智能控制技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

趙東

關(guān)鍵詞： 智能控制技術(shù) 煤礦機(jī)電設(shè)備 應(yīng)用 故障控制

中圖分類號(hào)： TD63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1672-3791（2023）15-0166-04

我國(guó)是一個(gè)煤礦大國(guó)，近年來，隨著我國(guó)煤礦開采面積的不斷增加，開采難度也不斷加大。為了提高煤炭資源的開采質(zhì)量與效率，煤炭企業(yè)要積極應(yīng)用智能控制技術(shù)等新型技術(shù)理念。通過智能控制技術(shù)的應(yīng)用，企業(yè)還能夠有效控制煤礦機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)，減少設(shè)備的運(yùn)行故障，對(duì)煤礦企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)與健康發(fā)展有著重要意義。

1 智能控制技術(shù)概述

近年來，我國(guó)智能化領(lǐng)域得到了迅速的發(fā)展，智能化控制技術(shù)在煤礦生產(chǎn)領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍也越來越廣。將智能化控制技術(shù)應(yīng)用在煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過程中，對(duì)各類信息的處理和反饋效率均得到了有效提升，為各項(xiàng)決策的制定提供了詳細(xì)、可靠的數(shù)據(jù)。應(yīng)用智能化控制技術(shù)的過程中，在應(yīng)用一些復(fù)雜性較高的設(shè)備控制系統(tǒng)時(shí)，可以全面控制設(shè)備的全局工作，故其也具備容錯(cuò)能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。不僅如此，在實(shí)際應(yīng)用智能化控制技術(shù)的過程中，可綜合應(yīng)用包括開閉環(huán)的控制、定性或定量決策。智能控制技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備的智能化控制過程中，其自我修復(fù)與自我補(bǔ)償或自我決策和判斷能力均較好[1]。

2 智能控制技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 促進(jìn)機(jī)電設(shè)備整體運(yùn)行效率的提高

近年來，我國(guó)智能控制技術(shù)得到了非常迅速的發(fā)展，智能化控制技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用，更有助于進(jìn)一步完善機(jī)電設(shè)備自我驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，以保證各項(xiàng)較為復(fù)雜的機(jī)電控制任務(wù)可以快速完成。相較傳統(tǒng)的設(shè)備控制技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)的研究和應(yīng)用，呈現(xiàn)出多學(xué)科交叉控制、信息化、制動(dòng)控制的特點(diǎn)。通過智能化控制技術(shù)的應(yīng)用，可以通過模塊化的方式，進(jìn)一步完善和優(yōu)化設(shè)備的基本運(yùn)行狀態(tài)，并且保證各機(jī)電設(shè)備的有序運(yùn)行。群控系統(tǒng)與設(shè)計(jì)的有效融合，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各煤礦機(jī)電設(shè)備操作流程的優(yōu)化與完善，通過統(tǒng)一性的操作標(biāo)準(zhǔn)，開展各項(xiàng)機(jī)電設(shè)備控制工作，提升機(jī)電設(shè)備自身整體運(yùn)行性能。

通過對(duì)機(jī)電設(shè)備的操作流程進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范管理的方式，可有效減少機(jī)電設(shè)備的操作時(shí)間，進(jìn)一步提升工作效率。此外，在智能控制技術(shù)應(yīng)用過程中，能夠滿足煤礦企業(yè)在生產(chǎn)過程中的多控制、多軸加工的實(shí)際需求，減少以往人工操作模式中的工作量，對(duì)煤礦機(jī)電施工質(zhì)量跟施工效率的提高有著重要價(jià)值[2]。

2.2 有效提升煤炭資源的開采效率

傳統(tǒng)的煤礦采掘技術(shù)實(shí)踐過程中，主要以人工操作為主。鑒于煤礦開采環(huán)境本身體現(xiàn)出來的惡劣性、復(fù)雜性的特點(diǎn)，實(shí)際煤礦開采工作中依然風(fēng)險(xiǎn)重重，采掘效率低，且容易造成人力資源浪費(fèi)，與此同時(shí)還沒有辦法保障煤礦資源的生產(chǎn)穩(wěn)定性。在煤礦機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用智能化控制技術(shù)，能夠有效減少在機(jī)電設(shè)備控制過程中所產(chǎn)生的人力消耗，讓煤礦企業(yè)大量的人工資源得到解放，從而滿足機(jī)械設(shè)備采掘工作的實(shí)際開展需求。此外，隨著采掘程度的不斷加深，對(duì)煤炭資源的浪費(fèi)問題，應(yīng)用智能化控制技術(shù)也能夠起到良好的控制效果，這樣可以為煤炭資源的開采工作流程起到良好的優(yōu)化效果，也能夠更好地滿足國(guó)家能源結(jié)構(gòu)的整合工作需求，對(duì)煤炭資源整體開采效率的提升也有著積極意義。

2.3 降低煤炭開采過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)

在進(jìn)行煤炭資源的開采過程中，很容易出現(xiàn)安全問題。在整個(gè)開采過程中，要求各工作人員能夠嚴(yán)格遵循相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行作業(yè)，這樣才能夠保障煤礦機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行，在保障煤礦資源安全生產(chǎn)基礎(chǔ)上，將安全風(fēng)險(xiǎn)盡可能地降到最低。所以，煤礦行業(yè)生產(chǎn)應(yīng)該把安全放在第一位。智能化控制技術(shù)在煤礦生產(chǎn)機(jī)電設(shè)備當(dāng)中的應(yīng)用，可以靈活掌握設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況，對(duì)煤炭開采環(huán)節(jié)中的安全風(fēng)險(xiǎn)隱患起到良好的控制效果，保障煤礦生產(chǎn)工作的安全有序開展。較之以往傳統(tǒng)的人工設(shè)備實(shí)操模式，智能化控制技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用更有助于各種煤礦機(jī)電設(shè)備動(dòng)態(tài)化運(yùn)行管控的實(shí)現(xiàn)，并且可以在出現(xiàn)安全問題或發(fā)現(xiàn)安全隱患的第一時(shí)間進(jìn)行應(yīng)對(duì)處理。這樣能夠確保煤礦開采工作中的各機(jī)電設(shè)備都處于良好的運(yùn)行狀態(tài)中，從而提高整個(gè)煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)的安全性，杜絕相關(guān)安全事故的發(fā)生[3]。

3 智能控制技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的實(shí)踐應(yīng)用

3.1 智能控制技術(shù)的功能與應(yīng)用

近年來，我國(guó)的計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，為智能控制技術(shù)的應(yīng)用提供了良好的技術(shù)支撐。作為一門有著獨(dú)立性的交叉性綜合學(xué)科，智能控制技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備控制等多個(gè)領(lǐng)域中均獲得了良好的應(yīng)用效果，對(duì)于煤礦機(jī)電設(shè)備整體運(yùn)行性能與運(yùn)行質(zhì)量的提升也有著積極意義，同時(shí)帶動(dòng)了我國(guó)煤礦機(jī)電領(lǐng)域的快速發(fā)展。在煤礦機(jī)電管理實(shí)踐中，應(yīng)用智能控制技術(shù)具備以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)。

（1）近年來，我國(guó)很多煤礦企業(yè)將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)領(lǐng)域之中，很多煤礦設(shè)備也都實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)化控制或者自動(dòng)化控制，有利于提高施工過程的精確度和準(zhǔn)確度。另外，應(yīng)用智能化控制技術(shù)，有助于煤礦工作流程的簡(jiǎn)化，且可以一定程度上降低人工操作的工作強(qiáng)度，保障煤礦企業(yè)的整體生產(chǎn)效益。例如：煤礦企業(yè)液壓支架電液系統(tǒng)中應(yīng)用智能化控制技術(shù)，實(shí)操當(dāng)中可直接于操作支架中輸入有關(guān)程序，隨后通過相關(guān)控制軟件實(shí)現(xiàn)液壓支架電液系統(tǒng)的自動(dòng)化控制工作。

（2）煤礦企業(yè)在煤礦機(jī)電設(shè)備自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中加入在線監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，以做到監(jiān)管整體操作流程和設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況。這樣能夠?qū)γ旱V機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行期間得到全面實(shí)施的監(jiān)控，在各生產(chǎn)系統(tǒng)出現(xiàn)了運(yùn)行故障之后，系統(tǒng)可以做到自動(dòng)報(bào)警，之后再交由相關(guān)技術(shù)人員及時(shí)查找并解決相關(guān)故障，有效維護(hù)機(jī)電設(shè)備，對(duì)于機(jī)電設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)也有著重要意義。

（3）在運(yùn)輸機(jī)設(shè)備之中通過智能化控制技術(shù)的應(yīng)用，可結(jié)合PLC 控制系統(tǒng)應(yīng)用變頻技術(shù)，控制機(jī)電設(shè)備的電量在305 kW·h，有利于整體性生產(chǎn)效率的提升。此外，通過遠(yuǎn)程遙控與編程技術(shù)的應(yīng)用，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸機(jī)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的有效控制，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種設(shè)備的無人化操作，對(duì)煤礦運(yùn)行質(zhì)量、運(yùn)行效率的提高有著重要價(jià)值[4]。

3.2 智能控制技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用

在進(jìn)入測(cè)試環(huán)節(jié)之前，技術(shù)人員要對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)做好收集與整理工作，對(duì)仿真系統(tǒng)性能的操作有更加深刻的了解，確保智能控制技術(shù)在采煤機(jī)的應(yīng)用效果進(jìn)一步提高。智能化控制技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過程中的應(yīng)用，有助于進(jìn)一步提升測(cè)試系統(tǒng)的先進(jìn)性能，且同時(shí)還能有效提升設(shè)備的數(shù)據(jù)處理能力，從而進(jìn)一步提升系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果的精準(zhǔn)性。除此之外，通過智能控制技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)Ρ槐O(jiān)測(cè)對(duì)象負(fù)載與運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M。

整個(gè)測(cè)試過程主要由自動(dòng)測(cè)試階段、手動(dòng)階段與外圍設(shè)備等幾個(gè)部分組成。在此過程中，手動(dòng)階段以人工方式為主，要做好相應(yīng)的數(shù)據(jù)收集和處理工作。自動(dòng)檢測(cè)階段須應(yīng)用各類智能化檢測(cè)系統(tǒng)，以完成對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)整理和分析，并且積極判斷出智能化控制系統(tǒng)的應(yīng)用質(zhì)量。最后一步要借助并應(yīng)用外圍設(shè)備，以往的人工測(cè)試方法轉(zhuǎn)變?yōu)檩o助性測(cè)試方法。例如：使用計(jì)算機(jī)測(cè)試軟件進(jìn)一步提高對(duì)速度和結(jié)構(gòu)的測(cè)試范圍。再如：在液壓泵實(shí)驗(yàn)中，需要在實(shí)際運(yùn)行過程中明確驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳感器的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況，以便達(dá)到有效檢測(cè)原件的有效性的目的，及時(shí)查看各種參數(shù)和指標(biāo)。另外，借助檢測(cè)分析相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，也能夠在結(jié)合相應(yīng)分析結(jié)果基礎(chǔ)上，進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整工作，進(jìn)一步提升整體性工作質(zhì)量和工作效率[5]。

3.3 智能控制技術(shù)在挖掘與監(jiān)控設(shè)備中的應(yīng)用

由于煤礦地質(zhì)條件的復(fù)雜性，煤礦井下作業(yè)往往處于極為惡劣的工作環(huán)境中，存在比較多的安全隱患。將智能化控制技術(shù)應(yīng)用于煤礦機(jī)電設(shè)備中，并應(yīng)用與之對(duì)應(yīng)的管理系統(tǒng)，同時(shí)提升井下通信和相關(guān)工作人員的定位跟蹤功能，有助于提高整體煤礦生產(chǎn)過程的安全性。例如：應(yīng)用智能化牽引采煤機(jī)，當(dāng)施工過程中遇到持續(xù)下坡的地質(zhì)環(huán)境時(shí)，可以由智能控制系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電進(jìn)行制動(dòng)，有助于成功地解決下滑問題。當(dāng)煤層的傾斜度達(dá)到40°～50°時(shí)，牽引效果最佳。當(dāng)遇到較為復(fù)雜的開采地質(zhì)環(huán)境時(shí)，同樣可采取電牽引采煤機(jī)的方法，除了提升井下作業(yè)的安全性，還能提高煤礦的整體開采質(zhì)量與效率。

通過將智能控制技術(shù)應(yīng)用到煤礦機(jī)電設(shè)備中，可有效地解決井下作業(yè)中存在的安全隱患和效率低下等問題，推動(dòng)煤礦的智能化發(fā)展，為煤炭行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供技術(shù)支撐。

在具體開采過程中，通過智能控制技術(shù)的應(yīng)用，一方面，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各項(xiàng)生產(chǎn)工作的實(shí)時(shí)監(jiān)控，指揮相關(guān)工作人員更好地完成各項(xiàng)工作；另一方面，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)工作人員的精準(zhǔn)定位，在安全事故發(fā)生的第一時(shí)間內(nèi)及時(shí)進(jìn)行定位處理，結(jié)合具體情況制定有針對(duì)性的解決措施，促進(jìn)安全救援效率得到進(jìn)一步提高[6]。

3.4 智能控制技術(shù)在通風(fēng)設(shè)備中的應(yīng)用

智能控制技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用，可以提升通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行安全性能與可靠性能，使通風(fēng)系統(tǒng)處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，便于后續(xù)工作開展。

首先，使用煤礦通風(fēng)系統(tǒng)可以迅速排除有毒氣體，為工作人員供氧，以保障各項(xiàng)生產(chǎn)工作的安全有序開展。將智能化控制技術(shù)應(yīng)用到煤礦通風(fēng)設(shè)備中，可以優(yōu)化風(fēng)機(jī)運(yùn)行，自動(dòng)化地管理送風(fēng)量和控制系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)得的有害氣體的濃度，適時(shí)、適當(dāng)?shù)貙?duì)送風(fēng)量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，從而完成對(duì)送風(fēng)量的自動(dòng)調(diào)節(jié)，在煤礦企業(yè)內(nèi)部營(yíng)造出良好的生產(chǎn)環(huán)境。

其次，較之于傳統(tǒng)的人工控制模式，智能控制技術(shù)的應(yīng)用可以讓煤礦作業(yè)人員對(duì)地下環(huán)境的反應(yīng)變得更加迅速，對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)自身運(yùn)行安全性的提高也有著重要的價(jià)值。

再次，通過智能化技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)通風(fēng)設(shè)備中電能損耗與送風(fēng)損失量的有效控制，確保各機(jī)電設(shè)備始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，從而滿足煤礦通風(fēng)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行需求。

最后，通過智能化技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各通風(fēng)設(shè)備運(yùn)行全過程的自動(dòng)化管理與控制，可有效降低相關(guān)工作者的工作強(qiáng)度，防止因人工操作而導(dǎo)致一些失誤。

如前文所述，應(yīng)用智能化控制技術(shù)，可以讓通風(fēng)系統(tǒng)作用充分發(fā)揮出來，將煤礦生產(chǎn)中的有毒物質(zhì)及時(shí)排出，以此避免環(huán)境因素對(duì)工作人員生命健康與安全所造成的威脅，保障各項(xiàng)安全生產(chǎn)活動(dòng)的有序進(jìn)行[7]。目前，在智能化技術(shù)的支持下，通風(fēng)防滅火技術(shù)大致分為以下3 種類型。

第一，采空區(qū)智能化注氮防滅火技術(shù)。在運(yùn)用采空區(qū)注氮防滅火技術(shù)的過程中，首先要?jiǎng)?chuàng)建獨(dú)立的井下注氮硐室，配置2 套制氮機(jī)，其中一個(gè)是主用設(shè)備，另一個(gè)則用以備用；與此同時(shí)，需要使用無縫鋼管來改善設(shè)備通風(fēng)效果。在埋管作業(yè)中，需要一直敷到頭巷采空區(qū)的氧化自燃帶中，這樣可以采用間歇式方法為工作面采空區(qū)輸送氮?dú)猓悦獠煽諈^(qū)的遺煤發(fā)生自燃。

第二，采用阻燃物質(zhì)的智能化通風(fēng)防滅火技術(shù)。該技術(shù)通過智能化與自動(dòng)化程序來發(fā)揮阻燃物質(zhì)的功能。在具體應(yīng)用中，為容易發(fā)生火災(zāi)的區(qū)域自動(dòng)投入具備阻燃功能的物質(zhì)，注意應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況界定阻燃物質(zhì)的數(shù)量。一般情況下，在通風(fēng)滅火工作中使用的阻燃物質(zhì)主要包括頁(yè)巖泥漿、黃泥漿、硅膠和無機(jī)鹽等物質(zhì)，這些物質(zhì)的阻燃效果頗為良好。需要注意的是，阻燃材料只適合適用于區(qū)域面積和火情較小的情況，如果火勢(shì)和區(qū)域面積很大，就無法只依靠阻燃物質(zhì)來滅火。

第三，均壓通風(fēng)防滅火技術(shù)。該技術(shù)有智能化支撐，應(yīng)用效果良好，流程簡(jiǎn)潔，能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)門，實(shí)施風(fēng)機(jī)調(diào)壓，從而使漏風(fēng)范圍內(nèi)的壓力分布狀況發(fā)生改變。在采煤過程中，隨著漏風(fēng)壓差的持續(xù)遞減，漏風(fēng)比會(huì)降低，產(chǎn)生均壓通風(fēng)，使井下通風(fēng)效果得以改善，熄滅火源，避免煤炭出現(xiàn)自燃問題。

3.5 智能控制技術(shù)在礦井提升設(shè)備中的應(yīng)用

在煤炭開采工作中，礦井提升設(shè)備作為其中非常重要的設(shè)備類型，其運(yùn)行質(zhì)量直接影響到煤礦開采工作的安全性與可靠性。煤礦開采當(dāng)中，由于礦井本身?xiàng)l件復(fù)雜且慣性大、速度快的緣故，所以實(shí)際開采工作中，還需要做好提升機(jī)的運(yùn)行管理工作，確保提升機(jī)處于良好的運(yùn)行狀態(tài)中，此同樣被作為保證礦井安全的有效途徑[8]。當(dāng)前，在礦井生產(chǎn)布控工作中，礦井系統(tǒng)維管工作的效果并不理想。應(yīng)用智能化控制手段，有助于提升機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，通過智能化技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備自身情況的自查，對(duì)礦井提升設(shè)備在運(yùn)行中存在的故障問題及時(shí)進(jìn)行優(yōu)化處理。在出現(xiàn)嚴(yán)重運(yùn)行情況時(shí)，也能夠通過智能化技術(shù)及時(shí)分析故障原因并進(jìn)行處理，使提升機(jī)始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)之中。除此之外，應(yīng)用智能化控制技術(shù)還能有效提升實(shí)操流程的便捷性，幫助工作技術(shù)人員緩解工作壓力，保障礦井提升設(shè)備始終處于良好運(yùn)行狀態(tài)[9]。

4 結(jié)語

綜上所述，在煤礦機(jī)電設(shè)備發(fā)展過程中，通過智能化控制技術(shù)的應(yīng)用，可以促進(jìn)工作質(zhì)量和效率的進(jìn)一步提升，還能夠?qū)σ酝旱V生產(chǎn)中的安全問題及時(shí)進(jìn)行處理，保障機(jī)電設(shè)備的整體運(yùn)行質(zhì)量。因此，我國(guó)煤礦企業(yè)要加強(qiáng)智能化技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用質(zhì)量，助力煤礦企業(yè)智能化控制工作穩(wěn)步開展，有助于推動(dòng)煤礦生產(chǎn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。