浅析滚筒采煤机自动化与智能化控制技术发展及运用

段朝旭

摘 要：本文从滚筒采煤机自动化与智能控制控制技术入手，对其发展运用现状进行了分析，并进一步指出了滚筒采煤机自动化与智能化技术发展的方向。

关键词：滚筒采煤机；自动化；智能化；运用

前言

滚筒采煤机一般需要两名司机进行操作控制，司机劳动负荷大，生产效率低，风险大。发展自动化和智能化控制技术，能够提高采煤机的工作效率，缓解工作人员的工作压力，确保煤矿安全生产。近年来，随着各种先进技术的快速发展，采煤机自动化与智能化发展面临了很多挑战，需要相关人员加大开发和研究力度。

1 滚筒采煤机技术现状

自上世纪八九十年代开始，我国就开始吸收和借鉴国外先进的采煤机设计思想，独自研发出了双滚采煤机，现如今，我国采煤机新产品都使用了这种采煤机的结构技术。该种结构的总体特征是：横向布置截割电动机、没有底托架，高强度长杆和液压螺母连接[1]。

采煤机主结构部分主要使用的是铸焊框架结构，牵引传动系统、电气控制系统等，采用抽屉式推拉结构进行安装，各部件间的螺栓不需要连接，增强了采煤机的工作性能，各部件结构不必承受额外负荷，有效防止了采煤机在强烈震动下，因螺栓连接不牢固或者是部件箱变形而出现故障问题。

2 采煤机自动化与智能化控制关键技术及其应用

2.1 机载控制计算机技术

这一技术是采煤机的核心技术，是确保其安全运行的前提。机载控制计算机能够为设备提供操作接口，并能对设备的负荷、温度等情况进行实时监控和保护。同时，还配备人机交互界面、现场传输感应计算以及相应的扩展信息，如音频、雷达等，并与互联网连接起来[2]。

以山西采煤区为例，采煤现场环境十分恶劣，在采煤期间，机载设备需要一直处在恶劣环境中。使用MG132/320- W 型号的采煤机，该采煤机主要是对智能信息开发与控制进行分别设计，通过嵌入式控制模板，和现场总线连接，从而有效处理相关信息。主要是通过Ethernet来传递信息，将各系统隔离开，以免扩展区域产生副作用而对设备造成影响。作用于主控保区域的计算机由工控机、单板机等组成，拓展性强，安全性高，设备维修管理便捷。与此同时，采煤人员还借助了高级的DSP、ARM系统，确保采煤安全。

2.2 远程通信与监控技术

采煤工作环境十分复杂，工作任务重，在恶劣的环境下采煤工作难以顺利进行，这就需要使用远程通信与监控技术。关于滚轮采煤机的通信功能最早产生于90年代末，当时主要使用的是高压动力载波法，从而可以使采煤机将信息快速准确的传输到巷道，使采煤工作更具安全性。但这种方式工作效率低，该技术在当时广泛运用于各种信号的采煤机中[3]。

例如：陕西省某矿工队在某矿区采煤中，主要使用MGD80 120- TBW型采煤机。在具体采煤中，滚筒采煤机配备有监督视频机。远程雷达探测机等相应设备，因为采煤时对信息需求非常多，所以，对通信性能要求也比较高。在工作中，主要使用高宽带光纤通信来传递信息。监控系统主要使用防爆计算机，借助TCP/IP 协议，及时掌握相应的数据信息，并有效处理摄像机中的影像信息，从而能够对采煤机工作状况进行全面监督和控制[4]。通过交换机等相关设备，将采煤机工作的情况传输到煤矿信息平台，与互联网相连，对井下采煤机工作情况进行有效监督。

2.3 故障诊断与早期预警技术

滚筒采煤机在采煤期间会出现一些故障问题，再加之采煤环境比较复杂，对故障预警技术的需求更加迫切。大功率的转动体系可能会对整个采煤机的运行情况带来影响，建筑相应检测手段来检测并预警转动体系存在的故障，以免发生意外而被迫停工[5]。目前，国外比较先进的采煤机已逐步开始对在线振动等检测系统进行全面配置和研究，利用历史样本和数据变化情况对机器设备零部件的损坏情况进行判断并预警。在保证地层通信技术性能强的前提下，可以将采煤机运行过程中涉及到的全部数据信息传输至地面监控计算机系统中，对设备运行状况进行全面分析和评价，并完成远程故障诊断。

3 采煤机控制技术发展方向

随着采煤机的日益成熟，在自动化、智能化等方面都取得了一定的发展成效，其总体特征和工业机器人特征基本符合。从一般采煤机向智能采煤机的发展，技术上必须要从全面感知、智能决策及执行等层面展开，包含：①加大对振动分、视频图像处理等各项技术的深入研究，并发展自动识别并进行自动调高的技术；②发展采煤机触觉等多感官技术，进一步强化对机器设备运行中出现的故障、干扰等异常情况的自动设别及处理技术水平；③进一步发展对传动系统运行情况的实时检测和监控预警技术；④借助人工智能等相关技术发展适用于机器设备的智能控制、自诊断技术等；⑤不断提高传感控制系统的安全稳定性。通过对各项技术的深入研究和探索，不断地提高滚筒采煤机的自动化与智能化水平，使其向采煤机器人的发展。

结语

总而言之，滚筒采煤机主要是通过信息的自动化传递、视频资料的记录等技术凸显其自动化和智能化性能。在机器设备发展中，必须要重视其视觉、触觉等方面技术的发展，不断地优化升级监控系统，确保信息能够及时准确传输，将采煤机的优势全面发挥出来。

参考文献

[1]陈子书，张舒扬，等.关于MGD80/120- TBW 型滚筒式采煤机在极薄煤层采煤中的具体运用[J].煤炭开采技术，2015（02）：129-135.

[2]翟新献，陈东海，郭红兵，等.关于硬顶软煤薄煤层滚筒采煤机设备配套研究[J].煤炭科学技术，2016（08）：321-326.

[3]吕文玉，周立军，等.关于国内外薄煤层开采技术和机器设备的现状及其发展应用[J].中国煤矿工业，2017（12）：236-245.

[4]李加林，李强，黎亮，等.薄煤層大倾角综采工作面采煤机关键技术应用研究[J].煤矿开采，2016（18）：225-236.

[5]徐亚军，王国法，刘卫华，等.基于滚筒采煤机薄煤层自动化开采技术分析研究[J].煤炭科学技术，2016（20）：228-235.

（作者单位：太重煤机有限公司）