摘要：隨著工業(yè)自動(dòng)化與信息技術(shù)的飛速發(fā)展，礦山機(jī)電系統(tǒng)越來(lái)越多地采用了智能控制技術(shù)。引入智能控制技術(shù)后，礦山機(jī)電系統(tǒng)作業(yè)效率顯著提高，系統(tǒng)安全性得到加強(qiáng)，設(shè)備壽命得到有效延長(zhǎng)。礦山機(jī)械設(shè)備控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)智能化向更高層次自動(dòng)化方向發(fā)展，達(dá)到作業(yè)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控與優(yōu)化調(diào)度。礦山電氣系統(tǒng)智能化又注重能量高效利用與電氣安全問(wèn)題，礦山液壓系統(tǒng)智能化又注重精確控制與故障預(yù)防。礦山監(jiān)控系統(tǒng)智能化通過(guò)集成先進(jìn)傳感器與數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)礦山生產(chǎn)進(jìn)行綜合信息支持與決策輔助。通過(guò)對(duì)智能控制技術(shù)應(yīng)用于礦山機(jī)電系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展進(jìn)行展望，以期為這一領(lǐng)域技術(shù)的更新和創(chuàng)新提供理論參考及應(yīng)用指南。

關(guān)鍵詞：礦山機(jī)電系統(tǒng)智能控制技術(shù)自動(dòng)化系統(tǒng)安全性設(shè)備維護(hù)

ResearchontheApplicationofIntelligentControlTechnologyintheMiningElectromechanicalSystem

XUEWeibingZHANGRui

YongshengCoalMine，ShandongWeishanhuMining（Group）Co.，Ltd.，Jining，ShandongProvince，272000China

Abstract：Withtherapiddevelopmentofindustrialautomationandinformationtechnology，intelligentcontroltechnologyisbeingincreasinglyusedintheminingelectromechanicalsystem.Aftertheintroductionofintelligentcontroltechnology，theoperationefficiencyoftheminingelectromechanicalsystemhasbeensignificantlyimproved，thesecurityofthesystemhasbeenstrengthened，andtheservicelifeofequipmenthasbeeneffectivelyextended.Theminingmechanicalequipmentcontrolsystemisdevelopingtowardsahigherlevelofautomationthroughintelligence，achievingthereal-timemonitoringandoptimalschedulingoftheoperationprocess.Theintelligenceoftheminingelectricalsystemfocusesonefficientenergyutilizationandelectricalsafetyissues，theintelligenceofthemininghydraulicsystememphasizesprecisecontrolandfaultprevention，andtheintelligenceoftheminingmonitoringsystemintegratesadvancedsensorsanddataanalysistechnologiestoprovidecomprehensiveinformationsupportanddecision-makingassistanceformineproduction.Thisstudylooksforwardtothefuturedevelopmentoftheapplicationofintelligentcontroltechnologytotheminingelectromechanicalsystem，withaviewtoprovidingtheoreticalreferenceandapplicationguidancefortechnologicalupdateandinnovationinthisfield.

KeyWords：Miningelectromechanicalsystem;Intelligentcontroltechnology;Automation;Systemsecurity;Equipmentmaintenance

礦業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，礦山機(jī)電系統(tǒng)在礦業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中起著舉足輕重的作用。在智能技術(shù)不斷發(fā)展的今天，將其運(yùn)用到礦山機(jī)電系統(tǒng)當(dāng)中是有趨勢(shì)的，這不僅是因?yàn)槟軌蝻@著提升生產(chǎn)效率、降低能耗，更重要的是能夠在確保作業(yè)安全、延長(zhǎng)設(shè)備壽命等方面表現(xiàn)出特有的優(yōu)勢(shì)。本文以礦山機(jī)電系統(tǒng)智能控制技術(shù)應(yīng)用為重點(diǎn)，對(duì)智能化技術(shù)增強(qiáng)系統(tǒng)性能的具體方法進(jìn)行剖析，探究其對(duì)不同子系統(tǒng)的實(shí)施模式及收益。

1礦山機(jī)電系統(tǒng)中智能控制技術(shù)的重要性

1.1提高礦山機(jī)電系統(tǒng)的效率

礦山機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中效率是評(píng)價(jià)系統(tǒng)工作好壞的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。智能控制技術(shù)將先進(jìn)傳感器、控制算法與通信網(wǎng)絡(luò)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，可以對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與調(diào)節(jié)，確保礦山機(jī)械處于最優(yōu)工作點(diǎn)。例如：智能調(diào)速系統(tǒng)可以根據(jù)負(fù)載變化來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備的工作速度以降低不必要的能耗。另外，該智能控制系統(tǒng)還可以對(duì)裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)可能發(fā)生的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)和提前維修，以縮短意外停機(jī)時(shí)間和提高裝置有效運(yùn)行時(shí)間。智能控制技術(shù)也能使礦山機(jī)電系統(tǒng)協(xié)同工作并對(duì)生產(chǎn)全過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化[1]。通過(guò)多設(shè)備協(xié)調(diào)控制既能提高單機(jī)設(shè)備效率，又能促進(jìn)整條生產(chǎn)線效率。以輸送系統(tǒng)為例，智能控制技術(shù)可以根據(jù)實(shí)際的運(yùn)輸需求對(duì)皮帶的速度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，降低了能量的浪費(fèi)，提高了整體輸送的效率。

1.2提升礦山機(jī)電系統(tǒng)的安全性

礦山環(huán)境復(fù)雜，危險(xiǎn)性大，要求機(jī)電系統(tǒng)要有極高安全性。智能控制技術(shù)的運(yùn)用，極大增強(qiáng)了礦山機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性能。該智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，通過(guò)自動(dòng)調(diào)整或報(bào)警等方式防止可能發(fā)生的意外。例如：智能傳感器能夠監(jiān)測(cè)設(shè)備的振動(dòng)、溫度升高和其他信號(hào)，而這通常預(yù)示著設(shè)備故障。智能控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行及時(shí)處理，可以防止故障發(fā)生和確保作業(yè)人員安全。另外，該智能控制技術(shù)能夠在應(yīng)急時(shí)自動(dòng)完成安全程序的運(yùn)行，例如：自動(dòng)切斷電源和啟動(dòng)應(yīng)急備用系統(tǒng)，使事故造成的危害降到最低。在一些高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)如爆破作業(yè)時(shí)，智能控制技術(shù)可以保證所有步驟都嚴(yán)格按預(yù)定程序執(zhí)行，降低人為錯(cuò)誤發(fā)生的概率。在智能控制系統(tǒng)中，還有一個(gè)重要的安全功能，那就是對(duì)周?chē)h(huán)境進(jìn)行監(jiān)控[2]。礦山作業(yè)過(guò)程中存在有害氣體、粉塵等危害作業(yè)人員的潛在危害，智能控制系統(tǒng)可對(duì)這些有害因素進(jìn)行濃度監(jiān)測(cè)，在其到達(dá)危險(xiǎn)水平之前進(jìn)行報(bào)警，以保證及時(shí)疏散和保護(hù)人員的安全。

1.3延長(zhǎng)礦山機(jī)電系統(tǒng)的使用壽命

傳統(tǒng)礦山機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中常出現(xiàn)監(jiān)控盲點(diǎn)使設(shè)備處于超負(fù)荷或者不正常的工作狀態(tài)，這就加快了設(shè)備的老化速度，縮短了設(shè)備的使用年限。智能控制系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理可以對(duì)設(shè)備的故障進(jìn)行有效預(yù)測(cè)并達(dá)到預(yù)防性維護(hù)的目的。例如：通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)械振動(dòng)、溫度和聲音等重要參數(shù)，智能系統(tǒng)就能在出現(xiàn)異常狀況前提醒操作人員注意，也能自動(dòng)調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以避免對(duì)設(shè)備造成不應(yīng)有的傷害。另外，該智能控制系統(tǒng)還通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化來(lái)保證機(jī)電設(shè)備處于最優(yōu)的運(yùn)行狀態(tài)。這樣在提高能效的同時(shí)還能降低機(jī)械磨損和推遲材料疲勞以延長(zhǎng)設(shè)備壽命[3]。在礦山的機(jī)電系統(tǒng)中，一些關(guān)鍵設(shè)備的故障或損壞可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)線的停工，因此，利用智能控制技術(shù)保持設(shè)備的良好狀態(tài)對(duì)于確保連續(xù)生產(chǎn)和減少停工時(shí)間是非常重要的。智能控制技術(shù)也可以促使資源得到高效使用，降低浪費(fèi)。以智能潤(rùn)滑系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)能夠根據(jù)設(shè)備實(shí)際工作情況來(lái)調(diào)節(jié)潤(rùn)滑油供給量以避免潤(rùn)滑過(guò)多或者不足，這樣既能保護(hù)設(shè)備不被過(guò)多磨損又能降低潤(rùn)滑油消耗量。

2礦山機(jī)電系統(tǒng)中智能控制技術(shù)的應(yīng)用

2.1礦山機(jī)械設(shè)備控制系統(tǒng)的智能化

在人工智能與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展背景下，礦山機(jī)械設(shè)備控制系統(tǒng)進(jìn)入智能化新紀(jì)元。智能化控制系統(tǒng)核心是能對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集與分析，然后自主決策與控制。就礦山機(jī)械設(shè)備而言，智能控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用大大提高了操作的安全性、效率和設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。具體地說(shuō)，智能控制系統(tǒng)應(yīng)用于礦山機(jī)械包括但不僅僅局限于對(duì)挖掘機(jī)、運(yùn)輸車(chē)輛和破碎機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并通過(guò)先進(jìn)的算法對(duì)作業(yè)周期進(jìn)行優(yōu)化以縮短非生產(chǎn)時(shí)間。傳感器和執(zhí)行器的多樣化安裝方式確保了系統(tǒng)能夠?qū)Νh(huán)境和設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)變化，例如：負(fù)載的波動(dòng)和溫度的變化，進(jìn)行智能調(diào)整，以維持最優(yōu)的工作表現(xiàn)。另外，該智能控制系統(tǒng)還能通過(guò)預(yù)測(cè)性維護(hù)防止故障，并通過(guò)對(duì)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，該系統(tǒng)能確定可能出現(xiàn)的故障征兆，事先修復(fù)，以免突發(fā)性故障給生產(chǎn)帶來(lái)影響。智能控制也改善作業(yè)人員工作環(huán)境、降低工作強(qiáng)度[4]。通過(guò)自動(dòng)化控制使礦山作業(yè)人員能夠在更加安全的條件下對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控操作，降低對(duì)惡劣作業(yè)環(huán)境產(chǎn)生直接暴露。另外，該智能系統(tǒng)還能給出操作建議及優(yōu)化策略以幫助操作人員進(jìn)行更準(zhǔn)確的操作決策。

2.2礦山電氣系統(tǒng)的智能化

礦山電氣系統(tǒng)智能化又是礦山高效、安全運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵要素。就智能化電氣系統(tǒng)而言，整合后的軟硬件可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電能質(zhì)量方面存在的問(wèn)題，確保供電系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。智能電氣系統(tǒng)可以對(duì)電力分配進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，針對(duì)礦山中不同地區(qū)、不同設(shè)備對(duì)電能的需求進(jìn)行合理配置供電，實(shí)現(xiàn)用電最優(yōu)化，減少能源消耗。例如：通過(guò)智能調(diào)度能夠保證在耗能較小的時(shí)間段內(nèi)完成高耗能礦山加工作業(yè)從而降低運(yùn)營(yíng)成本。另外，該智能化電氣系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障診斷與處理，在系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)能迅速定位出問(wèn)題的根源，自動(dòng)或者遠(yuǎn)程地引導(dǎo)維修人員處理故障，縮短故障停機(jī)的時(shí)間，促進(jìn)生產(chǎn)的連續(xù)性。智能化電氣系統(tǒng)中也包含了能源消耗分析和優(yōu)化。該系統(tǒng)可以采集各種能耗數(shù)據(jù)并通過(guò)大數(shù)據(jù)分析確定潛在的節(jié)能減排機(jī)遇，然后通過(guò)操作模式的調(diào)整和工藝流程的完善來(lái)達(dá)到綠色、高效生產(chǎn)的目的。另外，智能化電氣系統(tǒng)能夠支撐礦山可持續(xù)發(fā)展，利用智能電網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)可再生能源例如風(fēng)能和太陽(yáng)能的有效利用，對(duì)促進(jìn)礦業(yè)走向綠色、環(huán)保有著十分重要的意義。

2.3礦山液壓系統(tǒng)的智能化

智能化液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)高效能轉(zhuǎn)換、精準(zhǔn)動(dòng)力控制及故障自診斷等功能，大大提高礦山作業(yè)自動(dòng)化水平及裝備可靠性。通過(guò)先進(jìn)傳感器技術(shù)的引進(jìn)，智能化液壓系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控油壓、流量和溫度等重要參數(shù)，保證液壓系統(tǒng)處于最佳工作狀態(tài)。智能化液壓系統(tǒng)也采用數(shù)據(jù)分析與機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)液壓作動(dòng)器響應(yīng)特性與能量分配策略進(jìn)行了持續(xù)優(yōu)化。通過(guò)液壓泵輸出及閥門(mén)開(kāi)度的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，該系統(tǒng)能夠達(dá)到精確控制作業(yè)力度，使其在確保挖掘精度前提下減少能耗[5]。另外，智能化系統(tǒng)預(yù)測(cè)性維護(hù)功能可以通過(guò)對(duì)液壓油品質(zhì)及系統(tǒng)壓力波動(dòng)情況進(jìn)行分析，對(duì)可能發(fā)生故障進(jìn)行提前預(yù)測(cè)與辨識(shí)，以縮短意外停機(jī)時(shí)間并確保生產(chǎn)連續(xù)性與安全性。智能化液壓系統(tǒng)具有自我學(xué)習(xí)、適應(yīng)環(huán)境等功能，可針對(duì)不同作業(yè)條件進(jìn)行控制策略的自動(dòng)調(diào)節(jié)，例如：當(dāng)巖石硬度或挖掘深度不同時(shí)，該系統(tǒng)可以對(duì)強(qiáng)度、速度等參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)。通過(guò)自適應(yīng)調(diào)整，在保證礦山作業(yè)高效性的同時(shí)，還能減少對(duì)作業(yè)人員技巧的依賴性，使作業(yè)更簡(jiǎn)單、更直觀。

2.4礦山監(jiān)控系統(tǒng)的智能化

智能監(jiān)控系統(tǒng)核心是將先進(jìn)的視頻分析、數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù)融合在一起，提供礦山全方位運(yùn)營(yíng)監(jiān)控能力。該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)礦區(qū)布設(shè)高清攝像頭及各種傳感器，可以對(duì)礦山生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，其中包括對(duì)人員位置、設(shè)備狀態(tài)及環(huán)境條件信息的監(jiān)控。智能監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)大數(shù)據(jù)與人工智能算法相結(jié)合，能夠?qū)ΡO(jiān)控畫(huà)面進(jìn)行自動(dòng)解析，確定可能存在的安全隱患如非法入侵、作業(yè)人員不按照規(guī)定作業(yè)等。同時(shí)，該系統(tǒng)還可以對(duì)作業(yè)過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)記錄與分析，為作業(yè)效率的分析與優(yōu)化提供了基礎(chǔ)。借助深度學(xué)習(xí)技術(shù)可以使監(jiān)控系統(tǒng)持續(xù)提高識(shí)別與預(yù)測(cè)精度，從而為礦山安全生產(chǎn)工作提供有力技術(shù)支撐。環(huán)境監(jiān)測(cè)中，智能監(jiān)控系統(tǒng)也能夠?qū)諝赓|(zhì)量、塵埃濃度以及有害氣體泄漏的環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，保證作業(yè)環(huán)境達(dá)到健康安全的標(biāo)準(zhǔn)。與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，該監(jiān)控系統(tǒng)也可以對(duì)通風(fēng)和排水進(jìn)行遙控，自動(dòng)調(diào)整環(huán)境條件。

3結(jié)語(yǔ)

將智能控制技術(shù)融入現(xiàn)代礦山機(jī)電系統(tǒng)已經(jīng)成為礦山產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展的重點(diǎn)動(dòng)力。在科技不斷進(jìn)步的背景下，礦山機(jī)電系統(tǒng)智能化會(huì)進(jìn)一步優(yōu)化作業(yè)流程，提高生產(chǎn)安全性，減少運(yùn)維成本，為礦山企業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供有力技術(shù)支持。今后研究重點(diǎn)應(yīng)該放在智能控制技術(shù)深入集成及創(chuàng)新應(yīng)用上，實(shí)現(xiàn)礦山機(jī)電系統(tǒng)整體智能化及高效運(yùn)行。

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