智能控制技术在煤矿机电设备中的应用

赵东

关键词： 智能控制技术 煤矿机电设备 应用 故障控制

中图分类号： TD63 文献标识码： A 文章编号： 1672-3791（2023）15-0166-04

我国是一个煤矿大国，近年来，随着我国煤矿开采面积的不断增加，开采难度也不断加大。为了提高煤炭资源的开采质量与效率，煤炭企业要积极应用智能控制技术等新型技术理念。通过智能控制技术的应用，企业还能够有效控制煤矿机电设备的运行安全风险，减少设备的运行故障，对煤矿企业的长远与健康发展有着重要意义。

1 智能控制技术概述

近年来，我国智能化领域得到了迅速的发展，智能化控制技术在煤矿生产领域中的应用范围也越来越广。将智能化控制技术应用在煤矿机电设备运行过程中，对各类信息的处理和反馈效率均得到了有效提升，为各项决策的制定提供了详细、可靠的数据。应用智能化控制技术的过程中，在应用一些复杂性较高的设备控制系统时，可以全面控制设备的全局工作，故其也具备容错能力强的优点。不仅如此，在实际应用智能化控制技术的过程中，可综合应用包括开闭环的控制、定性或定量决策。智能控制技术在煤矿机电设备的智能化控制过程中，其自我修复与自我补偿或自我决策和判断能力均较好[1]。

2 智能控制技术在煤矿机电设备中的应用优势

2.1 促进机电设备整体运行效率的提高

近年来，我国智能控制技术得到了非常迅速的发展，智能化控制技术在煤矿机电设备中的应用，更有助于进一步完善机电设备自我驱动系统，以保证各项较为复杂的机电控制任务可以快速完成。相较传统的设备控制技术，该项技术的研究和应用，呈现出多学科交叉控制、信息化、制动控制的特点。通过智能化控制技术的应用，可以通过模块化的方式，进一步完善和优化设备的基本运行状态，并且保证各机电设备的有序运行。群控系统与设计的有效融合，可以实现对各煤矿机电设备操作流程的优化与完善，通过统一性的操作标准，开展各项机电设备控制工作，提升机电设备自身整体运行性能。

通过对机电设备的操作流程进行统一规范管理的方式，可有效减少机电设备的操作时间，进一步提升工作效率。此外，在智能控制技术应用过程中，能够满足煤矿企业在生产过程中的多控制、多轴加工的实际需求，减少以往人工操作模式中的工作量，对煤矿机电施工质量跟施工效率的提高有着重要价值[2]。

2.2 有效提升煤炭资源的开采效率

传统的煤矿采掘技术实践过程中，主要以人工操作为主。鉴于煤矿开采环境本身体现出来的恶劣性、复杂性的特点，实际煤矿开采工作中依然风险重重，采掘效率低，且容易造成人力资源浪费，与此同时还没有办法保障煤矿资源的生产稳定性。在煤矿机电设备中应用智能化控制技术，能够有效减少在机电设备控制过程中所产生的人力消耗，让煤矿企业大量的人工资源得到解放，从而满足机械设备采掘工作的实际开展需求。此外，随着采掘程度的不断加深，对煤炭资源的浪费问题，应用智能化控制技术也能够起到良好的控制效果，这样可以为煤炭资源的开采工作流程起到良好的优化效果，也能够更好地满足国家能源结构的整合工作需求，对煤炭资源整体开采效率的提升也有着积极意义。

2.3 降低煤炭开采过程中的安全风险

在进行煤炭资源的开采过程中，很容易出现安全问题。在整个开采过程中，要求各工作人员能够严格遵循相关技术规范进行作业，这样才能够保障煤矿机电设备的正常运行，在保障煤矿资源安全生产基础上，将安全风险尽可能地降到最低。所以，煤矿行业生产应该把安全放在第一位。智能化控制技术在煤矿生产机电设备当中的应用，可以灵活掌握设备的实时运行状况，对煤炭开采环节中的安全风险隐患起到良好的控制效果，保障煤矿生产工作的安全有序开展。较之以往传统的人工設备实操模式，智能化控制技术的实践应用更有助于各种煤矿机电设备动态化运行管控的实现，并且可以在出现安全问题或发现安全隐患的第一时间进行应对处理。这样能够确保煤矿开采工作中的各机电设备都处于良好的运行状态中，从而提高整个煤矿生产环节的安全性，杜绝相关安全事故的发生[3]。

3 智能控制技术在煤矿机电设备中的实践应用

3.1 智能控制技术的功能与应用

近年来，我国的计算机技术不断发展，为智能控制技术的应用提供了良好的技术支撑。作为一门有着独立性的交叉性综合学科，智能控制技术在煤矿机电设备控制等多个领域中均获得了良好的应用效果，对于煤矿机电设备整体运行性能与运行质量的提升也有着积极意义，同时带动了我国煤矿机电领域的快速发展。在煤矿机电管理实践中，应用智能控制技术具备以下几个方面的优势。

（1）近年来，我国很多煤矿企业将自动化技术应用到煤矿生产领域之中，很多煤矿设备也都实现了半自动化控制或者自动化控制，有利于提高施工过程的精确度和准确度。另外，应用智能化控制技术，有助于煤矿工作流程的简化，且可以一定程度上降低人工操作的工作强度，保障煤矿企业的整体生产效益。例如：煤矿企业液压支架电液系统中应用智能化控制技术，实操当中可直接于操作支架中输入有关程序，随后通过相关控制软件实现液压支架电液系统的自动化控制工作。

（2）煤矿企业在煤矿机电设备自动报警系统中加入在线监控系统的应用，以做到监管整体操作流程和设备的实时运行状况。这样能够对煤矿机电设备在运行期间得到全面实施的监控，在各生产系统出现了运行故障之后，系统可以做到自动报警，之后再交由相关技术人员及时查找并解决相关故障，有效维护机电设备，对于机电设备运行时间的延长也有着重要意义。

（3）在运输机设备之中通过智能化控制技术的应用，可结合PLC 控制系统应用变频技术，控制机电设备的电量在305 kW·h，有利于整体性生产效率的提升。此外，通过远程遥控与编程技术的应用，也可以实现对运输机设备运行状态的有效控制，还可以实现对各种设备的无人化操作，对煤矿运行质量、运行效率的提高有着重要价值[4]。

3.2 智能控制技术在采煤机中的应用

在进入测试环节之前，技术人员要对相关数据做好收集与整理工作，对仿真系统性能的操作有更加深刻的了解，确保智能控制技术在采煤机的应用效果进一步提高。智能化控制技术在煤矿机电设备运行过程中的应用，有助于进一步提升测试系统的先进性能，且同时还能有效提升设备的数据处理能力，从而进一步提升系统测试结果的精准性。除此之外，通过智能控制技术的应用，能够对被监测对象负载与运行环境进行实验模拟。

整个测试过程主要由自动测试阶段、手动阶段与外围设备等几个部分组成。在此过程中，手动阶段以人工方式为主，要做好相应的数据收集和处理工作。自动检测阶段须应用各类智能化检测系统，以完成对各项数据的实时整理和分析，并且积极判断出智能化控制系统的应用质量。最后一步要借助并应用外围设备，以往的人工测试方法转变为辅助性测试方法。例如：使用计算机测试软件进一步提高对速度和结构的测试范围。再如：在液压泵实验中，需要在实际运行过程中明确驱动转矩传感器的实时运行状况，以便达到有效检测原件的有效性的目的，及时查看各种参数和指标。另外，借助检测分析相关实验数据，也能够在结合相应分析结果基础上，进行优化与调整工作，进一步提升整体性工作质量和工作效率[5]。

3.3 智能控制技术在挖掘与监控设备中的应用

由于煤矿地质条件的复杂性，煤矿井下作业往往处于极为恶劣的工作环境中，存在比较多的安全隐患。将智能化控制技术应用于煤矿机电设备中，并应用与之对应的管理系统，同时提升井下通信和相关工作人员的定位跟踪功能，有助于提高整体煤矿生产过程的安全性。例如：应用智能化牵引采煤机，当施工过程中遇到持续下坡的地质环境时，可以由智能控制系统自动发电进行制动，有助于成功地解决下滑问题。当煤层的倾斜度达到40°～50°時，牵引效果最佳。当遇到较为复杂的开采地质环境时，同样可采取电牵引采煤机的方法，除了提升井下作业的安全性，还能提高煤矿的整体开采质量与效率。

通过将智能控制技术应用到煤矿机电设备中，可有效地解决井下作业中存在的安全隐患和效率低下等问题，推动煤矿的智能化发展，为煤炭行业的转型升级提供技术支撑。

在具体开采过程中，通过智能控制技术的应用，一方面，能够实现对各项生产工作的实时监控，指挥相关工作人员更好地完成各项工作；另一方面，也可以实现对相关工作人员的精准定位，在安全事故发生的第一时间内及时进行定位处理，结合具体情况制定有针对性的解决措施，促进安全救援效率得到进一步提高[6]。

3.4 智能控制技术在通风设备中的应用

智能控制技术在煤矿机电设备中的应用，可以提升通风系统的运行安全性能与可靠性能，使通风系统处于良好的运行状态，便于后续工作开展。

首先，使用煤矿通风系统可以迅速排除有毒气体，为工作人员供氧，以保障各项生产工作的安全有序开展。将智能化控制技术应用到煤矿通风设备中，可以优化风机运行，自动化地管理送风量和控制系统，根据实时测得的有害气体的浓度，适时、适当地对送风量进行自动调整，从而完成对送风量的自动调节，在煤矿企业内部营造出良好的生产环境。

其次，较之于传统的人工控制模式，智能控制技术的应用可以让煤矿作业人员对地下环境的反应变得更加迅速，对通风系统自身运行安全性的提高也有着重要的价值。

再次，通过智能化技术的应用，可以实现通风设备中电能损耗与送风损失量的有效控制，确保各机电设备始终处于良好的运行状态，从而满足煤矿通风设备的实际运行需求。

最后，通过智能化技术的应用，可以实现对各通风设备运行全过程的自动化管理与控制，可有效降低相关工作者的工作强度，防止因人工操作而导致一些失误。

如前文所述，应用智能化控制技术，可以让通风系统作用充分发挥出来，将煤矿生产中的有毒物质及时排出，以此避免环境因素对工作人员生命健康与安全所造成的威胁，保障各项安全生产活动的有序进行[7]。目前，在智能化技术的支持下，通风防灭火技术大致分为以下3 种类型。

第一，采空区智能化注氮防灭火技术。在运用采空区注氮防灭火技术的过程中，首先要创建独立的井下注氮硐室，配置2 套制氮机，其中一个是主用设备，另一个则用以备用；与此同时，需要使用无缝钢管来改善设备通风效果。在埋管作业中，需要一直敷到头巷采空区的氧化自燃带中，这样可以采用间歇式方法为工作面采空区输送氮气，以免采空区的遗煤发生自燃。

第二，采用阻燃物质的智能化通风防灭火技术。该技术通过智能化与自动化程序来发挥阻燃物质的功能。在具体应用中，为容易发生火灾的区域自动投入具备阻燃功能的物质，注意应根据实际情况界定阻燃物质的数量。一般情况下，在通风灭火工作中使用的阻燃物质主要包括页岩泥浆、黄泥浆、硅胶和无机盐等物质，这些物质的阻燃效果颇为良好。需要注意的是，阻燃材料只适合适用于区域面积和火情较小的情况，如果火势和区域面积很大，就无法只依靠阻燃物质来灭火。

第三，均压通风防灭火技术。该技术有智能化支撑，应用效果良好，流程简洁，能够自动调节风门，实施风机调压，从而使漏风范围内的压力分布状况发生改变。在采煤过程中，随着漏风压差的持续递减，漏风比会降低，产生均压通风，使井下通风效果得以改善，熄灭火源，避免煤炭出现自燃问题。

3.5 智能控制技术在矿井提升设备中的应用

在煤炭开采工作中，矿井提升设备作为其中非常重要的设备类型，其运行质量直接影响到煤矿开采工作的安全性与可靠性。煤矿开采当中，由于矿井本身条件复杂且惯性大、速度快的缘故，所以实际开采工作中，还需要做好提升机的运行管理工作，确保提升机处于良好的运行状态中，此同样被作为保证矿井安全的有效途径[8]。当前，在矿井生产布控工作中，矿井系统维管工作的效果并不理想。应用智能化控制手段，有助于提升机电设备运行的安全性和稳定性，通过智能化技术的应用，可以实现对设备自身情况的自查，对矿井提升设备在运行中存在的故障问题及时进行优化处理。在出现严重运行情况时，也能够通过智能化技术及时分析故障原因并进行处理，使提升机始终处于良好的运行状态之中。除此之外，应用智能化控制技术还能有效提升实操流程的便捷性，帮助工作技术人员缓解工作压力，保障矿井提升设备始终处于良好运行状态[9]。

4 结语

综上所述，在煤矿机电设备发展过程中，通过智能化控制技术的应用，可以促进工作质量和效率的进一步提升，还能够对以往煤矿生产中的安全问题及时进行处理，保障机电设备的整体运行质量。因此，我国煤矿企业要加强智能化技术在煤矿机电设备中的应用质量，助力煤矿企业智能化控制工作稳步开展，有助于推动煤矿生产企业的可持续发展。