuàng)造了新的技術(shù)演變形勢(shì)。將來，機(jī)電一體化將成為網(wǎng)絡(luò)化的重要組成部分，對(duì)提高產(chǎn)品的安全性要求非常重要。

5 結(jié)語

本文首先對(duì)機(jī)電一體化的定義進(jìn)行了概述，然后從科研人員緊缺、發(fā)展資金短缺以及研發(fā)與開發(fā)的能力太弱三個(gè)方面對(duì)銅金屬礦山機(jī)電一體化目前的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，接著從銅金屬礦山安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)電一體化在井下帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用以及機(jī)電一體化技術(shù)在提升機(jī)方面的應(yīng)用三個(gè)方面對(duì)機(jī)電一體化在銅金屬礦山機(jī)械發(fā)展過程中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，最后從數(shù)字化、微型化、智能化以及網(wǎng)絡(luò)化四個(gè)發(fā)展方向?qū)C(jī)電一體化技術(shù)在銅金屬礦山機(jī)械中的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析。雖然中國在銅金屬礦山機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)研究方面取得了較為顯著的成果，但與國外發(fā)達(dá)國家之間仍存在一定的差距。除了機(jī)電一體化技術(shù)在中國機(jī)械工程發(fā)展中的實(shí)踐探索外，還必須加強(qiáng)將農(nóng)業(yè)國家轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)國家的進(jìn)度。目前，銅礦設(shè)備規(guī)模龐大，智能化發(fā)展也將被更好的應(yīng)用其中。除了未來開發(fā)的智能技術(shù)外，作者還描述了現(xiàn)有銅礦開采中所使用的技術(shù)。最后希望通過本文的研究，對(duì)今后的專家學(xué)者研究與基于銅金屬礦山機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)相關(guān)的課題有一定的借鑒與幫助作用。

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