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摘要：隨著科技水平的不斷提升，自動化技術的不斷成熟和普及應用，機械自動化發(fā)展已經成為工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，因此，以某煤礦企業(yè)為例，對機械自動化技術進行了概述，分析了煤礦機械自動化的應用情況，探討了煤礦機械自動化的發(fā)展趨勢。分析認為，煤礦機械自動化的應用對煤礦生產的效率和安全性都有積極作用，能夠為我國煤炭行業(yè)的發(fā)展提供助力。

關鍵詞：煤礦機械自動化應用及發(fā)展

引言

機械自動化主要指的是相關機械能夠實現(xiàn)自主作業(yè)，不需要人工的實時控制。計算機技術的深入應用，使自動化技術應運而生，將其應用到工業(yè)生產中，極大地緩解了人工操作帶來的壓力，降低了人工作業(yè)的失誤率。與此同時，機械自動化技術還在不斷深入研究，開始朝著多功能、智能化的方向發(fā)展。大多煤礦生產企業(yè)，已經在20世紀60年代開始應用自動化技術，到如今機械自動化已經基本覆蓋了整個煤礦生產環(huán)節(jié)，極大地節(jié)省了人工成本，提高了生產效率，同時也降低了事故發(fā)生率。

1機械自動化技術在我國應用概況

隨著工業(yè)生產的快步發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，對于煤炭的需求量越來越大，加上我國現(xiàn)如今提倡綠色發(fā)展，對煤礦生產工作有了更高的要求。應用機械自動化技術，能夠有效提升煤礦生產效率，降低煤礦開采、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)中可能會出現(xiàn)的安全風險，保證了煤礦生產的正常運行。可以說，機械自動化技術給煤礦企業(yè)發(fā)展乃至社會發(fā)展都起到了推動作用，對機械自動化技術進行深入研究，探討其發(fā)展趨勢是有必要的。如今是智能化時代，計算機技術以及信息技術得到了快速的發(fā)展并廣泛普及應用，這給機械工程的自動化技術發(fā)展帶來了新的發(fā)展方向。此外，我國倡導綠色發(fā)展，為走可持續(xù)發(fā)展道路，需要讓自動化技術向節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展。

2煤礦機械自動化的應用

2.1采掘自動化

現(xiàn)如今各個生產領域都對煤炭有極大需求，這就要求煤礦企業(yè)要不遺余力提高生產效率。將煤礦機械自動化應用到煤礦生產中，能夠實現(xiàn)煤炭采掘自動化，極大地提升煤炭的開采效率和產煤量。作為煤礦生產的關鍵組成部分，機械設備自動化對于煤礦生產效率、生產成本以及生產安全都有著極大的影響。近年來隨著自動化技術水平的不斷提高，采煤機、轉載機、液壓支架、刮板輸送機等先進的自動化設備在煤炭采掘工作中得到了廣泛應用，我國已經基本實現(xiàn)了設備國產化，幾乎90%以上的機械設備為國產[1]。但在實際的煤炭采掘工作中，發(fā)現(xiàn)機械自動化應用效果不理想，依舊存在運輸能力低、過煤量低等情況，因此我國采掘設備的機械自動化水平還依然有提升空間，應進一步提升設備的信息化、智能化水平，同時也要著重自動化設備的安全可靠性研究。與其他的行業(yè)生產不同，煤礦生產的環(huán)境惡劣，可以將煤炭采掘中應用到的各種機械設備串聯(lián)成一個生產鏈，借助計算機技術和自動化技術，實現(xiàn)聯(lián)動操作，能夠讓采掘工作更加智能化。如下頁圖1所示，為某企業(yè)采掘自動化示意圖。

2.2運輸自動化

與傳統(tǒng)的井下厚煤膠帶運輸不同，煤炭運輸借助了PLC技術以及計算機技術，能夠在煤炭運輸中實時監(jiān)控運輸情況，目前已經形成綜合化保護系統(tǒng)，對于煤炭運輸有積極作用。現(xiàn)如今，我國對煤炭運輸工作現(xiàn)狀以及運行特點進行研究，將變頻、變速技術應用其中，同時研究出膠帶機全數(shù)字直流調速系統(tǒng)以及膠帶集中監(jiān)控系統(tǒng)，兩個系統(tǒng)的應用，使煤炭運輸自動化有了更好的保障，不僅節(jié)省了資源，還提升了運行穩(wěn)定性。某企業(yè)在膠帶運輸系統(tǒng)中，設計了PLC以及模糊控制算法的控制系統(tǒng)，原膠帶機主要依靠繼電器、接觸器實現(xiàn)參數(shù)控制，如下頁圖2所示，為膠帶機的運輸流程。其膠帶運輸機由5部分組成，其中1、2、4號為落地式鋼架膠帶機，3號是圓振動篩，5號是鋼絲繩芯強力膠帶機。開采后的原煤由5號膠帶機輸送到地面上，隨后由其他幾號膠帶機依次輸送至儲煤場[2]。在長期的應用過程中，發(fā)現(xiàn)該膠帶機在運輸時經常會出現(xiàn)響應速度慢、保護動作延后等問題，且極易發(fā)生故障，影響原煤運輸效率。因此該企業(yè)設計了一款控制系統(tǒng)，由PLC和模糊控制算法相結合，實現(xiàn)膠帶機的有效控制，原理圖如圖3所示。在該控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)了自動控制和手動控制兩種模式的自由切換，同時還能夠對多臺膠帶機實現(xiàn)聯(lián)動控制，提升了膠帶機的運行質量和響應速度。

2.3安全監(jiān)控自動化

受環(huán)境因素的影響，煤礦生產作業(yè)需要大量的機械設備，不論是設備操作還是人工作業(yè)，都有一定的安全風險，必須要將安全生產工作放到首位，才能夠有效避免安全事故的發(fā)生。因此，我國的煤炭企業(yè)在應用自動化機械的同時，也加強了安全監(jiān)控工作。現(xiàn)下應用最為普遍的便是紅外線/紫外線噴霧設備，通過檢測瓦斯?jié)舛龋瑢崿F(xiàn)安全監(jiān)控[3]。在實際的應用過程中，如果設備中的瓦斯?jié)舛雀哂陬A設值，系統(tǒng)會發(fā)出報警信號，工作人員在接到報警信號后及時采取應對措施，能夠有效避免人員傷亡，降低企業(yè)的經濟損失。除此之外，還可以借助人工檢測的方式實現(xiàn)安全監(jiān)控，主要是借助監(jiān)控系統(tǒng)對工作人員所在區(qū)域進行實時監(jiān)測，并第一時間通知工作人員盡快遠離危險區(qū)。當然，在實際的煤礦作業(yè)中，很多因素都可能引發(fā)安全事故，譬如瓦斯、氧氣、濕度、粉塵等。這種風險因素不能完全消除，只能依靠安全監(jiān)控來避免安全事故的發(fā)生。在機械設備運行過程中，將監(jiān)控系統(tǒng)應用到設備中，能夠實時監(jiān)測設備的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)危險因素，一旦出現(xiàn)問題立即發(fā)出報警信號，便于工作人員采取相應措施，可以更好地降低事故發(fā)生。譬如電牽引采煤機上安全監(jiān)測系統(tǒng)，可以通過計算機來接收信息，能夠有效監(jiān)測到機械的運行狀況，收集礦井作業(yè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常能夠及時處理。如圖4所示，為采煤機工況監(jiān)測和控制系統(tǒng)工作情況。

2.4綜采巡檢自動化

煤礦井下綜采工作難度大，涉及眾多的機械設備，環(huán)境空間小、溫度高，且視覺差，是煤礦安全事故多發(fā)地，也是煤礦企業(yè)重點關注的環(huán)節(jié)。在監(jiān)測工作中，通常采用人工巡檢和在線監(jiān)控兩種方式，兩種方式各有利弊，人工巡檢靈活度高，但勞動強度大，巡檢效率低；在線監(jiān)控效率高，但靈活性差，且成本高、覆蓋面積小。在這種背景下，一些企業(yè)開始著手研究巡檢機器人，實現(xiàn)了綜采巡檢自動化。如圖5所示，為綜采工作面巡檢機器人系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)中，主要通過無線通信來實現(xiàn)信號傳輸。基站借助Wi-Fi來為機器人巡檢提供實時信號，在手持遙控終端內部，有專用APP，能夠通過基站信號了解機器人的巡檢信息，在巡檢機器人內部設置通信模塊，實現(xiàn)整個井下到地面的信息互聯(lián)。如圖6所示，為機器人本體控制程序流程。在該程序中，巡檢機器人能夠實現(xiàn)以下幾種功能：1）在巡檢過程中，能夠借助集控系統(tǒng)完成巡檢點的修改，實現(xiàn)巡檢路線規(guī)劃智能化。2）系統(tǒng)支持紅外視頻，同時與基站保持無線連接，支持視頻錄像、播放、暫停等功能，保證工作人員在地面能夠實時了解井下巡檢情況。3）具備實時報警功能，在巡檢過程中遇到突發(fā)情況，可以借助畫面、聲音、郵件等方式，傳遞到地面，同時對報警信息的時間、地點進行自動儲存，方便隨時調閱查詢。

3煤礦機械自動化的發(fā)展

3.1發(fā)展現(xiàn)狀

2017年以后，我國的煤炭市場開始呈現(xiàn)回暖趨勢，帶動了機械制造業(yè)的發(fā)展，越來越多的采礦設備和先進技術應用其中，在某種程度上，煤炭行業(yè)的發(fā)展要得益于科技的不斷進步。如今煤礦開采開始朝著智能化、成套化的方向發(fā)展，設備更迭速度更快，而我國目前的自動化技術還有需要完善和改進的地方。目前我國依據(jù)發(fā)展的實際情況，正在進一步優(yōu)化機械自動化配套系統(tǒng)，以柔性生產為前提，借助計算機建立完善的信息系統(tǒng)，優(yōu)化人機界面，通過在人機界面進行操作，讓自動化設備帶動普通設備運轉。當然自動化技術并不是一蹴而就的，同發(fā)達國家相比較，我國的自動化技術仍然需要國家的大力扶持，企業(yè)也要秉承學習的態(tài)度，積極吸取先進理念和技術，再針對我國國情，制定科學的發(fā)展策略，相信在不久的未來，我國自動化技術會更上一層樓。

3.2發(fā)展方向

3.2.1自動化。目前煤礦機械自動化技術并沒有十分成熟，仍然需要不斷改進和完善，以此來更好地滿足社會發(fā)展需求。當前我國社會發(fā)展迅猛，對于機械自動化技術的研究，應進一步迎合市場發(fā)展，抓住時代機遇，完善現(xiàn)階段技術中的不足。譬如一些機械設備容易受到溫度、濕度等因素影響，干擾因素極易導致設備操控靈敏度下降，運行出現(xiàn)偏差，這對于煤礦生產工作極為不利，直接將影響到煤礦生產質量和生產安全。因此對自動化技術進行完善將會是未來發(fā)展的一個必經之路。3.2.2智能化。智能技術的提出和應用，在短短幾年的時間里，就讓人們了解到智能化技術的先進性和便捷性。煤礦采掘技術如果能夠借助智能化技術，實現(xiàn)運行程序、設備的智能化運行，將能夠更好地完成采掘工作。同時還能夠借助智能化技術實現(xiàn)智能監(jiān)控，實現(xiàn)生產環(huán)節(jié)全覆蓋，對煤礦生產中的每一個環(huán)節(jié)都能夠進行智能檢測，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，直接發(fā)出警告信息，同時給予解決方案建議，節(jié)省問題分析以及處理時間。再比如井下機器人的研發(fā)，也是借助自動化和智能化技術來實現(xiàn)的。將機器人應用到井下作業(yè)中，可以取代人工完成相應工作，保證了作業(yè)安全性。與此次同時，井下機器人還能夠通過影像，將井下的環(huán)境匯報給工作人員，工作人員只需要控制地面上的顯示屏，便能夠對機器人進行下一步操作。實時同步的數(shù)據(jù)傳輸保證了開采效率和質量的同時，還能夠在及時發(fā)現(xiàn)問題后，迅速做出合理調整，保證開采方案的安全可靠。

4結語

煤礦機械自動化技術在煤礦生產中起著重要的作用，然而我國的自動化技術依然處于學習和研究的階段。因此，要重視自動化技術，并結合煤礦生產的實際情況，掌握煤礦自動化的需求，進一步完善煤礦機械自動化技術。這就需要我國重視自動化技術的研發(fā)工作，加大資金投入，積極引進國外先進技術，實現(xiàn)科學發(fā)展。

參考文獻

[1]柴冬冬，王凱.機械自動化在煤礦機械制造中的應用[J].山東工業(yè)技術，2017（4）：14.

[2]田婷婷.機械自動化在煤礦機械制造中的應用[J].機械管理開發(fā)，2016（5）：122-123；126.

作者:吳珺 單位:晉能控股煤業(yè)集團同忻煤礦