淺析滾筒采煤機自動化與智能化控制技術發展及運用

段朝旭

摘 要：本文從滾筒采煤機自動化與智能控制控制技術入手，對其發展運用現狀進行了分析，并進一步指出了滾筒采煤機自動化與智能化技術發展的方向。

關鍵詞：滾筒采煤機；自動化；智能化；運用

前言

滾筒采煤機一般需要兩名司機進行操作控制，司機勞動負荷大，生產效率低，風險大。發展自動化和智能化控制技術，能夠提高采煤機的工作效率，緩解工作人員的工作壓力，確保煤礦安全生產。近年來，隨著各種先進技術的快速發展，采煤機自動化與智能化發展面臨了很多挑戰，需要相關人員加大開發和研究力度。

1 滾筒采煤機技術現狀

自上世紀八九十年代開始，我國就開始吸收和借鑒國外先進的采煤機設計思想，獨自研發出了雙滾采煤機，現如今，我國采煤機新產品都使用了這種采煤機的結構技術。該種結構的總體特征是：橫向布置截割電動機、沒有底托架，高強度長桿和液壓螺母連接[1]。

采煤機主結構部分主要使用的是鑄焊框架結構，牽引傳動系統、電氣控制系統等，采用抽屜式推拉結構進行安裝，各部件間的螺栓不需要連接，增強了采煤機的工作性能，各部件結構不必承受額外負荷，有效防止了采煤機在強烈震動下，因螺栓連接不牢固或者是部件箱變形而出現故障問題。

2 采煤機自動化與智能化控制關鍵技術及其應用

2.1 機載控制計算機技術

這一技術是采煤機的核心技術，是確保其安全運行的前提。機載控制計算機能夠為設備提供操作接口，并能對設備的負荷、溫度等情況進行實時監控和保護。同時，還配備人機交互界面、現場傳輸感應計算以及相應的擴展信息，如音頻、雷達等，并與互聯網連接起來[2]。

以山西采煤區為例，采煤現場環境十分惡劣，在采煤期間，機載設備需要一直處在惡劣環境中。使用MG132/320- W 型號的采煤機，該采煤機主要是對智能信息開發與控制進行分別設計，通過嵌入式控制模板，和現場總線連接，從而有效處理相關信息。主要是通過Ethernet來傳遞信息，將各系統隔離開，以免擴展區域產生副作用而對設備造成影響。作用于主控保區域的計算機由工控機、單板機等組成，拓展性強，安全性高，設備維修管理便捷。與此同時，采煤人員還借助了高級的DSP、ARM系統，確保采煤安全。

2.2 遠程通信與監控技術

采煤工作環境十分復雜，工作任務重，在惡劣的環境下采煤工作難以順利進行，這就需要使用遠程通信與監控技術。關于滾輪采煤機的通信功能最早產生于90年代末，當時主要使用的是高壓動力載波法，從而可以使采煤機將信息快速準確的傳輸到巷道，使采煤工作更具安全性。但這種方式工作效率低，該技術在當時廣泛運用于各種信號的采煤機中[3]。

例如：陜西省某礦工隊在某礦區采煤中，主要使用MGD80 120- TBW型采煤機。在具體采煤中，滾筒采煤機配備有監督視頻機。遠程雷達探測機等相應設備，因為采煤時對信息需求非常多，所以，對通信性能要求也比較高。在工作中，主要使用高寬帶光纖通信來傳遞信息。監控系統主要使用防爆計算機，借助TCP/IP 協議，及時掌握相應的數據信息，并有效處理攝像機中的影像信息，從而能夠對采煤機工作狀況進行全面監督和控制[4]。通過交換機等相關設備，將采煤機工作的情況傳輸到煤礦信息平臺，與互聯網相連，對井下采煤機工作情況進行有效監督。

2.3 故障診斷與早期預警技術

滾筒采煤機在采煤期間會出現一些故障問題，再加之采煤環境比較復雜，對故障預警技術的需求更加迫切。大功率的轉動體系可能會對整個采煤機的運行情況帶來影響，建筑相應檢測手段來檢測并預警轉動體系存在的故障，以免發生意外而被迫停工[5]。目前，國外比較先進的采煤機已逐步開始對在線振動等檢測系統進行全面配置和研究，利用歷史樣本和數據變化情況對機器設備零部件的損壞情況進行判斷并預警。在保證地層通信技術性能強的前提下，可以將采煤機運行過程中涉及到的全部數據信息傳輸至地面監控計算機系統中，對設備運行狀況進行全面分析和評價，并完成遠程故障診斷。

3 采煤機控制技術發展方向

隨著采煤機的日益成熟，在自動化、智能化等方面都取得了一定的發展成效，其總體特征和工業機器人特征基本符合。從一般采煤機向智能采煤機的發展，技術上必須要從全面感知、智能決策及執行等層面展開，包含：①加大對振動分、視頻圖像處理等各項技術的深入研究，并發展自動識別并進行自動調高的技術；②發展采煤機觸覺等多感官技術，進一步強化對機器設備運行中出現的故障、干擾等異常情況的自動設別及處理技術水平；③進一步發展對傳動系統運行情況的實時檢測和監控預警技術；④借助人工智能等相關技術發展適用于機器設備的智能控制、自診斷技術等；⑤不斷提高傳感控制系統的安全穩定性。通過對各項技術的深入研究和探索，不斷地提高滾筒采煤機的自動化與智能化水平，使其向采煤機器人的發展。

結語

總而言之，滾筒采煤機主要是通過信息的自動化傳遞、視頻資料的記錄等技術凸顯其自動化和智能化性能。在機器設備發展中，必須要重視其視覺、觸覺等方面技術的發展，不斷地優化升級監控系統，確保信息能夠及時準確傳輸，將采煤機的優勢全面發揮出來。

參考文獻

[1]陳子書，張舒揚，等.關于MGD80/120- TBW 型滾筒式采煤機在極薄煤層采煤中的具體運用[J].煤炭開采技術，2015（02）：129-135.

[2]翟新獻，陳東海，郭紅兵，等.關于硬頂軟煤薄煤層滾筒采煤機設備配套研究[J].煤炭科學技術，2016（08）：321-326.

[3]呂文玉，周立軍，等.關于國內外薄煤層開采技術和機器設備的現狀及其發展應用[J].中國煤礦工業，2017（12）：236-245.

[4]李加林，李強，黎亮，等.薄煤層大傾角綜采工作面采煤機關鍵技術應用研究[J].煤礦開采，2016（18）：225-236.

[5]徐亞軍，王國法，劉衛華，等.基于滾筒采煤機薄煤層自動化開采技術分析研究[J].煤炭科學技術，2016（20）：228-235.

（作者單位：太重煤機有限公司）