礦山機(jī)電一體化的創(chuàng)新及發(fā)展

摘 要：本文在簡要介紹了機(jī)電一體化概念的基礎(chǔ)上，分析了礦山機(jī)電一體化發(fā)展現(xiàn)狀，進(jìn)而對其創(chuàng)新及發(fā)展方向進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：礦山；機(jī)電一體化；創(chuàng)新；發(fā)展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.187

隨著社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，礦山開采行業(yè)所采用的設(shè)備及工藝也得到了逐步的改良和精進(jìn)，尤其是機(jī)電設(shè)備的一體化，不僅提高了礦產(chǎn)開采的效率，也使礦井作業(yè)的安全性得到了一定程度的改善，為煤礦企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供了必要幫助，因此，機(jī)電一體化被廣泛應(yīng)用于礦山開采領(lǐng)域中。

1 機(jī)電一體化

計算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，帶動了社會生產(chǎn)中各種機(jī)械設(shè)備的研發(fā)和科技升級，機(jī)電一體化也到了空前的進(jìn)步和完善。機(jī)電一體化起初主要指電子和機(jī)械的簡單結(jié)合，設(shè)備功能簡單，伴隨微型處理器、光電元件、計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐步應(yīng)用于機(jī)電產(chǎn)品中，機(jī)電一體化的涵意和內(nèi)容也日漸豐富起來，不再單純是電子裝置與機(jī)械設(shè)備的簡單組合和重裝，是匯集了光學(xué)、電子以及自動化控制技術(shù)于一體的新型技術(shù)。目前，微電子技術(shù)的研發(fā)已日趨成熟并被應(yīng)用于機(jī)電一體化之中，使機(jī)電一體化擁有了更強(qiáng)大的功能[1]。礦山的機(jī)電一體化指機(jī)電一體化的技術(shù)以及產(chǎn)品，技術(shù)機(jī)電一體化，是把該技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品生產(chǎn)過程，目的是是制造出具備機(jī)電一體化性能的產(chǎn)品，而產(chǎn)品機(jī)電一體化，是指集光學(xué)、計算機(jī)以及微電子等先進(jìn)技術(shù)于一體的高新技術(shù)產(chǎn)品。

2 礦山機(jī)電一體化發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 產(chǎn)品制造技術(shù)落伍

統(tǒng)觀國內(nèi)礦山機(jī)電一體化生產(chǎn)技術(shù)比國外的技術(shù)水平落后很多。該技術(shù)以傳統(tǒng)的機(jī)電一體化作為技術(shù)基礎(chǔ)，對其實施技術(shù)改造和創(chuàng)新，將新型能源、材料以及計算機(jī)技術(shù)等先進(jìn)工藝融合其中，通過與創(chuàng)新的管理技術(shù)相結(jié)合，在新產(chǎn)品和新技術(shù)的研發(fā)及創(chuàng)新中，全面、綜合地考慮各種影響因素，獲得技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量的顯著提升，然而，國內(nèi)的技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用在這方面落后很多。

2.2 自動化技術(shù)

機(jī)電一體化的技術(shù)發(fā)展從儀器設(shè)備的自動化技術(shù)應(yīng)用中得到了充分體現(xiàn)。微處理器被廣泛應(yīng)用于各種儀器設(shè)備和儀表中，不僅提高了儀器設(shè)備和儀表的可視性、可操作性以及可控制性，還實現(xiàn)了儀表物理體積和重量的明顯減小，為結(jié)構(gòu)設(shè)計降低了難度，在降低生產(chǎn)成本的同時，使得儀表更加精巧，儀表安裝和使用的限制條件被大大減少，在礦山企業(yè)中廣受好評。

2.3 機(jī)器人技術(shù)

機(jī)器人技術(shù)就是將人腦的思維及行為方式通過機(jī)械儀器等進(jìn)行模仿和操作，以代替人類進(jìn)行某些具體腦力或者體力活動。由于經(jīng)濟(jì)成本以及管理難度的限制，該項技術(shù)目前尚未在礦山生產(chǎn)領(lǐng)域獲得應(yīng)用和實踐。

3 礦山機(jī)電一體化的創(chuàng)新

市場競爭日益激烈，礦山企業(yè)要想獲得長足穩(wěn)定的發(fā)展，就必須順應(yīng)市場需求，在機(jī)電一體化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、控制及造型等方面實施加以創(chuàng)新，為客戶提供更加滿意的服務(wù)和產(chǎn)品。

3.1 創(chuàng)新產(chǎn)品造型

客戶在選購產(chǎn)品時，首先關(guān)注的是產(chǎn)品外在形象，對產(chǎn)品造型加以創(chuàng)新，使其外觀得以優(yōu)化的同時而不影響其功能的正常發(fā)揮，這是產(chǎn)品造型創(chuàng)新的基本要求。要創(chuàng)造出新穎的產(chǎn)品造型，可以優(yōu)先選擇計算機(jī)軟件設(shè)計的方法，不僅設(shè)計成果可視，還能提高造型創(chuàng)新的效率[2]。

3.2 創(chuàng)新產(chǎn)品功能

利用機(jī)電一體化技術(shù)生產(chǎn)出的產(chǎn)品，功能創(chuàng)新主要側(cè)重于兩方面，一方面是對已有的產(chǎn)品進(jìn)行功能創(chuàng)新和完善，這是對產(chǎn)品已有功能的擴(kuò)充和延展，風(fēng)險相當(dāng)?shù)停踔量梢院雎裕恍枰度脒^多的資金與技術(shù)就能實現(xiàn)產(chǎn)品功能的改造和完善；另一方面是從礦山開采的生產(chǎn)實際出發(fā)，根據(jù)需要進(jìn)行新產(chǎn)品的研發(fā)，使其功能能滿足實際生產(chǎn)的需求，這一層面就需要企業(yè)投入相當(dāng)一部分資金與技術(shù)，換個角度分析，也是企業(yè)創(chuàng)新能力和研發(fā)技術(shù)的較量，成功開發(fā)具有實際應(yīng)用價值的新型機(jī)電一體化設(shè)備和產(chǎn)品，是企業(yè)快速、高效運轉(zhuǎn)的強(qiáng)有力保障。

3.3 創(chuàng)新產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

產(chǎn)品創(chuàng)新的一項關(guān)鍵內(nèi)容就是結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新。機(jī)電一體化產(chǎn)品在設(shè)計中進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，通常體現(xiàn)在物理機(jī)械結(jié)構(gòu)、傳動方式、動力裝置以及周邊設(shè)備的搭接形式等方面的創(chuàng)新。

3.4 創(chuàng)新產(chǎn)品材料

產(chǎn)品材料方面的創(chuàng)新大體分為：一是研發(fā)用于產(chǎn)品制造的新型材料，如納米材料、高分子聚合材料等；二是選用剛度強(qiáng)、重量和體積都偏小，并且具有抗震性、耐高溫和耐腐蝕等優(yōu)良性能的材料。

3.5 創(chuàng)新控制和傳感

一方面，機(jī)電產(chǎn)品性能直接影響著控制系統(tǒng)，如對執(zhí)行機(jī)構(gòu)位移、速度及加速度的控制；另一方面，傳感技術(shù)和傳感儀器也是機(jī)電一體化的重要內(nèi)容，對傳感器的檢測技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，研發(fā)性能更加優(yōu)良的傳感器，甚至是供礦山開采的專用型傳感器，都是企業(yè)自主創(chuàng)新的制勝法寶。當(dāng)前，機(jī)電產(chǎn)品智能化尚處于低級階段，加快微處理器的研發(fā)進(jìn)度，使機(jī)電產(chǎn)品在模糊控制以及網(wǎng)絡(luò)控制等方面得到大幅度提升是機(jī)電產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)面臨的重要課題。

4 發(fā)展方向的探討

礦山機(jī)電一體化是一項綜合性技術(shù)，依托信息科技的飛速發(fā)展，其發(fā)展趨勢必將是越來越智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化和微型化。

通過計算機(jī)模擬技術(shù)以及程序開發(fā)和編寫，使機(jī)電產(chǎn)品和設(shè)備擁有類似于人類的邏輯判斷及思維能力，使產(chǎn)品和設(shè)備的智能化程度越來越高，這將是礦山機(jī)電一體化發(fā)展的主流方向；相較而言，模塊化就復(fù)雜得多，由于機(jī)電產(chǎn)品種類繁多，生產(chǎn)廠商大量存在，在產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)方面、電氣接口以及環(huán)境接口等方面各有不同，模塊化難度高，這將是產(chǎn)品和技術(shù)研發(fā)面臨的一大難題；隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在社會生產(chǎn)各行業(yè)中的普及，礦山開采行業(yè)要實現(xiàn)機(jī)電一體化建設(shè)，就要充分利用局域網(wǎng)以及家電網(wǎng)絡(luò)等網(wǎng)絡(luò)控制模式的優(yōu)勢，進(jìn)一步提高機(jī)電一體化水平；所謂微型化，機(jī)電產(chǎn)品的微型優(yōu)化，幾何尺寸在1cm3以下的微型產(chǎn)品在礦山開采行業(yè)中深受青睞，也必將在該領(lǐng)域中獲得更加廣泛的應(yīng)用，發(fā)揮更大的價值和作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]程志剛.淺談礦山機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展[J].技術(shù)與市場，2014，21（10）：63、65.

[2]陳波，李長峰.礦山機(jī)電在現(xiàn)代煤礦企業(yè)中的應(yīng)用研究[J].科技風(fēng)，2011（08）：86.

作者簡介：張盛釗（1986-），男，福建龍巖人，大專，助理工程師，研究方向：機(jī)電一體化（礦山方向）。