滚筒采煤机自动化与智能化控制技术

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摘要：滚筒采煤机是由电动机、牵引装置以及相关附属零件组成，能够高效地进行煤层开采工作，为了进一步提高该设备的工作效率，使其更符合信息时代的使用性需求，本文将围绕滚筒采煤机自动化与智能化控制技术的发展及应用进行分析讨论，从而为相关研究领域提供有力的信息支持，以此提高煤矿行业的发展，增强企业的经济效益，促进其朝着自动化、智能化的方向高速发展。

关键词：煤矿行业；滚筒采煤机；自动化；智能化

随着我国对能源需求的不断提高，加大煤矿开采量已成为当前重要的发展手段。当前，许多开采企业已开始加大机械设备的引入与应用，利用其功率高、安全性强的特点，进行高效率的采集工作，但研发难度高、自动化水平低的问题仍未得到有效解决。为此，相关研发机构需尽快提升智能化与自动化控制技术的优化与更新，才能使开采行业紧跟时代发展趋势，提高产业经济利润。

1滚筒采煤机自动化与智能化控制技术应用研究

1.1监控通信技术的具体应用

监控通信技术是为了改善人员的工作环境，将施工人员从危险、有害的开采地点撤离，使其处在更安全、舒适的控制台完成地面调度、远程监控等工作。该技术的应用重点在于移动信号的传输，使相关操作指令能够通过互联网渠道进行及时的交互与通信。随着信息技术的不断发展与优化，当前滚筒采煤机的机载监视、数据探测及远程分析等功能都得到大幅度的提升与增强，相关通信宽带的数据传递量也由原本的100KBIT/S增长至30MBIT/S，甚至部分机载雷达扫描的数据传输量可达到60MBIT/S。但过高的数据载量也对控制技术的要求更严格，需要运用光导纤维作为信息传送的载体，并布置大量AP端口负责局域网的搭建。这种方法需要的经济开销较高，且维护不够便捷，进而导致信息通信技术的可靠性与适应性较低，因此，该控制技术在工作应用方面还有待加强。此外，滚筒采煤机内的巷道设备是采用TCP/IP网络安全协议实时获取控制台输出的视频数据，从而实现施工现场的全方面监控，并通过OPC服务器以及通信网关等装置将机械运行参数传输至整个煤矿局域网，以此达到异地远程监控的目的。

1.2机载控制技术的具体应用

机载控制技术是当前煤矿行业使用频率最高、智能化发展最快的应用技术，能够通过计算机程序完成滚筒采煤机的自动运行，并保证开采过程具有较高的安全性和可靠性。机载控制技术主要是以逻辑反馈作为工作原理，能够对滚筒采煤机的温度、压力、负荷等多个因素进行把控与调节，同时，还能自主收集信息数据，并将其制成人机交互界面传递给操作人员，从而方便其进行相关信息的分析与研究，并将此类数据以音源、视频等方式进行呈现，实现数据的可视化，优化控制精确性。在运用机载控制技术对滚筒采煤机的核心装置进行控制与保护时，主要是负责单板机以及工板机的调节，而随着大数据时代的到来，相关应用方式也逐渐将其变为集中控制的网络结构模式，使其具有高可靠性和强拓展能力的同时，也使后续的维修与保养更便捷化，能够通过模块下网络分布式结构进行操作的高度整合与统一，提高相关设备的工作效率。此外，机载系统在长时间的震荡、潮湿环境下工作会产生一系列的安全问题，在设计时需要采用专业化和定制化的元部件设计提升执行器与传感器的连接强度，以此保证其良好的使用效果，降低运行故障产生的可能性。

1.3网络通信技术在采煤机中的应用

网络通信技术应用是实现采煤机自动化远程控制的重要技术，之所以要实现远程控制，其目的在于确保操作人员可以始终处在安全和清洁的环境，而采煤机可以将全部信息传递给地面。以艾柯夫采煤机自动化远程控制系统为例，该远程系统以摄像头、远程控制端头站、采煤机和配套软件为基础，使端头之间的数据传输和端头站与地面之间的数据传输成为可能。为充分利用网络通信技术，艾柯夫远程控制的接口装置众多，主要包括光纤接口、PLM、CS红盒调制解调器等，其中，光纤接口具有数据传输快、容量大和传输距离远的优势；PLM的优势为无须单独设置电缆，不易损坏，存在易受干扰和速度慢于光纤的不足；CS红盒调制解调器的优点为数据传输稳定，仅需一根数据线，不易受到干扰，存在的缺点为数据传输慢。三种接口的使用，在最大限度上保证了滚筒采煤机自动化与智能化控制的稳定性。

1.4协同自动化技术的具体应用

协同自动化技术要求液压支架、运输系统能够自动运行，并且输送机、滚筒采煤机能够高效配合，相互协调，准确按照相关操作指令完成对应工作。该控制技术是采用编码器位置检测或红外线发射器进行实时定位，将滚筒采煤机的行走路线和速度数值传送至控制系统，从而实现自动跟机的推移和输送机的移架，并在此基础上记录相关设备的状态和速度信息，进行实际标准值的校检与分析，完成精准调节。当滚筒采煤机能够完成自主化运行后，还要对系统的负荷状态进行控制，尽可能提高其生产能力，加强煤矿的采集量。在调节时，需要按照满载、过载、空载等不同状态依次进行参数修改，当负荷过低时，通过调节滚筒采煤机的斜率来提升设备的运行速度，当负荷偏高时则降低其运行速度，避免出现运输系统压死的状况。以艾柯夫采煤机自动化远程控制系统为例，该系统可以使滚筒采煤机之间相互协调和配合，开启采煤机自身的自动化操作步骤如下：（1）设置相关的工作面参数。（2）将自动化打开，在初次使用时，为确保安全，需要关闭牵引自动化，在对牵引位移数据进行明确后，查看状态表中所编辑各项参数数据是否与实际所需数据相吻合，等到观察完毕后，方能将自动化牵引功能开启。

2滚筒采煤机自动化与智能化控制技术发展分析

2.1发展现状

国外对滚筒采煤机自动化与智能化控制技术的研究一直领先我国，在部分欧洲国家已经将在线振动监测、机载视频监视、智能化保护等功能完全实现，并确保设备能够支持高精度的采高控制以及三维定位导航控制，而在应用方面，也将相关自动化技术运用在矿井开采中，实现了整个工作面长期持续自动化运行的要求，将原本需要20～30人才能完成的工作量，削减至只需4～6人即可完成。随着我国煤炭行业的高速发展，技术研发资金的大量投入，国内相关自动化控制技术也得到了飞速提高，目前，我国已能够完全实现巷道远程集中监视与操作控制功能，并能够将记忆截割技术运用在智能化滚动采煤机中，并且对于设备的适用性、可靠性也更加重视，大幅加强了相关细节设计，使产品的可靠性与安全性都得到显著提升。

2.2发展方向

滚筒采煤机在机电一体化、智能化与自动化方向不断发展与优化，已经初步符合工业机器人的特征，能够完成自动控制、重新编程等多项智能化任务。其未来的发展方向基本可分为以下几点：（1）提高振动分析、视频图像分析的技术手段，将煤岩层的自动识别功能完全融入滚筒采煤机的自动调高系统中，从而达到自动化运行的要求；（2）大力推动设备视觉、触觉等技术的开发与创新，使开采装置能够对行进间发现的障碍与干涉进行智能化处理，规避意外风险的产生；（3）要不断提升传感器与执行系统的安全性和可维护性，提高设计过程的科学性与合理性，从而降低后续加工、加固等环节的工作难度，保证相关产品的安全性；（4）运用人工智能技术提升滚筒采煤机的自适应控制功能和自我诊断技术，以此提高故障检测的效率。未来智能化功能的旧型号采煤机会通过加装智能传感设备的方式，使智能化控制目标达成，以适应现阶段煤矿生产的智能化升级要求，在查阅文献资料后得知，自引进采煤机之日起，采煤机已经更新了三代，第一代为艾柯夫SL500采煤机，其主脑为MICOS，同时也是主处理器，而辅助处理器则由智能模块A2实现，采用的通讯接口系统为RS485。实现电控的方式为继电器，具有非常复杂的控制和保护电路。第二代采煤机对主机IPC和现场总线进行了使用，借助PLC使电控成为可能。相较第一代采煤机，第二代采煤机无疑更加先进。第三代采煤机与第二代采煤机相比，虽然主处理器相同，但接口电路却变为CAN模块，执行元件为EPU单元和控制器，故功能较为丰富。总之，对于未实现智能化功能的旧型号采煤机，可以利用智能传感设备的加装，对其进行智能化改造，从而实现智能化控制的目的。并且，国内智能化传感设备的发展愈加成熟，建议相关企业予以应用。

3结语

综上所述，通过分析当前滚筒采煤机自动化与智能化中的监控通信、机载控制、走控截割、故障报警、协同自动化等控制技术，并对其发展现状与未来的发展方向进行研究讨论，从而使相关操作人员能够更好地运用滚筒采煤机，提高开采工作的质量和效率，降低人力、物力、财力的使用和支出，以此达到安全生产、提高企业经济效益的目的。

参考文献：

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[2]孙博.基于应变传感器的滚筒采煤机调速自动控制系统设计[J].自动化与仪器仪表,2021(05):168-171.

[3]刘彬彬.滚筒位置参数及摇臂厚度对装煤性能的影响研究[J].机械管理开发,2021,36(04):122-123+224.

作者:刘重阳 单位:陕煤集团神南产业发展有限公司