智能控制在矿山机电一体化系统中的应用

＊陈明君

（山西阳煤集团碾沟煤业有限公司 山西 030400）

矿山机电一体化系统被广泛应用于各类矿山机械设备，尤其是在控制系统方面，机电一体化系统是实现自动化控制的关键技术内容，不过随着近年来矿山机械对于控制系统要求的不断提升，传统微电子及可编程控制系统愈发难以满足相应的控制需求，智能识别、智能感知、智能调控、智能报告等一系列智能控制技术成为了矿山机电一体化系统新的发展方向。相较于传统控制技术，智能控制技术具有高度智能化、最大限度减少人工控制、高度精准化控制等一系列技术优势，在未来矿山机电一体化系统发展过程中，智能控制系统将为各类矿山机械实现精确自主控制提供基础，本文将对智能控制技术在矿山机电一体化系统中的应用进行分析。

1.智能控制系统及矿山机电一体化系统概述

目前来看各类矿山机械在实际作业中既需要满足需求同时也要保障运行的安全性，不论是井上还是井下，矿山工业作业过程中面临很多设备技术方面的问题，各种机械设备及能源消耗相对较大，且在机械控制方面也需要做到精准控制和快速反应。矿山机电一体化系统在各类矿山机械中均有应用，相关技术贯穿于各类矿山机械的动力系统、控制系统、传动系统等部位，可以说机电一体化技术及其所形成的相关系统是矿山机械在现代化发展过程中实现一系列高效安全目标的关键基础。而智能控制技术则是现代化工业发展的主要方向，智能控制与传统控制技术相比，其所展现出的优势非常明显，既往在矿山机械控制过程中控制系统仅能针对既定已编程项目来执行相关控制指令，而对于一些控制编程以外的控制需求则无法满足，另外其整体控制精度与现代化矿山工业开采作业需求有一定差距，而智能控制技术则能够最大限度发挥其自主控制功能，类似于人脑智能控制系统，在相关控制工作中，能够针对当前设备所处情况进行智能分析，结合相关设备的具体工作性能，对其发出相应的控制指令，使其当前工作状态更加适合于目前所面临的作业环境，达到高效安全作业的目的。智能控制系统具有非线性控制、控制学习、自主判断、高层控制等诸多技术优势，相较于矿山机械传统机电一体化控制系统，应用智能控制技术后，各类矿山机械设备将最大限度摆脱对人工操作的依赖。

图1 矿山机械需要智能控制技术下的机电一体化系统进行控制

2.智能控制在矿山机电一体化系统中的应用

(1)数控领域应用

数控技术对于机电一体化系统而言是其关键技术组成部分。数控技术历经长时间发展，已经由传统的硬件数控控制转化为现代化计算机数控，而计算机数控之中，智能控制技术又是其重要的技术内容，矿山机电一体化系统中数控技术应用非常广泛，数字化控制的优势在于精准控制，其自身通过相应的程序对整体机械设备发出控制指令，而在控制运行的过程中，数控技术能够对伺服驱动系统给出精确的控制指令，通过伺服电机或其他动力单元来精确执行相应的控制命令，这样的情况下各类型矿山机械在实际运行过程中将对所开采的矿产资源进行精确处理，最大化满足上层机械设备对相关开采的要求。另外数控技术还是各类矿山机械设备机电一体化系统的维修基础，通过实时数据流监测，工作人员能够最大限度了解当前机械设备的整体状况，对比当前数据流和正常工作状态下的数据流，从其差异中可获知当前设备出现的各类问题，了解故障原因是环境原因还是设备自身原因。相关技术对于矿山机电一体化系统而言非常重要[1]。

(2)智能控制技术在采矿作业中的应用

采矿作业是矿山工业最为重要的工作环节，采矿作业不仅需要各类型机械设备在整个开采过程中通力配合，同时也对相关设备的控制系统提出了较为严苛的要求。目前来看由于井下作业环境复杂，在开采矿石的过程中，不仅需要将矿石从相应矿层进行摊落作业，而且需要对落下的矿石进行收集，同时需要将相应矿石进行处理，并进一步输送至运输系统，由各类运输机械设备向外进行输送。在整个开采作业过程中，智能控制技术应用于各类型机械的控制系统之中。相关控制系统不仅在不同设备运行过程中对其运行状况进行全面分析，同时也能结合其自身所处作业环境对其运行参数进行调整。工作人员在主控室只需要时刻了解智能系统回传数据，即可分析各类型设备在采矿作业中的实际运行情况。在运行过程中一旦有任何设备出现了相关问题，智能控制系统将根据当前实际状况作出一系列反应，包括自主调节消除问题、减少设备负荷避免问题扩大化以及立即切断动力系统，避免造成事故等一系列自主处理选择，同时根据专家数据库系统，还可针对当前面临的问题给出最优解决方案，这是传统机电一体化控制系统无法实现的[2]。

(3)智能控制在智能点检中的应用

矿山机械机电一体化系统中设备自身需要具备完善的自我检测系统，由于许多矿山机械体积较大，且在井下作业过程中很难利用传统人工点检的方式对其进行检查，因此就需要智能控制系统，在各类传感器及数据监测系统的控制下来完成智能点检工作。目前来看点检工作主要包括在线点检和离线点检两大部分，在线点检通过相应的网络通信系统将检测设备收集到的设备信息进行实时回传，让工作人员动态了解当前设备的运行状况，以及是否有相应的设备问题。而离线点检系统则是针对某一阶段完整的设备运行数据进行搜集和上传，通过周期性运行数据的分析，可以为工作人员提供当前设备运行的稳定性情况，了解设备在长时间高负荷运行过程中是否存在一定的运行问题或安全问题。智能点检系统能够收集设备的不同信息，获取相关运行数据后，点检系统将对数据进行分类处理，进一步划分不同数据在实际工作中能够代表的意义后，分类将数据回传给数据中心，工作人员通过对不同数据的了解以及点检系统对相关参数的分析提示，即可了解设备当前整体运行状况。

(4)智能控制在矿山机器人中的应用

机器人技术一直以来都是各项工业技术的重要发展方向，各生产制造业在实际运行过程中均对机器人技术有较大依赖。各类型不同工业机器人其智能化程度较高，相关技术比较复杂，但其在自身应用场景中，能够最大限度保障智能化和自动化要求。从矿山机器人角度来看，不论是应用于生产作业还是日常设备监测维护亦或是救援工作的机器人都有比较广阔的应用前景，目前来看，矿山机器人必须依托于智能控制系统来执行自身逻辑程序，这是其自动化作业的重要基础。由于在工作过程中，各类矿山机器人面临的环境各不相同，因此要求智能控制系统能够结合当前环境数据信息及设备运行状况来对机器人整体进行实时控制，那么必须在动力系统方面实现动态非线性动力输出，并且要满足相应的动力输出精确控制需求，这样才能保证机器人设备能够正常执行相应工作。而且由于其运行过程中需要传感器实时回传各类型环境及运行参数给控制系统，所以其智能控制系统面临的瞬时数据处理量非常大，这也对相应的智能控制系统数据承载能力提出了更高要求，加之需要对机器人进行全方位控制，因此智能控制系统的技术指标普遍较高，这也是矿山机器人在实践应用中能够取得良好表现的重要基础[3]。

图2 矿山机器人应用场景广泛

(5)伺服交流系统应用

由于现代化矿山机械在运行过程中，需要对多个维度的动力系统进行有效控制，而且其对于动作电机的运行精度提出更高要求，因此在控制系统中会使用伺服交流系统来对各电机进行精确控制，想要实现更为精准的伺服交流控制，就必须妥善利用智能控制系统来对伺服交流系统下达精确的动作命令，虽然相关数据算法非常复杂，但是由于智能控制系统能够对海量数据进行精确控制，因此智能控制系统应用于伺服交流系统后，能够最大限度保障矿山机械的运行动作精度。

3.结束语

本文对智能控制技术在矿山机电一体化系统中的应用进行了分析，希望相关内容对本行业未来发展起到一定的推动作用。