智能控制技術在煤礦機電設備中的應用

趙東

關鍵詞： 智能控制技術 煤礦機電設備 應用 故障控制

中圖分類號： TD63 文獻標識碼： A 文章編號： 1672-3791（2023）15-0166-04

我國是一個煤礦大國，近年來，隨著我國煤礦開采面積的不斷增加，開采難度也不斷加大。為了提高煤炭資源的開采質量與效率，煤炭企業要積極應用智能控制技術等新型技術理念。通過智能控制技術的應用，企業還能夠有效控制煤礦機電設備的運行安全風險，減少設備的運行故障，對煤礦企業的長遠與健康發展有著重要意義。

1 智能控制技術概述

近年來，我國智能化領域得到了迅速的發展，智能化控制技術在煤礦生產領域中的應用范圍也越來越廣。將智能化控制技術應用在煤礦機電設備運行過程中，對各類信息的處理和反饋效率均得到了有效提升，為各項決策的制定提供了詳細、可靠的數據。應用智能化控制技術的過程中，在應用一些復雜性較高的設備控制系統時，可以全面控制設備的全局工作，故其也具備容錯能力強的優點。不僅如此，在實際應用智能化控制技術的過程中，可綜合應用包括開閉環的控制、定性或定量決策。智能控制技術在煤礦機電設備的智能化控制過程中，其自我修復與自我補償或自我決策和判斷能力均較好[1]。

2 智能控制技術在煤礦機電設備中的應用優勢

2.1 促進機電設備整體運行效率的提高

近年來，我國智能控制技術得到了非常迅速的發展，智能化控制技術在煤礦機電設備中的應用，更有助于進一步完善機電設備自我驅動系統，以保證各項較為復雜的機電控制任務可以快速完成。相較傳統的設備控制技術，該項技術的研究和應用，呈現出多學科交叉控制、信息化、制動控制的特點。通過智能化控制技術的應用，可以通過模塊化的方式，進一步完善和優化設備的基本運行狀態，并且保證各機電設備的有序運行。群控系統與設計的有效融合，可以實現對各煤礦機電設備操作流程的優化與完善，通過統一性的操作標準，開展各項機電設備控制工作，提升機電設備自身整體運行性能。

通過對機電設備的操作流程進行統一規范管理的方式，可有效減少機電設備的操作時間，進一步提升工作效率。此外，在智能控制技術應用過程中，能夠滿足煤礦企業在生產過程中的多控制、多軸加工的實際需求，減少以往人工操作模式中的工作量，對煤礦機電施工質量跟施工效率的提高有著重要價值[2]。

2.2 有效提升煤炭資源的開采效率

傳統的煤礦采掘技術實踐過程中，主要以人工操作為主。鑒于煤礦開采環境本身體現出來的惡劣性、復雜性的特點，實際煤礦開采工作中依然風險重重，采掘效率低，且容易造成人力資源浪費，與此同時還沒有辦法保障煤礦資源的生產穩定性。在煤礦機電設備中應用智能化控制技術，能夠有效減少在機電設備控制過程中所產生的人力消耗，讓煤礦企業大量的人工資源得到解放，從而滿足機械設備采掘工作的實際開展需求。此外，隨著采掘程度的不斷加深，對煤炭資源的浪費問題，應用智能化控制技術也能夠起到良好的控制效果，這樣可以為煤炭資源的開采工作流程起到良好的優化效果，也能夠更好地滿足國家能源結構的整合工作需求，對煤炭資源整體開采效率的提升也有著積極意義。

2.3 降低煤炭開采過程中的安全風險

在進行煤炭資源的開采過程中，很容易出現安全問題。在整個開采過程中，要求各工作人員能夠嚴格遵循相關技術規范進行作業，這樣才能夠保障煤礦機電設備的正常運行，在保障煤礦資源安全生產基礎上，將安全風險盡可能地降到最低。所以，煤礦行業生產應該把安全放在第一位。智能化控制技術在煤礦生產機電設備當中的應用，可以靈活掌握設備的實時運行狀況，對煤炭開采環節中的安全風險隱患起到良好的控制效果，保障煤礦生產工作的安全有序開展。較之以往傳統的人工設備實操模式，智能化控制技術的實踐應用更有助于各種煤礦機電設備動態化運行管控的實現，并且可以在出現安全問題或發現安全隱患的第一時間進行應對處理。這樣能夠確保煤礦開采工作中的各機電設備都處于良好的運行狀態中，從而提高整個煤礦生產環節的安全性，杜絕相關安全事故的發生[3]。

3 智能控制技術在煤礦機電設備中的實踐應用

3.1 智能控制技術的功能與應用

近年來，我國的計算機技術不斷發展，為智能控制技術的應用提供了良好的技術支撐。作為一門有著獨立性的交叉性綜合學科，智能控制技術在煤礦機電設備控制等多個領域中均獲得了良好的應用效果，對于煤礦機電設備整體運行性能與運行質量的提升也有著積極意義，同時帶動了我國煤礦機電領域的快速發展。在煤礦機電管理實踐中，應用智能控制技術具備以下幾個方面的優勢。

（1）近年來，我國很多煤礦企業將自動化技術應用到煤礦生產領域之中，很多煤礦設備也都實現了半自動化控制或者自動化控制，有利于提高施工過程的精確度和準確度。另外，應用智能化控制技術，有助于煤礦工作流程的簡化，且可以一定程度上降低人工操作的工作強度，保障煤礦企業的整體生產效益。例如：煤礦企業液壓支架電液系統中應用智能化控制技術，實操當中可直接于操作支架中輸入有關程序，隨后通過相關控制軟件實現液壓支架電液系統的自動化控制工作。

（2）煤礦企業在煤礦機電設備自動報警系統中加入在線監控系統的應用，以做到監管整體操作流程和設備的實時運行狀況。這樣能夠對煤礦機電設備在運行期間得到全面實施的監控，在各生產系統出現了運行故障之后，系統可以做到自動報警，之后再交由相關技術人員及時查找并解決相關故障，有效維護機電設備，對于機電設備運行時間的延長也有著重要意義。

（3）在運輸機設備之中通過智能化控制技術的應用，可結合PLC 控制系統應用變頻技術，控制機電設備的電量在305 kW·h，有利于整體性生產效率的提升。此外，通過遠程遙控與編程技術的應用，也可以實現對運輸機設備運行狀態的有效控制，還可以實現對各種設備的無人化操作，對煤礦運行質量、運行效率的提高有著重要價值[4]。

3.2 智能控制技術在采煤機中的應用

在進入測試環節之前，技術人員要對相關數據做好收集與整理工作，對仿真系統性能的操作有更加深刻的了解，確保智能控制技術在采煤機的應用效果進一步提高。智能化控制技術在煤礦機電設備運行過程中的應用，有助于進一步提升測試系統的先進性能，且同時還能有效提升設備的數據處理能力，從而進一步提升系統測試結果的精準性。除此之外，通過智能控制技術的應用，能夠對被監測對象負載與運行環境進行實驗模擬。

整個測試過程主要由自動測試階段、手動階段與外圍設備等幾個部分組成。在此過程中，手動階段以人工方式為主，要做好相應的數據收集和處理工作。自動檢測階段須應用各類智能化檢測系統，以完成對各項數據的實時整理和分析，并且積極判斷出智能化控制系統的應用質量。最后一步要借助并應用外圍設備，以往的人工測試方法轉變為輔助性測試方法。例如：使用計算機測試軟件進一步提高對速度和結構的測試范圍。再如：在液壓泵實驗中，需要在實際運行過程中明確驅動轉矩傳感器的實時運行狀況，以便達到有效檢測原件的有效性的目的，及時查看各種參數和指標。另外，借助檢測分析相關實驗數據，也能夠在結合相應分析結果基礎上，進行優化與調整工作，進一步提升整體性工作質量和工作效率[5]。

3.3 智能控制技術在挖掘與監控設備中的應用

由于煤礦地質條件的復雜性，煤礦井下作業往往處于極為惡劣的工作環境中，存在比較多的安全隱患。將智能化控制技術應用于煤礦機電設備中，并應用與之對應的管理系統，同時提升井下通信和相關工作人員的定位跟蹤功能，有助于提高整體煤礦生產過程的安全性。例如：應用智能化牽引采煤機，當施工過程中遇到持續下坡的地質環境時，可以由智能控制系統自動發電進行制動，有助于成功地解決下滑問題。當煤層的傾斜度達到40°～50°時，牽引效果最佳。當遇到較為復雜的開采地質環境時，同樣可采取電牽引采煤機的方法，除了提升井下作業的安全性，還能提高煤礦的整體開采質量與效率。

通過將智能控制技術應用到煤礦機電設備中，可有效地解決井下作業中存在的安全隱患和效率低下等問題，推動煤礦的智能化發展，為煤炭行業的轉型升級提供技術支撐。

在具體開采過程中，通過智能控制技術的應用，一方面，能夠實現對各項生產工作的實時監控，指揮相關工作人員更好地完成各項工作；另一方面，也可以實現對相關工作人員的精準定位，在安全事故發生的第一時間內及時進行定位處理，結合具體情況制定有針對性的解決措施，促進安全救援效率得到進一步提高[6]。

3.4 智能控制技術在通風設備中的應用

智能控制技術在煤礦機電設備中的應用，可以提升通風系統的運行安全性能與可靠性能，使通風系統處于良好的運行狀態，便于后續工作開展。

首先，使用煤礦通風系統可以迅速排除有毒氣體，為工作人員供氧，以保障各項生產工作的安全有序開展。將智能化控制技術應用到煤礦通風設備中，可以優化風機運行，自動化地管理送風量和控制系統，根據實時測得的有害氣體的濃度，適時、適當地對送風量進行自動調整，從而完成對送風量的自動調節，在煤礦企業內部營造出良好的生產環境。

其次，較之于傳統的人工控制模式，智能控制技術的應用可以讓煤礦作業人員對地下環境的反應變得更加迅速，對通風系統自身運行安全性的提高也有著重要的價值。

再次，通過智能化技術的應用，可以實現通風設備中電能損耗與送風損失量的有效控制，確保各機電設備始終處于良好的運行狀態，從而滿足煤礦通風設備的實際運行需求。

最后，通過智能化技術的應用，可以實現對各通風設備運行全過程的自動化管理與控制，可有效降低相關工作者的工作強度，防止因人工操作而導致一些失誤。

如前文所述，應用智能化控制技術，可以讓通風系統作用充分發揮出來，將煤礦生產中的有毒物質及時排出，以此避免環境因素對工作人員生命健康與安全所造成的威脅，保障各項安全生產活動的有序進行[7]。目前，在智能化技術的支持下，通風防滅火技術大致分為以下3 種類型。

第一，采空區智能化注氮防滅火技術。在運用采空區注氮防滅火技術的過程中，首先要創建獨立的井下注氮硐室，配置2 套制氮機，其中一個是主用設備，另一個則用以備用；與此同時，需要使用無縫鋼管來改善設備通風效果。在埋管作業中，需要一直敷到頭巷采空區的氧化自燃帶中，這樣可以采用間歇式方法為工作面采空區輸送氮氣，以免采空區的遺煤發生自燃。

第二，采用阻燃物質的智能化通風防滅火技術。該技術通過智能化與自動化程序來發揮阻燃物質的功能。在具體應用中，為容易發生火災的區域自動投入具備阻燃功能的物質，注意應根據實際情況界定阻燃物質的數量。一般情況下，在通風滅火工作中使用的阻燃物質主要包括頁巖泥漿、黃泥漿、硅膠和無機鹽等物質，這些物質的阻燃效果頗為良好。需要注意的是，阻燃材料只適合適用于區域面積和火情較小的情況，如果火勢和區域面積很大，就無法只依靠阻燃物質來滅火。

第三，均壓通風防滅火技術。該技術有智能化支撐，應用效果良好，流程簡潔，能夠自動調節風門，實施風機調壓，從而使漏風范圍內的壓力分布狀況發生改變。在采煤過程中，隨著漏風壓差的持續遞減，漏風比會降低，產生均壓通風，使井下通風效果得以改善，熄滅火源，避免煤炭出現自燃問題。

3.5 智能控制技術在礦井提升設備中的應用

在煤炭開采工作中，礦井提升設備作為其中非常重要的設備類型，其運行質量直接影響到煤礦開采工作的安全性與可靠性。煤礦開采當中，由于礦井本身條件復雜且慣性大、速度快的緣故，所以實際開采工作中，還需要做好提升機的運行管理工作，確保提升機處于良好的運行狀態中，此同樣被作為保證礦井安全的有效途徑[8]。當前，在礦井生產布控工作中，礦井系統維管工作的效果并不理想。應用智能化控制手段，有助于提升機電設備運行的安全性和穩定性，通過智能化技術的應用，可以實現對設備自身情況的自查，對礦井提升設備在運行中存在的故障問題及時進行優化處理。在出現嚴重運行情況時，也能夠通過智能化技術及時分析故障原因并進行處理，使提升機始終處于良好的運行狀態之中。除此之外，應用智能化控制技術還能有效提升實操流程的便捷性，幫助工作技術人員緩解工作壓力，保障礦井提升設備始終處于良好運行狀態[9]。

4 結語

綜上所述，在煤礦機電設備發展過程中，通過智能化控制技術的應用，可以促進工作質量和效率的進一步提升，還能夠對以往煤礦生產中的安全問題及時進行處理，保障機電設備的整體運行質量。因此，我國煤礦企業要加強智能化技術在煤礦機電設備中的應用質量，助力煤礦企業智能化控制工作穩步開展，有助于推動煤礦生產企業的可持續發展。