煤矿机械中机电一体化技术的应用研究

王继业

【摘要】机电一体化是由机械、微电以及信息等若干工程技术交织所形成的学科方向。机电一体化作为工程领域内的一次重大革新，目前已经被广泛应用在各行各业。其中，煤矿机械领域是一个很好的范例。将机电一体化技术应用于煤矿机械中，极大的提升了煤矿企业综合实力与生产的安全性。本文对煤矿机械中机电一体化技术应用研究展开了论述。

【关键词】煤矿机械；机电一体化；应用

随着现代化科技水平的不断提升，机电一体化技术取得了长足发展，带动煤矿机械业进入到一个全新的发展时期。科技的发展，对煤矿机械性能提出更高的要求，在煤矿生产领域，电子控制装置的应用越来越普遍，结构的复杂程度以及维护的专业化程度也日益提高，在此笔者将对煤矿生产领域中机电一体化的应用进行分析和阐述。

一、机电一体化技术概述

机电一体化技术综合了机械学、微电子学、信息学、电工电子学等各学科，应用了机械技术、网络技术、传感技术以及控制技术等。机电一体化实质并不是借用电子等技术来简化甚至替代机械，而是要将机械与电子、计算机等有机结合起来，使机电一体化技术获得迸一步的提高。机械与多个学科领域技术的综合渗透伴随着各个学科各自逐步发展，使机电一体化在20世纪70至80年代进入了蓬蓬发展阶段。在20世纪90年代的尾期，机电一体化进入了微型化、智能化、系統柔性化、仿生物系统、光电一体化发展方向。

对于煤矿生产而言，在很大程度上受煤矿机械性能自动化程度以及经济性等因素的影响。从一定意义上讲，煤矿机械电器及电子控制系统的质量及性能对煤矿作业质量、生产效率以及煤矿机械设备的使用时限等均具有直接性的影响。当前，电子控制系统逐渐成为煤矿生产过程中不可或缺的重要内容之一，并且还是对煤矿现代机械技术水平进行评价的一大重要指标；随着现代化科技水平的不断提升，电子控制系统在煤矿机械中的重要性也会相应提升，功能也会越来越完善，从而对煤矿机械设备的使用人员以及维护人员提出更高的要求。

二、机电一体化在煤矿机械中的应用

（一）在线监控、自动报警以及故障诊断

所谓在线控制，主要是指利用机电一体化技术监控煤矿机械的电动机、工作装置、传动系统、液压系统以及制动系统等的在线运行情况，自动报警，主要是指在对上述设备及系统的工作状态进行监控的过程中，一旦发现异常情况，可以自动、及时的发出警报，向相关人员提示煤矿设备出现故障的准确位置，这样可以在很大程度上减轻设备维护人员的工作量，降低工作难度，促进煤矿机械设备工作效率的进一步提升，实现对机械设备维护成本的有效控制，不仅如此，还可以有效减少用于机械设备维修的时间，尽可能的延长煤矿机械设备的使用时间。

（二）提升煤矿机械设备的自动化及半自动化程度

对于煤矿生产而言，实行自动化控制或半自动化控制，可以在很大程度上降低煤矿工作人员的劳动强度，促进生产效率的不断提高，不仅如此，借助自动化或半自动化控制方式，还可以有效控制由于操作人员缺乏相关经验给作业精确度造成的不利影响。例如，冀中能源黄沙矿于2009年引入一整套薄煤综采设备，该设备的控制系统是由我国北京天地马克电液控制系统有限公司与德国MARCO公司共同研发的PM31型液压支架电液控制系统，利用微电脑方式对相关的生产设备进行控制，只需要将相应的程序输入到支架操作控制器当中，便可以确保支架连续自动运行，不仅如此，还能够实现远程控制以及无人操作等。

（三）有效节约能源提升生产效率

在煤矿机械中引入机电一体化技术，可以实现对能源消耗的有效控制，并且对于煤矿生产效率的提升發挥着极为关键的作用。如在煤矿作业过程中，作为常见的诸如通风机、胶带输送机以及提升机等井下设备，利用可编程逻辑控制器以及变频启动等技术，可以有效降低用电量，相关统计数据显示，引入可编程逻辑控制器以及变频启动等技术之后，井下作业设备的电量减少了三成左右，并且生产效率也有明显提升。图1所示为基于El立PLC技术的煤矿通风节能控制系统的基本构造示意图。

如上图所示的煤矿通风节能系统采用了先进的工业自动化、测控、变频和通讯网络技术，对系统进行全自动寻优控制，有效的降低能耗，减轻劳动强度，提高经济效益和设备的使用寿命。除此之外，设备的各项报警和保护功能齐全，安全系数大大提高。

三、机电一体化用于煤矿机械中的意义及发展趋势

（一）机电一体化用于煤矿机械中的意义

解放劳动力，提高煤矿机械工作效率，提高煤炭综合生产实力与经济效益。煤矿机械机电一体化技术的应用革新了以往设备功率小、工作效率低下、甚至有些是手工作业的局面，实现机械智能化，解放了劳动力的同时大大提高生产综合实力，稳定了作业人员工作情绪，从而更易提高人们的工作效率。同时生产力的增强，使产量大幅度上升，成本降低，增加了煤炭生产经济效益，使员工福利待遇收入有更大提升。

提高煤矿开采工作环境的安全性。井下作业劳动强度很大，工作时间长，煤矿工人的生命安全没有保障。将机电一体化技术引入煤矿机械之中，对于危险环境不再只能由人工而由智能机械设备完成，同时设备的安全稳定性越来越高，为煤矿作业人员工作环境的安全性奠定基础。另外，一些监测设备更加精准完善，在一定程度上避免了意外事故的发生。

（二）机电一体化技术的发展趋势

1.网络化

煤矿监测、远程终端设备等本身就利用了网络技术，是煤矿机械中机电一体化的产品之一，而未来伴随网络技术的发展，计算机、机电等技术势必会有着更加巨大的发展革新。煤矿机械中机电一体化技术随着网络的笼罩，相信会大面积网络化，为煤矿安全生产带来极大便利。

2.智能化

智能化指将人的思维逻辑辨别能力应用于机械之中，模拟出人工智能，令其接近人的智能，从而具备自动控制功能，高效运行设备。

3.绿色化

所谓绿色化就是污染性小，噪声小，性能高，即使机器报废后可回收加工利用。生产工业绿色化也是当今社会的发展趋势，是人类和地球生态环境得以和平可持续发展的一大趋势，也是煤矿机械机电一体化技术的未来发展趋势。

4.技术交流开放化

虽然我国煤矿机械机电一体化技术应用范围越来越广泛，但是技术与先进国家比还存在很大差距。吸取国外先进技术，再根据我国具体情况进一步二次研发改造，研制出适合本土的机电一体化新产品，从而提高产品的科学高效性。相信这也是未来煤矿机械中机电一体化技术的发展趋势。

四、结束语

随着经济迅猛发展以及社会的不断进步，对机电一体化提出的要求也相应提高，这也在一定程度上促进了机电一体化技术的进一步发展和完善。当前机电一体化技术中已经融入了诸如网络、光纤以及人工智能等一系列的新功能技术。具体到煤矿生产领域中，在生产作业中引入机电一体化技术能够在很大程度上提升工作效率以及作业的安全性程度，进而确保煤矿企业实现健康稳定的发展。

参考文献

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