基于智能控制的煤礦機(jī)電一體化系統(tǒng)

張衍軍

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2101-5640-6085

摘? 要：智能控制指的是在無(wú)人操作的條件下，結(jié)合設(shè)備的智能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)行的技術(shù)形式。當(dāng)前時(shí)期，煤礦越來(lái)越多地應(yīng)用機(jī)電設(shè)備，智能控制在煤礦機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用，有利于提高機(jī)電設(shè)備的一體化運(yùn)行水平，從而增加煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，應(yīng)當(dāng)重視對(duì)智能控制技術(shù)的研究，通過選用智能控制技術(shù)，為煤礦機(jī)電一體化系統(tǒng)的真正構(gòu)建奠定基礎(chǔ)和提供保障。文章分析了智能控制的類別，智能控制的煤礦機(jī)電一體化系統(tǒng)中的具體應(yīng)用方面以及應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：智能控制? 煤礦機(jī)電? 一體化系統(tǒng)? 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TH-39? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2021）03（c）-0001-3

Coal Mine Mechatronics System Based on Intelligent Control

ZHANG Yanjun

（Ordos Zhuanlongwan Coal Co.， Ltd.， Ordos， Inner Mongolia Province， 017205 China）

Abstract： Intelligent control refers to the technical form of autonomous operation combined with the intelligent system of equipment under the condition of unmanned operation. At present， more and more mechanical and electrical equipment are used in coal mines. The application of intelligent control in coal mine mechanical and electrical system is conducive to improving the integrated operation level of mechanical and electrical equipment， thus increasing the economic benefits of coal mining enterprises. Therefore， we should pay attention to the research of intelligent control technology， through the selection of intelligent control technology， to lay the foundation and provide guarantee for the real construction of coal mine mechatronics system. This paper analyzes the categories of intelligent control， the specific application of intelligent control in coal mine mechatronics system and the application effect.

Key Words： Intelligent control; Coal mine electromechanical; Integrated system; Application

智能控制技術(shù)屬于一種可以執(zhí)行自動(dòng)化操作的技術(shù)。隨著科技的不斷發(fā)展，很多行業(yè)普遍地應(yīng)用智能控制技術(shù)，且實(shí)現(xiàn)了理想的應(yīng)用效果。特別是在煤礦企業(yè)中，這種應(yīng)用尤為顯著，以及能夠通過智能控制技術(shù)集成控制一系列的機(jī)電設(shè)備，這不但提高了煤礦生產(chǎn)效率和質(zhì)量，而且保障了煤礦工人人身安全。

1? 智能控制系統(tǒng)的類別

1.1 分級(jí)控制系統(tǒng)

分級(jí)控制系統(tǒng)重點(diǎn)是結(jié)合級(jí)別階梯劃分智能化操控有關(guān)設(shè)備，其中牽涉到自組織控制以及自適應(yīng)控制兩個(gè)部分，它們的作用各不相同。通常來(lái)講，在建設(shè)分級(jí)控制系統(tǒng)時(shí)會(huì)劃分實(shí)際層級(jí)為執(zhí)行級(jí)、協(xié)調(diào)級(jí)、組織級(jí)。在具體操作中，各層級(jí)可以結(jié)合自身的作用反應(yīng)不同的刺激，從而很好地控制系統(tǒng)整體。

1.2 學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)

學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)具備自動(dòng)控制的作用。學(xué)習(xí)控制可以結(jié)合本身的運(yùn)行能力分析和處理系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)，從而操控系統(tǒng)后續(xù)工作，勿需人為進(jìn)行操控。[1]鑒于此，學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)具備動(dòng)作控制和自主調(diào)節(jié)的雙重作用，這兩種作用可以自動(dòng)化運(yùn)行和操作系統(tǒng)整體。

1.3 專家控制系統(tǒng)

專家控制系統(tǒng)先是對(duì)有關(guān)專家的智慧成果進(jìn)行征集，在處理完智慧成果后在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中輸入，從而升級(jí)和重構(gòu)智能控制系統(tǒng)。如果計(jì)算機(jī)接收指令或刺激，那么專家控制系統(tǒng)則可以輸入的一系列理論內(nèi)容和專家經(jīng)驗(yàn)識(shí)別指令或刺激，從而取得最為理想的處理策略。鑒于此，專家控制系統(tǒng)統(tǒng)一了專家和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的智慧，可以實(shí)現(xiàn)理想的處理效果。其中專家控制系統(tǒng)如圖1所示。

1.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

當(dāng)前時(shí)期，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制在智能控制方面的應(yīng)用非常普遍，其系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的架構(gòu)模式參照了人體神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工神經(jīng)元、運(yùn)動(dòng)神經(jīng)細(xì)胞等。

2? 智能控制的煤礦機(jī)電一體化系統(tǒng)中的具體應(yīng)用方面

2.1 智能控制在采礦操作中的應(yīng)用

智能控制在采礦機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用，不但能夠及時(shí)傳輸信息，而且可以實(shí)時(shí)把握機(jī)電設(shè)備的工作情況。結(jié)合通信技術(shù)在中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)送有關(guān)信息之后，系統(tǒng)發(fā)布相應(yīng)的指令，這非常有利于提升機(jī)電一體化系統(tǒng)的運(yùn)行效率和質(zhì)量，這就需要認(rèn)真地檢查設(shè)備，以有效體現(xiàn)初始控制的作用及維持設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)[2]。智能控制的校驗(yàn)操作取代了人工校驗(yàn)方式，防范了人工校驗(yàn)操作的失誤。并且，智能控制系統(tǒng)結(jié)合程序指令可以實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化設(shè)備的有效控制和交互，進(jìn)而使協(xié)同增效的功能實(shí)現(xiàn)，以真正保障生產(chǎn)過程的持續(xù)性。

2.2 智能控制在煤礦生產(chǎn)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

煤礦生產(chǎn)監(jiān)測(cè)中應(yīng)用智能控制可以使煤礦生產(chǎn)的自動(dòng)報(bào)警、故障診斷、在線監(jiān)測(cè)作用實(shí)現(xiàn)，以及實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)工作程序的完善。具體來(lái)講，在自動(dòng)報(bào)警和故障診斷上，智能控制技術(shù)可以自主診斷機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障的情況，且實(shí)時(shí)將警示信號(hào)發(fā)送給管理工作者，讓其有效把握故障異常的機(jī)電設(shè)備位置，從而迅速實(shí)施之后的維護(hù)或檢修工作;在在線監(jiān)測(cè)上，智能控制技術(shù)可以對(duì)機(jī)電設(shè)備的制動(dòng)系統(tǒng)、工作裝置、電動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)等的工作情況進(jìn)行很好地監(jiān)測(cè)，且以此為根據(jù)組織之后的煤礦生產(chǎn)過程[3]。除此之外，為了保障有效地體現(xiàn)智能控制系統(tǒng)的以上三種作用，煤礦企業(yè)應(yīng)配備有效的變頻器，通過變頻器操控系統(tǒng)整體，從而實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)效率的大大改進(jìn)。

2.3 智能控制在煤礦輸送提升機(jī)設(shè)備中的應(yīng)用

煤礦輸送提升設(shè)備是煤礦生產(chǎn)的基礎(chǔ)，其可以確保煤礦生產(chǎn)后續(xù)一系列工作的安全開展。煤礦輸送提升設(shè)備中應(yīng)用智能控制可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備整體工作效率的大大提升，從而保障煤礦生產(chǎn)的順利開展。具體來(lái)講，煤礦提升機(jī)智能化系統(tǒng)重點(diǎn)涵蓋兩種提升機(jī)類型，即交流提升機(jī)與交直流提升機(jī)。其中，交流提升機(jī)的好處是可以不受裝機(jī)容量的制約，且可以無(wú)人化自動(dòng)操作和控制后續(xù)的工作環(huán)節(jié)，從而非常有利于煤礦機(jī)電設(shè)備一體化水平的提高;交直流提升機(jī)統(tǒng)一了驅(qū)動(dòng)設(shè)備和滾筒裝置，其屬于一種自動(dòng)化水平非常高的煤礦提升機(jī)設(shè)備。

2.4 智能控制在煤礦電機(jī)車防撞系統(tǒng)中的應(yīng)用

當(dāng)前時(shí)期，大巷電機(jī)車碰撞事故是煤礦生產(chǎn)中存在的一個(gè)大問題，這會(huì)使煤礦生產(chǎn)的安全性受到嚴(yán)重影響，并且導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備、車輛等的毀壞以及人身安全事故等。為了處理這種情況，，煤礦企業(yè)能夠?qū)⒅悄芑姍C(jī)車碰撞系統(tǒng)滲透于智能控制系統(tǒng)中[4]。具體來(lái)講，此系統(tǒng)牽涉到若干工作單元，即聲光報(bào)警、紅外接收與發(fā)射、執(zhí)行和控制等，可以結(jié)合微型計(jì)算機(jī)單片機(jī)對(duì)電機(jī)車的相對(duì)距離和運(yùn)行速度進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，當(dāng)計(jì)算數(shù)值跟設(shè)計(jì)的制動(dòng)值相接近的情況下，報(bào)警信號(hào)發(fā)出，從而有效地防范電機(jī)車碰撞事故的形成。

2.5 機(jī)電集成驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用

機(jī)電集成驅(qū)動(dòng)技術(shù)可以在現(xiàn)代化煤礦生產(chǎn)機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用電氣系統(tǒng)和變速箱，其由電氣控制面板、驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及伺服電動(dòng)機(jī)、工業(yè)減速器等組成，驅(qū)動(dòng)機(jī)電設(shè)備的最新技術(shù)是開發(fā)管理這幾個(gè)主要組件。變速箱減速且在設(shè)備結(jié)合位置傳輸扭矩，驅(qū)動(dòng)設(shè)備具備比較長(zhǎng)的杠桿，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及伺服電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換、系統(tǒng)信號(hào)的傳遞。電氣控制面板集成了控制單元、數(shù)字化單元、檢測(cè)單元等多個(gè)單元組成部分。四個(gè)核心模塊提供了驅(qū)動(dòng)程序集成。各基本組件涵蓋一些基本單元與零件。倘若其中的一個(gè)設(shè)備存在故障情況，那么系統(tǒng)整體的性能將受到影響。倘若出現(xiàn)故障，那么需檢查系統(tǒng)的全部信息，且處理問題。

2.6 智能點(diǎn)檢系統(tǒng)的應(yīng)用

智能點(diǎn)檢系統(tǒng)在實(shí)踐工作的應(yīng)用中劃分為在線檢驗(yàn)和離線驗(yàn)證兩種操控方式?；讵?dú)立檢驗(yàn)方式下，有關(guān)工作者結(jié)合監(jiān)視裝置在檢測(cè)器輸入有關(guān)信息，再結(jié)合檢測(cè)器對(duì)信息進(jìn)行下載。中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)綜合分析這一系列信息，且跟維護(hù)工作者講解機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行動(dòng)態(tài)情況[5]。檢測(cè)器設(shè)備能夠開展無(wú)線操作。并且，能夠得到有關(guān)系統(tǒng)的完善工作情況等信息，從而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行在線檢查。當(dāng)收集到有關(guān)機(jī)電設(shè)備的操作信息之后，能夠結(jié)合一系列信息功能把它們劃分為機(jī)電設(shè)備狀態(tài)的信息，且記錄、測(cè)量、觀察信息，對(duì)機(jī)電設(shè)備的工作情況實(shí)施全天監(jiān)視，以及在中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)發(fā)送接收的信息。

3? 智能控制在煤礦機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用效果

3.1 提高了工作的精確性

評(píng)價(jià)煤礦機(jī)電設(shè)備工作一體化水平的關(guān)鍵性指標(biāo)在于保障其工作的精確性。在以往的機(jī)電設(shè)備工作控制中，因?yàn)榛径际菓?yīng)用手工操作方式，人為失誤的情況不可避免，所以精確性比較低[6]。而智能控制系統(tǒng)在現(xiàn)代化煤礦機(jī)電一體化設(shè)備中的應(yīng)用，因?yàn)閼?yīng)用高效的交流數(shù)字伺服機(jī)、CPU芯片等，所以能夠很好地防范人為失誤現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)電設(shè)備工作精確性的大大提升。

3.2 提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效能

因?yàn)槎家阅K化方式設(shè)計(jì)現(xiàn)代化的智能數(shù)控系統(tǒng)，所以其作用牽涉面非常寬泛，具備優(yōu)良的系統(tǒng)裁剪性能，能夠適用各種環(huán)境條件下的操控需求，以及結(jié)合群控系統(tǒng)的效果控制[7]，確保各種群控系統(tǒng)能夠根據(jù)有關(guān)程序運(yùn)行，這大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效能。除此之外，一體化同步操控可以顯著縮短操作間隔，實(shí)現(xiàn)復(fù)合工效，確保各種工序的同步進(jìn)行，最終實(shí)現(xiàn)操作次數(shù)和作用人數(shù)減少的目標(biāo)。

3.3 實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的程序控制

煤礦機(jī)電一體化系統(tǒng)工作的重要方面是操作程序，在作業(yè)過程中的煤礦機(jī)電設(shè)備需要結(jié)合具體的開采任務(wù)執(zhí)行有關(guān)操作[8]。結(jié)合智能控制，煤礦生產(chǎn)者僅僅需要將有關(guān)設(shè)備的工作指令輸入到指令終端即可，這樣智能系統(tǒng)可以對(duì)有關(guān)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化控制，從而使各種工作的程序化、精準(zhǔn)化操作和控制。

4? 結(jié)論

綜上所述，煤礦機(jī)電一體化系統(tǒng)中智能控制技術(shù)的應(yīng)用，可以有效操控煤礦生產(chǎn)以及管理的一系列方面，確保系統(tǒng)整體運(yùn)行的高精度化，從而實(shí)效煤礦生產(chǎn)效率的提升。鑒于此，煤炭企業(yè)應(yīng)結(jié)合自身需求以及實(shí)際發(fā)展現(xiàn)狀不斷完善煤礦生產(chǎn)中智能控制技術(shù)的應(yīng)用，從而使煤礦一體化生產(chǎn)的目標(biāo)達(dá)成。

參考文獻(xiàn)

[1] 白丹.智能控制在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（02）：125-126.

[2] 李敬兆，高之翔，楊大禹， 等.礦山大型機(jī)電設(shè)備協(xié)同控制[J].工礦自動(dòng)化，2017，43（3）：15-19.

[3] 華愛琴.關(guān)于企業(yè)智能制造中機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展分析與應(yīng)用探討[J].時(shí)代農(nóng)機(jī)，2016（09）：85-86.

[4] 唐淑云.機(jī)電一體化技術(shù)在汽車制動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用分析[J].世界有色金屬，2016（17）：132-133.

[5] 方泉， 李敬兆， 高之翔. 礦井無(wú)人值守排水系統(tǒng)高可靠性研究[J]. 自動(dòng)化與儀器儀表， 2016（10）：1-4

[6] 楊彩霞.智能控制技術(shù)在金屬礦山機(jī)電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用探索[J].世界有色金屬，2018（14）：125-126.

[7] 劉永樂.智能控制在礦山機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國(guó)金屬通報(bào). 2020（10）：82-83.

[8] 喬曉峰. 變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2020（12）：89-90.