礦山機械機電的一體化技術探究

滿開鋒

【摘 要】隨著我國對能源需求的加大，傳統礦山開采已經不能滿足我國經濟發展，因此很多礦山企業開始引進機電一體化設備，實現了解放人力、提升生產力的目的。隨著科技提升，未來還會出現更加先進的光電一體化設備。本文針對目前礦山一體化設備原理進行探討，進而對未來礦山機械機電一體化進行展望，對可能涉及到的技術進行分析介紹。例如計算機與技術、傳感技術、遙感技術、自動控制技術、伺服傳動以及機械技術。對光電一體化技術進行概要介紹。

【關鍵詞】礦山機械；機電一體化；技術探究

機電一體化設備是由計算機技術、控制技術、執行系統組成的先進設備，可以代替人工于比較危險艱難的施工部分展開工作。目前其在我國礦山開采中發揮了明顯效用，但是并非所有礦山企業認識到機電一體化技術的魅力，其還沒有得到大范圍普及，因此對我國目前礦山機械一體化技術進行探討，對其發展擁有非?，F實的意義。

一、機電一體化技術和礦山機械

傳統礦山機械采礦工作效率低下，而且因為采礦工作充滿危險性，塌方、瓦斯爆炸等危險事故層出不窮，在很大程度上降低了采礦企業的利潤，引進機電一體化礦山機械已經成為必然?，F如今有以下礦山機械實現了機電一體化：

1.礦井帶式輸送機

礦山開采涉及到了挖掘、開采、運輸，其中礦井帶式輸送機就是運輸環節。以往的輸送機設備簡陋，潤滑系統以及保護系統，容易受礦石、礦粉以及天氣影響而出現老化等現象。而且設備因為經常震蕩之故，運行非常不穩定，經常出現故障，嚴重影響了礦石開采進度。而且在設備運行中，要有專人在一旁負責清潔掉落的礦石增加了工人施工的危險性。機電一體化技術融入之后，首先設備更加緊湊，而且質量更高一籌，只需在計算機端就能實現遙控，而且因為設備設計精良，礦石不再滾落，無需專人看護，節省人力同時提高了工作效率，間接提升了礦山企業的經濟效益。

2.空氣壓縮機

空氣壓縮機是礦山企業必用的設備之一，傳統產品是利用常規儀表以及繼電器，耗能巨大而且產品尺寸也大，而工作效率差強人意。機電一體化技術融入之后，可以通過內置傳感器、微型電子技術、PLC以及交流變頻節能技術，實現了空氣壓縮機效能的提升，且縮小了產品尺寸。微電子技術之下，更有全自動的微型空氣壓縮機，可以自動啟動和關閉，還能自我故障監測，為維修人員提供維修參數，很大程度上緩解了礦山企業絞車系統、裝卸系統、井下巷道噴漿的壓力需求，提升了工人勞動環境的安全度，降低了工人勞動強度。

3.礦井提升機

礦井提升機是礦山企業所需的最為核心的一種運輸設備。其負責地面和地下的物質流通。因為其是核心輸送設備，故此實現機電一體化技術融合是非常有必要的。目前礦井提升機已經實現這一目標，改良后的礦井提升機也就是所謂的內裝式提升機，可以通過驅動系統來運轉滾動系統，從而很好地完成后續工作。對于直流電提升機因為內部結構問題，導致運行速度慢，延長了井下工人的工作時間，降低了生產效率，而且其容易發生故障，對曠工人身安全造成不利影響。機電一體化技術融入之后，可以實現直流電梯升級內部部件的配合度，能夠通過計算機操作，實現科學合理的傳動，讓整個設備高效運轉，降低了設備對電力的消耗。等同于為礦山企業節省了大量的資金。

4.礦井安全監測系統

礦井下生產是存在一定危險性的，比如瓦斯濃度、粉塵濃度、塌方因素、滑坡等等。這些危險因素因為地下光線昏暗，并不能及時察覺。這使工人在生產中每次下礦井等同于士兵去前線。一旦發生大面積安全事故，礦山企業輕則整頓重則吊銷執照，而且還要負責善后，乃至于法人被告上法庭。故此，對井下勞動環境進行監測成為了必要。機電一體化技術中的遙感技術實現了這個功能，可以通過遙感設備對井下空氣、礦石狀態進行檢測，很大程度上降低了安全事故的發生率。

二、國內外礦山機械機電一體化的現狀

國外特別是歐美等國礦業開采歷史悠久，擁有成套的開采技術，特別是現如今的機電一體化技術的融入程度更深，大部分操作都實現了機械化，很大程度上改善了工作環境，降低了環境污染，滿足了國家發展所需的能源需求。在礦山機械機電一體化上，他們都擁有自己的知識產權，都有屬于自己的核心技術。這些技術成為壁壘，阻斷了其他國家礦業的跟進。新世紀以來，我國礦山企業不斷引進機電一體化設備，但是存在彼此兼容的問題，也就是設備間的柔性不夠，這主要是因為我國還沒有真正的屬于自己的一整套礦山機電一體化設備。也就是說，未來我國礦山企業的發展有賴于我國此方面工作的突破。

三、未來礦山機械機電一體化的趨勢

萬事都是發展的，機電一體化技術也是如此，其會因為電子技術、計算機技術、傳感技術等技術的提升而提升。企業必然更大力度地影響工業的發展，礦山企業作為重工業，必然首當其沖。筆者在此展開思維，提出未來礦山機械機電一體化技術發展趨勢。

1.光機電一體化：其比機電一體化更加復雜先進的一種綜合技術，或者說是其是在機電一體化基礎上，融合了激光技術，不僅可以實現單臺設備的光機電一體化，更可以針對工業工程形成一整套的設備，確保設備的柔性，提升生產率。這種技術可以將機電一體化技術為核心的設備進一步簡化集約，并且提高運轉效能，等同于增加了企業的生產能力，降低了生產設備投入。

2.礦山智能機器人

該設備重在智能二字。傳統機電一體化工業機器人并不具備智能，只是高度自動化，操作運行還是要遵從一定的規律，適用于那些重復性的操作當中。而智能化則不同，其通過傳感器內置處理器等綜合分析工作環境，從而在人類的參與下制定更加合理的工作流程和工作方法。由此可知智能機器人是有智慧的特殊設備，其可以通過光機電一體化技術，對礦山內的環境進行分析，將數據傳回地面后，由專家組進行分析，研究出對應措施后，再通過操縱系統回傳，命令機器人展開具體的行動。一般多用于井下開采采樣、營救、環境監測等工作，提升了礦山企業勞動生產效率和安全系數。

3.機電集成驅動

這種技術通俗說是站在我國目前礦山企業現狀，將企業內具有的一些機電設備通過減速器、伺服與步進電機、執行器、電氣控制板卡來有效鏈接起來，使之成為一個統一的集成的操作設備。其實，這種集成驅動設備，就是為未來研發自主產權的整套的礦山機械機電一體化設備做準，正走在全套設備機電一體化的路上。

4.進一步實現生產設備柔化

目前我國礦山企業機械機電一體化設備，是從不同產地購買的，彼此間不能形成很好的協同效果，也就是業內所說的柔性不足。如何增加柔性，提升彼此的兼容度，成為目前礦山企業急于解決的問題。雖然機電集成驅動能夠實現將不同機械集成，但是畢竟其涉及到了減速器、伺服與步進電機、執行器以及電氣控制板卡等，成本居高不下，如果有一種低成本方法實現這些設備的協調，增加彼此間的柔性，想來這種解決方案就會有極大地市場。

四、總結

可以看到我國礦山機械機電一體化技術使用領域還是比較狹窄，主要運用在了環境監測、運輸設備以及動力設備上，而對于更加細致的操作領域涉及不深。機電一體化技術還有很大的融入空間。且隨著電子技術、機械技術、信息技術、傳感技術的發展，機電一體化技術會更加先進，甚至于會出現光機電一體化設備以及高智能設備，屆時礦山企業生產能力將大大改觀。

【參考文獻】

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