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摘要：采煤機是煤礦生產運輸的重要工具，煤礦企業應該充分重視采煤機的技術改造，建立并完善采煤機自動化與智能化技術系統。結合技術化、智能化發展大背景，指出煤礦采煤機發展現狀，對滾筒采煤機自動割煤控制系統的構成部分及功能進行了闡釋，從監控通信技術、故障診斷技術、記憶截割控制技術和自動調高技術四方面具體介紹了采煤機自動化與智能化技術的應用，并對采煤機自動化與智能化技術未來的發展趨勢做出了展望，希望能夠為實際工作中采煤機自動化與智能化技術水平的提升提供一定的思路。

關鍵詞：煤礦；采煤機；智能化；自動化

若想保證中國巨大的煤炭需求量，就需要不斷地更新與改造煤礦生產運輸設備。采煤機作為重要的開采機器，其自動化與智能化系統的構建對于提升煤炭開采量、規范煤炭開采流程以及保障采礦工人的人身安全起著重要的作用。現如今，許多煤礦企業已經認識到采煤機具備的自動化與智能化功能的重要性，但應用的機型范圍還不夠廣泛，技術方面還需要繼續完善。因此，本文以采煤機的自動化與智能化技術為主要的研究內容，希望能夠引起更多煤礦企業的重視，促使其投入更多的人力與物力去進行采煤機技術改造，實現采煤機的高度自動化與智能化。

1采煤機發展現狀

由于中國對煤炭資源有著較高的需求量，煤礦企業不斷地研發與更新開采機電設備，試圖通過設備技術的更新實現煤炭資源的高開采率和高利用率。采煤機作為煤炭生產運輸的重要工具，也應順應信息技術的潮流逐漸向自動化、智能化、流程化、多樣化方向發展。目前前景較為廣闊、自動化水平較高的采煤機類型是滾筒采煤機，滾筒可放置在截割電動機的水平或垂直方向，進而提升運輸速率。煤礦企業還需要積極推進采煤機的升級改造，提升其自動化、智能化水平。

2滾筒采煤機自動割煤控制系統的設計

構建采煤機自動化與智能化控制系統將成為發展的必然趨勢，此系統主要由動力系統、電氣控制系統和工控機操作系統等組成。動力系統為采煤機自動化與智能化控制系統運行提供電力支持；電氣控制系統主要由工控機、啟動操作部分、鍵盤控制部分、智能保護部分等組成。以滾筒采煤機的自動割煤控制系統為例，其主要是由各單元模塊構成，涉及主控、自動控制、各類執行單元和數據傳輸單元。其工作流程大致為：借助傳感器實時進行機械傳動、環境監測等，并將數據信息傳遞給采煤機主板。在具體的控制硬件參數的過程中，需要借助采煤機和繼電器的開關、燈光控制信號，控制板可分為多種類型，例如較為常見的電氣控制板、液壓水路控制板[1]。滾筒煤機自動割煤控制系統的核心是智能算法，中央控制器是其中心部件，可以收集識別數據、命令指令進行割煤處理、傳輸結果處理。滾筒采煤機具體的遠程控制系統設計示意圖如圖1所示。

3采煤機自動化與智能化控制系統的功能

采煤機自動化與智能化控制系統的功能可概括為以下幾個：a)控制模式多樣化，包括點動、單控和聯控控制模式。b)具備高壓供電控制模式。采煤機需要由專門的電網提供電能，供應電壓一般為6kV10kV/，系統還需配置相應的隔離開關和配電裝置。c)兼具變頻與軟啟動的控制功能。軟啟動裝置要設置相應的RS485標準通信接口和協議，實現多種方式的啟動。d)智能化保護作用。借助工控機進行信號的傳輸，可以對電機截割和牽引進行保護。

4采煤機自動化與智能化控制系統的關鍵技術

采煤機自動化與智能化控制系統包含有多方面的內容，其關鍵技術涉及以下幾個方面。

4.1監控通信技術

煤礦開采活動較為復雜，工藝程序煩瑣。為了保證煤礦開采順利進行，需要對全過程、全階段進行監控并及時傳達信息，而這需要完善的監控通信技術作為支撐。采煤機上安裝有各類通信設備，借助高壓動力載波法，向控制臺發送采煤作業信息，遵守TCP/IP（TransmisionCntrolPotocol/InternetPotocol，傳輸控制orr協議/因特網互聯協議）和UDP（UserDtagramPotocol，ar用戶數據報協議）等控制協議實時獲取并監視巷道內采煤機運輸設備工作狀態，并且可以將獲取的數據傳輸到礦井綜合數據網，從而實現遠程操作。雖然監控通信技術的應用對煤炭開采的安全性和高效性有所保障，但是技術的成熟運用還需要進一步的研究[2]。

4.2故障診斷技術

采煤機的結構較為復雜，故障現象也較多。為了能夠第一時間找到故障來源，需要應用故障診斷技術，其可以辨別采煤機是否發生異常或故障，為技術人員的維修提供數據支持，提高維修的成功率，縮短維修時間。需要注意的是，在運用故障診斷技術的基礎上，還要清晰掌握常見的幾種故障類型，對故障進行分辨別處理。例如：軸承溫度過高、截齒斷裂屬于機械故障，牽引無力、油壓過低則是液壓故障的表現形式，電氣故障則包括變頻器故障、保護未啟動等。傳統故障診斷技術是基于閾值進行診斷，局限于電氣系統和液壓系統，隨著技術的進步，其故障定位精確性不高等弊端越來越明顯，無法立即判斷出故障部位。因此，發展基于專家系統的故障診斷技術（見圖2）成為煤炭行業發展的必然需求。基于專家系統的故障診斷技術運用了多種先進算法，如ELM學習方法、分層索引方法，解決了應用領域局限、知識理解能力差等難題。從圖2可以看出，采煤機故障診斷專家系統借助本體編輯器和規則編輯器形成專業的故障知識和規則庫，故障庫的存在是基于采煤機領域專業知識和專家經驗，因此能夠第一時間推測故障機理，從而進行下一步的維修工作[3]。

4.3記憶截割控制技術

基于記憶截割的智能控制技術主要有三種表現形式，分別為狀態控制、姿態控制和牽引控制。狀態控制主要就是在開采活動中截割煤壁上的煤塊，借助破碎部把煤塊打碎成較小塊，并在邏輯傳感器中添加破碎機和截割機的各類信號，如啟動信號、制動信號等，保持二者的聯動狀態。姿態控制是指高度控制采煤機機身和滾筒角度，隨時調整機身角度。其實質就是在收集判斷采煤信息的基礎上對滾筒進行調高控制，具體的判斷方法有煤巖識別法和記憶截割法，二者各有所長，適用的開采環境條件也不盡相同。煤巖識別法是直接用γ射線預測煤巖界面，對傳感器質量標準有嚴格的要求，在具有明顯特征的煤層中運用效果更好[4]。記憶截割法是一種間接方法，在頂底板變化不明顯的煤層使用效果較好，但是需要專門人員進行操作指引，自動化程度有待提升。牽引控制具體包括三種方式，依次為電磁轉差離合器調速、開關磁阻電機調速和交流變頻系統調速。這三種方式發展前景較好的是開關磁阻電機調速。

4.4自動調高技術

應用自動調高技術能夠靈活調整采煤機高度，優化采煤機性能，更好地滿足采煤需求。記憶路徑跟蹤、自適應調高二者構成了自動調高技術系統。記憶路徑跟蹤通過收集數據信息，排除故障隱患，從而達到一個科學、合理的采煤機高度；自適應調高則需要借助PLC（ProgrammableLgicCntrolooer，可編程邏輯控制器）診斷煤層截割負載異常情況，優化調整滾筒高度[5]。自動調高技術能夠更好地處理與應對復雜的開采環境，準確分析、判斷與調整采煤機的截割狀態、滾筒高度以及頂板位置等，從而降低企業的經濟損失，減少安全事故的發生。就滾筒高度來講，若高度不合適，頂板的切割部位不當，則會加劇齒輪的磨損與消耗，縮短采煤機的使用壽命，更為嚴重的是，可能會在高瓦斯采礦區引發瓦斯爆炸事故。這些情況的出現都需要應用自動調高技術加以處理。

5采煤機自動化與智能化技術發展方向

結合時代需求，大體預測未來采煤機自動化與智能化技術將會向精細化、智能化和專業化方向發展。采煤機自動化與智能化技術以計算機為載體和支撐，對人力的依賴性會慢慢降低，未來計算機信息技術將會更加成熟和精細。相關操作人員也要具備從業的高要求，不僅要精通計算機知識，還要掌握采煤機各個部件的維修技能，具備處理應急事件的能力等。

6結語

總而言之，采煤機自動化與智能化技術是順應時代發展趨勢、實現煤礦企業轉型發展的關鍵技術，它具備高切割效率、高利用率及低勞動強度等優勢，應用前景廣闊，值得進一步推廣。因此，煤礦企業應該不斷地對采煤機系統進行優化調整，借助自動化與智能化技術占據市場優勢位置，在保證開采產量的同時設定高智能化生產程序，促進企業的轉型進步。

作者:宋凱 單位:華陽新材料科技集團有限公司二礦