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摘要：在社會市場經濟帶動下，科學技術在能源行業的整體應用占比顯著提升，為煤礦開采行業提供了便利，切實將現代化技術與傳統能源行業實現有效結合，并誕生了諸如機電自動化集控等現代化技術。據此，本文簡要論述該技術的發展現狀，明確其主要特點及缺陷，并從實踐角度提出技術應用的主要渠道，同時對此類技術的今后發展進行展望。

關鍵詞：煤礦機電系統；自動化集控；發展應用

引言

通常來講，煤礦機電自動化集控對于當今能源行業發展具有重要的推動作用，現代煤礦產業的改革創新與高效化運營均離不開自動化控制技術。得益于此類技術的諸多優勢，我國能源開采行業在新時代背景下逐漸實現了低能耗生產，有效實現了資源開采與能源損耗的動態平衡。因此在未來階段，進一步拓展機電集控技術的應用范圍，提高技術穩定性，對于落實能源開采行業的產業深度升級具有重要的現實意義。

1.煤礦機電自動化集控的發展現狀

隨著科學技術逐漸深入各產業基層，技術優勢使得煤礦產業得到快速發展，并在煤礦開采、生產及運輸等流程中得到顯著體現，直接降低了整體行業的運營控制成本投入。在煤炭開采流程中，機電設備的高效化與穩定化運作可確保煤炭開采正常，對于穩定煤炭企業的日常運營意義重大。而在機械設備集成化與自動化升級方面，集控設備的大規模生產，可進一步強化煤礦設備穩定性，實現設備自動化運行，并降低各類設備的故障率，使檢修人員可根據相關數據直接確定維修故障點位，因此，集成技術的快速發展使得煤礦產業逐漸走向高技術性產業。但就相關理論研究而言，國內機電集控技術在覆蓋面、技術深度等方面水平有限，難以全面提高煤礦開采行業的整體運行效率，因此，相關領域的專家學者通過技術融合以及外部技術本地化等方案，進一步拓展我國的機電集控技術，在結合本地煤礦開采的實際工作需求以及地形特征，逐步提高了煤礦集成自動化技術的應用效果。現階段，我國煤炭機電自動化集控的的整體發展情況可大致歸為以下兩點：一是設備覆蓋。一般而言，煤礦開采工作要求多部門協同合作，因而在機電設備控制方面需統一調動多臺設備，但目前國內多數礦井仍缺少相關協同控制技術，因此，在低成本領域內我國自動化集控技術仍存空白，需要一些系統化、低成本化兼顧的技術加以完善。二是機電設備的系統整合。多數煤礦企業的設備種類不盡相同，因而在設備性能、接口規格等方面也存在差異。所以機電設備的統一控制工作難度顯著上升。而集控技術需結合開采任務需求同步調動多個設備，因此兩類不同系統的整合成為國內機電自動化集成技術的另一問題。但隨著行業技術的發展，我國機電設備生產商正逐步實現規格和標準統一，降低集控系統的調控難度，使其在不同環境下可發揮既定作用[1]。

2.煤礦機電自動化集控特點以及缺陷

(1)煤礦機電自動化集控技術的特點由于機電自動化集控的核心部件是由計算機以及智能化軟件系統構成，因此該項技術通常具有自主運算控制、自動監測、數據收集等多種功能，因而在使用過程中，操作人員無需過多干預系統運行，具有操作簡便、自動化程度高、控制效果好等特點[2]。(2)煤礦機電自動化集控的作用煤礦機電自動化集控主要負責各類設備的統一控制，其主體作用如下：可監測并反饋設備故障，同時根據各類傳感器數據計算當前設備的運行狀態。此外，在增加智能化模塊后，機電自動化集控系統可結合輸入的開采數據制定對應的工作計劃，從而有效減少人工成本投入。與此同時，結合設備的數據檔案功能，后臺控制人員可定期通過數據報告形式分析設備的各類詳細數據，從而提高設備的管理維護效率[3]。(3)機電自動化集控發展中的主要問題目前，機械自動化行業雖逐步開展機電自動化集控技術的深入研究發展，但是與一線技術強國相比較仍然存在諸多技術問題。①機電自動化技術水平差距較大。我國的煤礦機電自動化技術發展周期相對較短，部分核心技術處于西方技術封鎖下，在技術突破方面受到諸多限制，所以我國近年來國內相關領域成熟化產品數量相對較少，部分地區的大型煤炭企業仍采用外國技術系統。②煤礦機電自動化技術研究尚未形成體系。自動化集控技術發展不僅依賴于機械、軟件等領域，其更多要求基礎科學領域的突破性發展，但就實際而言，我國目前的煤礦機電自動化集控技術在基礎科學方面受到諸多限制，因而導致對應的控制設備存在精度問題，進而嚴重阻礙了國內自動化集控技術的深度迭代，反映在宏觀市場角度則體現出我國相關技術企業的產品覆蓋面積相對有限，且多數集中于低端市場[4]。

3.煤礦機電自動化集控技術的應用

目前，我國機電集控技術主要應用在環境檢測、采煤牽引、礦井提升及煤炭運輸等階段中，通過自動化技術的優勢提高煤礦機電的整體運轉精度以及效率，使煤礦產業有效地提升煤炭開采的質量和效率。

(1)環境檢測

安全生產是確保礦企日常工作順利開展的重要基礎工作流程。但受到礦井環境限制影響，煤炭開采準備工作種類繁雜多樣，少數小型煤礦在不同機電設備的安裝擺放方面缺少規劃，這便導致煤炭企業運營生產易出現嚴重的安全隱患。而積極引入機電集控技術可詳細反應當前設備的運行狀態，系統全面監測設備各階段工作情況。通常來講，我國礦井環境檢測設備多通過專業供應商專項采購而來，國內技術體系相對薄弱，對應產品難以直接引入到煤礦生產之中，導致部分應用國產設備的煤礦產業始終存在安全生產問題。但隨著技術的逐漸迭代，國內機電集控技術逐步完善后，將傳統的環境監測單元整合到集控技術體系中，可詳細收集煤礦環境中的各種變量數據，并將環境檢測技術融入到集控體系之中，為企業生產運營提供安全保障[5]。

(2)采煤牽引

通常來講，采煤牽引技術是集控技術體系中的重要組成部分，再配合集控系統后能夠有效提升采煤設備的整體作業效率。在進一步升級開發采煤牽引技術后，可將針對各個環節的煤炭轉運設備進行統一控制。就實際而言，目前多數的機電牽引技術具備自動化控制能力與高穩定性，然而在功耗平衡方面存在較多問題，對于煤炭企業的綠色化發展戰略落實造成負面影響，但將機電集控技術融入到牽引技術中后，可通過變頻控制單元降低牽引機的能量損耗，提高采煤牽引機的工作效率，從而實現設備能耗的精確控制。另外，通過集控技術中的各類傳感器，可輔助液壓牽引系統實現載重牽引功率的細微調整，并判斷當前設備的運行狀態，準確地把握礦井的復雜運行環境，為后臺系統自動化調整提供重要的數據支撐。

(3)煤礦采集

提升機是多數煤礦設備調運以及人員轉運的主要工具，該設備的主要特點是自身操作控制較難、質量較高、空間體積較大，若缺乏合理適用控制則可能影響煤炭采集，而將其并入到機電集控系統后，便可大幅提高設備的整體控制效率，增強機電設備的運行控制精度，進而降低了機電設備的手動控制難度，消除設備運行過程中出現的各類問題。另外，在故障檢測方面，機電集控技術通過智能化模塊可分析提升機的整體運行狀態數據，并針對潛在的故障區域進行標記與定位，隨后可通過后臺報告形式為運管人員提供相關數據，從而幫助維修人員高效、快捷地維護設備，避免設備出現宕機問題。此外，機電集控技術能夠幫助煤炭提升機簡化內部結構，使提升機的控制系統得到優化和改善[6]。

(4)煤炭運輸

煤炭運輸是煤炭生產的重要步驟之一，在此過程中，技術人員要確保在運輸過程中運輸設備的穩定性與安全性。為進一步提高整體生產效率，多數煤炭企業均致力于提高運輸設備的性能，但就實際而言，運輸設備技術的研發迭代通常要投入大量資源，而積極引入成熟的控制系統更為直接有效。因此，部分采購了西方成熟的機電集控技術，以此提高煤礦運輸設備的整體運載效率，并通過動態功耗控制技術進一步優化成本投入。此外，在我國部分企業在機電集控技術研發過程中逐步開展進行系統軟件的自主研發，并意圖通過軟件優勢進一步提高煤炭轉運設備的整體穩定，消除長時間運行后設備潛在的故障風險，為煤礦企業的開采工作提供穩定保障。然后受到不同地域煤炭環境的差異化影響，少數礦井的運輸距離相對較長，運輸設備的傳動裝置在長期運行過后可能出現不穩定問題，甚至出現皮帶打滑等問題。因此，針對上述問題，技術人員應進步一步升級系統監測能力，通過對應的傳感器收集的數據建立運輸設備的穩定運行周期檔案，幫助技術人員提前明確設備的運行故障點，并提前進行設備故障處理[7]。

(5)監測礦井生產安全

煤礦機電自動化疾控技術的應用，在礦井的生產安全中具有監測功能，因為煤礦機電自動化具有程序化、信息化和智能化的顯著特點，設備設施體積小，維護簡單，操作方便，有著可靠的性能，將煤礦機電自動化集控技術應用到礦井的生產中，可以發揮出其智能化的應用優勢，對煤礦的生產安全進行監測。在礦井安全監控系統中，煤礦機電自動化集控技術的應用水平反映在系統的運行和系統的功能上，我國的自動化監測技術應用起步時間并不長，和發達國家相比，自動化監測的技術水平薄弱，曾經的很長一段時間內，我國的自動化檢測活動的設備設施來源主要是依賴進口，自主研發的能力有限，目前則處于逐步探索和創新發展的階段，因此我國的煤礦機電自動化集控技術的水平有待進一步提高。隨著近些年來科學技術水平的持續發展，我國在引進國外的先進設備的過程中，逐漸加強了對設備的開發、研究，結合設備設施的運行原理和功能，根據煤礦企業的開采需求，逐漸構建起了屬于我國獨有的煤礦機電自動化監控系統，向著世界級的先進水平靠近。根據國家出臺的有關政策和煤礦開采的安全章程的內容，圍繞著監控監測的開發理念。要在先抽后采、以風定產的原則下，利用機電自動化集控技術進行煤礦的安全監管，強化礦井的生產安全性。例如在預警瓦斯方面，利用自動化技工技術，精準的進行預警活動，根據礦井的生產現狀，加強全方位、智能化的礦井監測，配備完善的配套設備和設施，在通信功能的支持下，增強安全生產的管理水平。

4.煤礦機電自動化集控的發展趨勢

(1)進一步提高機電集成技術的控制效能

隨著技術研發的不斷投入，機電集控技術在各領域中的應用使得多數產業認識到此類技術的優勢，在今后發展過程，此類技術將逐步提高其控制效能，同時系統迭代周期逐漸縮短，應用范圍顯著擴大，可實現復雜系統的同步控制，也可有效地幫助企業提高生產效率與生產安全性，同時逐步壓縮投入成本[8]。此外，部分大型企業則逐步研發遠程遙控與自動化機電集成技術，從而實現全區域的無人化作業，降低人力資源投入成本，消除人員誤操作對設備的影響，以此提高整體開采系統的自動化程度。除此之外，通過遠程操控單元，技術人員可在復雜環境下通過手動操作完成特殊開采與設備安裝任務，避免在高危環境下作業出現工作人員人身安全問題，提高企業生產的安全性[9]。

(2)借助AI技術提高其自主化能力

隨著現代智能化技術的發展，大數據、云計算、深度學習以及人神經網絡逐漸成為未來階段機電集控技術的發展方向，因此，隨著智能化控制技術的逐步完善，未來階段可能出現完全自主化的機電集成控制系統。結合相關研究發現，神經網絡技術可通過特定的數據算法處理煤炭采集設備、運輸單元、牽引單元的整體工作數據，同時結合后臺算法制定標準化作業程序，消除設備的運行故障問題[10]。如果發生特殊情況，例如出現礦井地形變化，則可借助神經網絡的集控系統搜集相關數據內容，并調動各設備中的PLC控制器，調整各類設備的整體運行參數，使其恢復正常。若設備出現較為嚴重的故障問題，神經網絡則可轉接到人工管理模式，將故障原因以及搜集到的相關數據轉發給運維技術人員，同時提供對應的維護工作建議，以確保在最短時間內恢復設備的運行狀態，提升企業的經濟收益。除此之外，在集成深度神經網絡技術后，煤礦企業也可將設備系統關聯至本地數據庫，通過大數據系統搜集同類設備的整體運行數據記錄，并對本地設備的運行數據信息進行調整，以此確保機電設備的運行過程更加趨于標準化，提升各大煤礦機電設備的穩定性和安全性，提升機電設備自主維護、自動預警及自動保護的功能和作用[11]。

5.結語

綜上，我國機電集控技術正處于快速發展期間，雖然在應用范圍方面得到顯著提升，但仍與西方先進企業存在一定差距，因此，我國在機電自動化集控技術方面應逐步引入網絡化、智能化技術體系，深度發展遠程后臺操控、神經網絡及大數據技術等具有控制優勢的底層技術，從而為本地區的集控技術提供足夠的發展空間，使得技術系統更加符合我國本地化礦區環境需求，使煤礦企業生產、運輸及環境檢測質量得到有效提高。進而推動我國社會市場經濟的健康發展，提升產業資源優化的推進進程[12]。

作者:張冰 單位:山西焦煤西山煤電東曲礦