我國煤炭工業(yè)通過幾十年的發(fā)展，到目前已形成了年產(chǎn)近40億噸的生產(chǎn)規(guī)模，成為我國國民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)需求的主要能源之一，一次能源消耗占比65%。近年來，國家對(duì)現(xiàn)代化煤礦安全生產(chǎn)、智能管理決策提出了更新更高的要求，加強(qiáng)信息化、智能化建設(shè)已經(jīng)逐步成為煤炭企業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，智能/智慧礦山建設(shè)已經(jīng)在我國煤炭工業(yè)得到高度共識(shí)。煤礦智能化是將人工智能、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、機(jī)器人、智能裝備等與現(xiàn)代煤炭開發(fā)利用深度融合，形成全面感知、實(shí)時(shí)互聯(lián)、分析決策、自主學(xué)習(xí)、動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)、協(xié)同控制的智能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)煤礦開拓、采掘(剝)、運(yùn)輸、通風(fēng)、洗選、安全保障、經(jīng)營管理等過程的智能化運(yùn)行。智能化技術(shù)的應(yīng)用不僅提升了煤礦開采的效率和安全性，而且極大地改善了井下開采環(huán)境，加強(qiáng)了對(duì)機(jī)電設(shè)備的在線監(jiān)控，它的技術(shù)特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)對(duì)煤礦安全生產(chǎn)有著重要的意義，本文主要分析智能化技術(shù)在煤礦機(jī)電一體化系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)。

一、研究背景和目的

煤炭作為我國能源領(lǐng)域的重要化工原料，隨著工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大和生產(chǎn)過程的復(fù)雜化，煤礦井下環(huán)境多樣化，在機(jī)電運(yùn)輸中，傳統(tǒng)的機(jī)械控制方法耗費(fèi)大量的人力物力，已無法滿足煤礦生產(chǎn)的需求，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電運(yùn)輸設(shè)備也越來越多樣化，將智能化技術(shù)融入到機(jī)電一體化系統(tǒng)中，可以大大提高機(jī)電的可靠性、運(yùn)輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

1、煤礦機(jī)電一體化系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

機(jī)電一體化是由機(jī)械設(shè)備和電子技術(shù)緊密結(jié)合的一門技術(shù)，它旨在通過集成電子、機(jī)械、信息、處理和控制技術(shù)，創(chuàng)造出更強(qiáng)大、性能更高效、操作更便捷的現(xiàn)代化裝備，確保了煤礦煤炭生產(chǎn)能夠高效且安全地進(jìn)行。機(jī)電一體化的技術(shù)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在綜合性、廣泛應(yīng)用性、技術(shù)前沿性、智能化、高精度、安全性和可靠性、柔性化、高度集成化、自動(dòng)化高效節(jié)能等多個(gè)方面。綜合性即機(jī)電一體化融合了機(jī)械、電氣、液壓、電子等多學(xué)科知識(shí)，形成了一種全新的技術(shù)體系。廣泛應(yīng)用性即機(jī)電一體化技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用極為廣泛，幾乎涉及到所有的制造領(lǐng)域。從汽車制造、航空航天、能源領(lǐng)域到家電生產(chǎn)，機(jī)電一體化技術(shù)都發(fā)揮著重要作用。技術(shù)前沿性即機(jī)電一體化涉及眾多高新技術(shù)，如機(jī)器人技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、智能控制技術(shù)等。這些技術(shù)都是當(dāng)前科技發(fā)展的前沿領(lǐng)域，具有強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用價(jià)值。智能化即機(jī)電一體化系統(tǒng)具備智能化特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)智能控制、自適應(yīng)調(diào)整等功能。高精度即由于結(jié)合了精密的機(jī)械和電子技術(shù)，機(jī)電一體化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的工作和定位。安全性和可靠性即機(jī)電一體化系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和實(shí)施過程中注重安全性和可靠性。通過采用先進(jìn)的安全技術(shù)和可靠的控制系統(tǒng)，機(jī)電一體化系統(tǒng)能夠確保在復(fù)雜的工作環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行，降低事故風(fēng)險(xiǎn)。柔性化即機(jī)電一體化系統(tǒng)具備一定的柔性，能夠適應(yīng)不同的工作環(huán)境和任務(wù)需求。高度集成化即機(jī)電一體化技術(shù)將多個(gè)功能模塊高度集成，實(shí)現(xiàn)了緊湊、高效的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這種高度集成化特點(diǎn)使得機(jī)電一體化系統(tǒng)具有更小的體積和更高的性能，便于安裝和維護(hù)。自動(dòng)化即機(jī)電一體化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制和操作，從而提高工作效率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。高效節(jié)能即機(jī)電一體化技術(shù)在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，也注重節(jié)能降耗。通過采用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，機(jī)電一體化系統(tǒng)能夠在保證性能的前提下降低能耗，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

2、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展階段

20世紀(jì)60年代，機(jī)電一體化技術(shù)還處于初步探索階段；20世紀(jì)70年代至80年代是機(jī)電一體化技術(shù)快速發(fā)展階段，微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)的引入為機(jī)電一體化提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持；20世紀(jì)90年代至今機(jī)電一體化技術(shù)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化和模塊化發(fā)展推動(dòng)了采礦煤炭行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)入了廣泛應(yīng)用階段。

3、技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用

在煤礦采掘生產(chǎn)過程中，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備需要人工進(jìn)行手動(dòng)操作，存在很大的安全風(fēng)險(xiǎn)、生產(chǎn)效率低，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，使原有的人工手動(dòng)操作轉(zhuǎn)變成了自動(dòng)化操作；同時(shí)各類傳感器技術(shù)的應(yīng)用，能精準(zhǔn)判斷出機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；隨著信息化時(shí)代到來，煤礦井下各類機(jī)械信息、數(shù)據(jù)等實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，可以更加準(zhǔn)確讀取數(shù)據(jù)，及時(shí)進(jìn)行設(shè)備的遙控、遙測(cè)、遙信、遙調(diào)等功能。通過這些技術(shù)的應(yīng)用，減少了井下工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、實(shí)現(xiàn)了機(jī)械設(shè)備的數(shù)據(jù)跟蹤、精準(zhǔn)定位了設(shè)備故障問題，減少了礦井資源的浪費(fèi)，提升了礦產(chǎn)資源的生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)，同時(shí)礦山安全事故得以控制。

4、煤礦智能化技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的發(fā)展趨勢(shì)

隨著煤礦機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，工業(yè)自動(dòng)化、信息化的不斷發(fā)展，在礦山自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，結(jié)合煤礦智能技術(shù)，利用現(xiàn)代人工智能、5G通信、大數(shù)據(jù)技術(shù)引入煤礦智能化建設(shè)，推動(dòng)了煤礦裝備向智能化、高端化發(fā)展。以工業(yè)設(shè)備管理為例，工業(yè)設(shè)備管理連接著生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、成本控制、安全和可持續(xù)發(fā)展等關(guān)鍵因素，煤礦機(jī)電一體化技術(shù)可有效提升設(shè)備管理技術(shù)。

二、智能化技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用前景

近年來，國家對(duì)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的扶持力度不斷壯大，政府出臺(tái)了一系列政策措施，以加強(qiáng)機(jī)電一體化技術(shù)的研究和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。當(dāng)前煤礦技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器與人之間密不可分，互動(dòng)越來越頻繁，這種互動(dòng)不僅可以提高生產(chǎn)效率，還可使設(shè)備便于操作和使用，在煤礦開采中，智能化機(jī)電一體化的發(fā)展呈上升的趨勢(shì)。

人工智能技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用也呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。一方面人工智能技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)從簡單的數(shù)據(jù)分析和處理逐漸擴(kuò)展到了更復(fù)雜的任務(wù)和功能。例如，在工業(yè)生產(chǎn)中，人工智能技術(shù)可以通過自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的智能化管理，從而提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。另一方面人工智能技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用還呈現(xiàn)出了與其他領(lǐng)域的融合趨勢(shì)。例如，與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，機(jī)電一體化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的智能互聯(lián)和數(shù)據(jù)共享，從而實(shí)現(xiàn)更高效的生產(chǎn)管理和資源調(diào)配。另外，與大數(shù)據(jù)技術(shù)的結(jié)合，機(jī)電一體化系統(tǒng)可以通過對(duì)大量數(shù)據(jù)的分析和挖掘，發(fā)現(xiàn)潛在的問題和優(yōu)化方案，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

三、實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

煤礦智能技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)中，以地理空間為參考系，以煤礦綜合自動(dòng)化技術(shù)、在線監(jiān)測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和采礦專業(yè)技術(shù)為支撐，將人工智能、5G通信、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)引入煤礦智能化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)全礦井人、財(cái)、物、產(chǎn)、供、運(yùn)、銷整個(gè)信息鏈的信息融通，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的信息化管理，大大降低安全生產(chǎn)事故的發(fā)生。實(shí)現(xiàn)礦山資源與開采環(huán)境智能化、技術(shù)設(shè)備智能化、生產(chǎn)過程控制可視化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、生產(chǎn)管理與決策及生產(chǎn)經(jīng)營科學(xué)化。推動(dòng)煤礦裝備向智能化、高端化發(fā)展，建成多種類型、不同模式的智能化煤礦，基本實(shí)現(xiàn)采掘工作面少人操作、煤礦重點(diǎn)崗位機(jī)器人作業(yè)，井下固定崗位無人值守與遠(yuǎn)程監(jiān)控，各系統(tǒng)智能化決策和自動(dòng)化協(xié)同運(yùn)行，建設(shè)成國內(nèi)領(lǐng)先的安全、高效、綠色、智能的礦山。

結(jié)語

隨著煤礦生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，煤礦智能化技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用，能大大提高煤礦的安全生產(chǎn)效率， 為煤礦行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供動(dòng)力。未來，隨著智能化技術(shù)的不斷創(chuàng)新，智能化技術(shù)在煤礦機(jī)電一體化系統(tǒng)中將會(huì)發(fā)揮越來越重要的作用。對(duì)于有志于投身這一領(lǐng)域的人才來說，不斷學(xué)習(xí)和提升自己的專業(yè)技能和創(chuàng)新能力將是關(guān)鍵。   （作者單位：山西柳林鑫飛下山峁煤業(yè)有限公司）