物联网技术在采煤机设备上的应用

[摘 要]近年来，随着物联网技术在国内的快速发展和广泛运用，煤矿机械装备物联网系统得到了快速发展。文章结合物联网技术对采煤机物联网系统的设计进行了分析，主要包括该系统的工作原理及结构等方面。通过物联网技术，可以对煤矿生产中的各种设备、人员等进行实时监测，为煤矿生产提供可靠保障。

[关键词]物联网技术；采煤机；数据信息

[中图分类号]TM73 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2024）06–0144–03

The Application of Internet of Things Technology in Shearer Equipment

LIU Ziliang

[Abstract]In recent years， with the rapid development and widespread use of the Internet of Things in China， the Internet of Things system of coal mine machinery and equipment has been a rapid development. This paper mainly analyzes the design of the Internet of Things system combined with the Internet of Things technology， mainly including the working principle and structure of the system. Through the Internet of Things system， all kinds of equipment and personnel in coal mine production can be monitored in real time to provide a reliable guarantee for coal mine production.

[Keywords]Internet of Things technology； coal shearer； data and information

1 物联网技术概述

物联网技术是将信息安全技术、传感器技术等进行系统化集成的技术。物联网技术的运用能够提高煤矿机械作业的效率，这有助于实现煤矿采矿工作的标准化和安全，简化了工作过程，提升了工作效率，降低了开采费用。物联网技术的应用也能够使煤矿机械操作更加智能化，保证煤矿开采工作在进行过程中实现更智能化、人性化的设计。物联网技术能够实现煤矿设备的小型化，减少生产能耗和浪费，节约资源，提高矿井生产安全。

2 采煤机自动化与智能化技术的应用优势

采煤机的自动化和智能化在煤矿生产中有其独特的优越性：①可以提升采矿效率。为了更好地提高矿井的生产效率，应引入更多的机器和设备。在采煤装备中引入自动化和智能化技术，既能确保矿井生产的正常进行，又能提高煤炭开采的质量和效率。②减少对矿工的依赖。采矿工作需要工人的协同工作才能完成，若将自动化和智能化技术引进到采煤设备中，可减少人为干预，使管理工作更加方便。③可以提高煤矿的安全生产。如果将自动化和智能化技术推广到煤矿装备上，不但能够实现安全生产，还能够确保井下工作的安全，同时也能对煤矿的生产起到很好的保护作用，能将由于采矿造成的安全风险降到最低。

3 物联网技术在采煤机设备上的具体应用

3.1 机载控制技术的应用

基于物联网的采煤机监控技术，目前主要采用的是计算机和运行软件，若要实现信息的传递，则必须采用机载控制技术作为其载体。一般而言，机载控制技术能够实时、高效地传递采煤机的实际作业信息和数据。同时，采煤机也能按照预先确定的截割线和作业流程实现采煤作业。

3.2 监控通信技术的应用

煤矿采煤机长期在矿井中作业，且工作环境非常复杂，导致采煤机出现故障的概率大幅增加。因此，在采煤机工作过程中，必须采用监控和通信技术，以便更好地监测采煤机的工作状况，从而减少出现故障的概率。现如今监控通信技术已被各行业广泛运用，例如该技术与远程雷达、监控视频设备、光纤通道、防爆计算机及IP等协议配合应用，在采煤机上加装监控装置，可精确接收采煤机的数据，本系统能够实现信息的共享，提高了监控和通信的效率。

3.3 故障报警技术的应用

采煤机设备应用物联网技术时，故障报警技术是其关键技术之一，图1为结合物联网技术的采煤机诊断专家系统。该系统故障报警关键技术如下：①实时监测与数据采集。物联网技术使得采煤机设备能够实时采集各种运行参数，如振动、温度、压力、电流等。这些数据通过传感器和监测装置准确、可靠地传输至数据中心或远程监控平台。②故障预警与报警机制。通过对实时数据的分析和比对，系统能够判断设备是否存在异常或故障。一旦发现异常，系统能够提前发出预警信号，以便及时采取维修或保养措施，避免设备故障的发生。如果异常超过预设的安全阈值，系统会触发报警机制，并通过多种方式（如声音、光信号、短信、邮件等）通知相关人员。③故障诊断与定位。故障报警技术不仅限于简单的报警，还能够对设备故障进行自动诊断。通过分析故障特征、模式识别等技术，系统可以快速确定故障原因和位置。这为后续的维修和修复提供了明确的指导，大幅提高了维修效率和准确性。④远程监控与管理。物联网技术使得采煤机设备的故障报警系统支持远程监控和管理。相关人员可以通过网络远程访问设备状态数据，实时监测和分析设备的运行情况。这为远程维护和故障诊断提供了便利，减少了现场维修的时间和成本。⑤数据记录与分析。故障报警系统能够记录历史故障数据，并建立数据库进行存储和分析。通过分析历史数据，可以找出设备故障的规律和趋势，为设备维护和管理提供决策支持。

3.4 煤炭切割技术的应用

对采煤机来说，切煤工艺是采煤工艺的一个重要环节，直接关系到采煤的质量。煤炭切割技术在应用过程中能够很好地控制采煤机，保证整个工作的顺利开展。采煤机的种类繁多，而煤的储藏地点又各不相同，因此，切削工艺多种多样。我国现有的采煤机切削方式主要是依靠记忆切削，而在实际生产过程中，还要根据煤层的坚硬程度、厚度等因素来确定回采过程。近年来，红外成像技术等也被添加到采煤机的实践中，采用这种方法，可以对煤进行拼切、剖切等，而且各煤之间的界限十分明显。此外，在采用新的采煤方法之前，还要进行针对性的调查，确保对该技术的运用原则与要点有足够的了解，并根据所采煤层的具体条件，选择合适的掏槽工艺。

4 采煤机物联网系统设计

4.1 采煤机状态参数

采煤机是一种主要的采煤设备，位于矿井最深的综采工作面上，是采煤系统的前端，其工作状态的好坏，关系到矿井的安全和经济效益。这就对采煤机的工作性能提出了更高的要求，不仅要有良好的工作性能，而且要有很高的工作效率。因此，必须采用先进的测量、控制、管理手段，才能保证采煤机始终在最优工况下工作。表1列出了采煤机的工作状态参数，对其进行实时、精确的测量是实现采煤机自动控制的前提。

4.2 采煤机滚筒智能调高控制技术

文章所介绍的智能调高设备主要利用的是滚筒的弹性。该设备的应用能够使操作过程更加顺利，在此期间能够对电池及流量等参数进行有效调节，最终实现采煤机高度的有效控制。运用采煤机滚筒智能调高控制技术对采煤机高度的控制流程如下：①煤岩界面识别。通过采用自然γ射线探测、截割力制导及记忆数字程序控制等方法，实时识别煤岩分界位置，为滚筒高度调整提供依据。②数据采集与处理。利用采煤机上的各类传感器，实时采集滚筒高度、牵引速度、截割阻力等数据，并通过机载计算机进行处理和分析，判断滚筒是否处于最佳截割状态。③滚筒高度调整。根据煤岩界面识别结果和数据采集与分析结果，自动调节滚筒高度，使其保持在煤层中，避免切割顶板、底板及岩石，提高回采率。图2为煤矿主控制器的数据传输原理。

4.3 液压支座敏捷高效的供液系统

高性能液压支承以移动速率为主要性能指标，着重研究了其进液网络的拓扑结构，研制了大流量的回液系统。同时，为了保证系统的高可靠运行，系统中的操纵元件与控制方式必须相互协调。本项目针对高压长距离输送技术中存在的压力损失、高压引起的管路断裂、群开关过程中的压力损失和系统的刚度下降等问题，提出了“集中式”复合型快速液体输送系统的方案。本系统是基于工作面的水力，采用压力–流量补偿机制进行工作。此外，还应该科学合理的研究回叶系统及宋叶系统支撑动态的特性，保证相应的系统能够实现智能化控制，同时也能够维护液压系统。

4.4 刮板输送机智能化控制系统

利用控制中心可以对采煤机和液压支架进行科学、高效分析。智能控制系统在运行过程中能够与采煤机的传感器进行结合，实现控制作用。此外，还能够有效监测采煤机的位置及运动情况等，在此基础上能够形成相关的曲线，并能将液压基座上的收音机接收到的航行信息反馈给指挥中心作进一步分析，最终得到液压机的具体位置及实际的位移等方面的数据，帮助相关人员全面了解刮板运输机的具体运行情况，从而方便后续控制工作的有效开展。

4.5 牵引机智能化控制系统

牵引机智能化控制系统主要依靠变频系统来工作，同时，需要将牵引变流器与主逆变器相连，并利用外部接口对其进行控制，从而达到对采煤机进行牵引的目的。

4.6 智能采煤设备

智能采煤设备会根据特定的环境，利用传感器实现工作模式的转换，并对采煤机和支架的状态和位置进行分析。利用智能开采设备预测、判断开采路径，使采掘机械与辅助设备协同工作，可实现自动化生产。因此要获取设备及材料的具体位置信息，可以把控制系统设置在智能化采煤设备上。另外，该工作模式还可以根据不同的采矿模式自动转换，并且将该工作模式运用到工作状态和支护的位置等方面，在对设备进行数据采集的同时，还能对采煤机的工作轨迹进行仿真，改善采煤机与其他设备之间的配合，为相应的时刻提供位置信息。智能化采煤装备的合理运用，可以提高采煤工作的效率和质量，同时也可以降低生产费用的投入。

5 结束语

采煤机在煤矿生产中起着举足轻重的作用，同时，随着科学技术的进步，将物联网技术运用到煤矿中也变得非常重要，因此，有必要提升采煤机物联网的水平。煤矿采煤及物联网技术在应用过程中不仅能够提升整体的切割效率，还能够降低工作人员的劳动强度，同时提升开采效率。当前，虽然采煤机物联网已经得到了广泛应用，但是仍然需要对其进行定期的监测和维修，以确保其安全高效工作。

参考文献

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