煤矿掘进机远程智能控制技术分析

煤矿掘进机远程智能控制技术分析

刘峰

枣庄矿业（集团）付村煤业有限公司机电设备制修厂  山东省济宁市 277605  

摘要

   近年来，随着我国现代化科学技术的不断发展，越来越多的行业应用智能化技术，煤矿作为我国一项非常重要的矿产资源，其开采效率在很大程度上影响到了我国的经济发展，在煤矿开采过程中，巷道掘进是一个非常重要的环节，通过对其的远程智能控制能够有效地有效地优化当前行业中存在的一些重点问题。煤炭开采中巷道掘进的工程量是非常大的，并且在施工过程中安全事故的发生概率也比较高，虽然经过多年的发展，巷道掘进机械化的程度已经得到了很大的提升，但是自动化和智能化的程度偏低。当前煤矿井下掘进工作大多数是单机人工操作，不能实现与工作面其他设备协同发展，不利于掘进设备的性能发挥和效率提升。

关键词：煤矿掘进机；远程；智能控制技术；

引言

    我国作为世界土地面积排行第三的国家，矿产资源是非常丰富的，并且煤炭资源也已经成为我国重要的生产所需资源，国家对于煤矿开采的效率也越来越重视。在过去传统矿井掘进机的开采过程中往往是工作人员进行手动操作，在操作过程中激起的粉尘往往会影响到工作人员的视线，不利于整个开采工作的进行。其次还因为渗水和有毒气等问题危害到施工人员的身体健康。而且经过相关的研究调查发现，在当前现有的掘进机控制系统基础上，开展掘进机远程智能化系统设计的应用研究已经取得了较好的成效，能够有效地提高作业效率，实现较大的实际应用价值。本文主要是对煤矿掘进机远程智能控制技术进行相关的分析，希望能够为其发展提供微薄之力。

1、掘进机远程智能控制技术分析

   我国当前掘进机远程智能控制系统的工作原理基本都是一致的，由软件和硬件两个方面组成，其工作原理主要是通过各种系统对掘进机中的除尘电机、油泵电机和截割电机等进行自动化控制。首先是由系统的相关传感器对各种信号数据进行监测，之后将检测出的各种数据传递给系统中的PLC控制器，之后通过与系统中设置的各种标准数据来进行对比，通过对比之后的控制指令来实现远程智能控制。

    掘进机远程智能控制系统的硬件系统主要包括了启动和停止指令的按钮、急停类按钮、油缸的操作按钮、不同类型的传感器、远程智能控制系统的电流以及各个角度的摄像头设备。        

    软件系统主要是以来PLC技术，PLC程序主要是分为系统初始化部分、CAN通信部分、遥控控制部分以及变频控制部分、远程操作部分等等八个主要部分。首先在整个控制系统中，系统控制的所有运行功能都能够自由地自由地选用自动或者手动运行方式，这样就能够保证掘进机在不同条件下都可以选择出合适的工作模式，从而减少了在工作环境中产生的时间浪费，可以在遇到相对复杂的运行条件下实现组合运算，从而大大提高了掘进机的工作效率。

2、掘进机远程智能控制技术现状分析

    在当前的掘进机自动管理系统工作中，已对掘进机的各项操作状态都实现了管理，同时对于故障检测等方面也进行了不少的工作，不过也因为井底作业的运行条件比较复杂，使得目前的掘进机管理系统工作并没有比较完善，也不能适应当前的工作要求，这里的各个方面问题主要体现在如下三个方面。

    第一是的当前的控制系统用主要是采用传统的单片机进行控制，基本上不会采用PLC控制器来进行控制，计算速度较低。

    第二是当前的控制系统在CPU整体处理和逻辑运算能力方面较差，不足以应对井下复杂的工作环境，对于掘进机的各种作业姿态也不能及时监控。

    第三是因为当前控制系统能够收集到的数据信息也是比较少的，仅仅可以对当前作业的数据进行判断，一旦出现了作业温度异常和电机烧坏等特殊情况时不能及时准确地发出警报。

    第四是控制系统在运行过程中对收集到的信息不能快速传输，能够展示出来的显示界面也比较单一，控制系统不能够对设备作业位置进行实时定位，整体的远程通信能力较差。

3、掘进机远程智能控制技术的现状分析

3.1基础理论不足

   当前远程智能控制掘进技术在研究层面还存在很大的缺陷，通过很多的实际探索证明，当前的井下施工地条件比较恶劣，远程智能控制掘进技术只能在井上完成模拟实验。由于在具体的使用环境中可能存在许多井上没有预料到的情况，比如光照度、灰尘和水蒸气等影响，严重时相应的装置将无法工作。

3.2定位问题无法解决

   在进行掘进工作的时候往往需要为掘进机指定平面规划方向，并规划出截割的形状，在之后发生碰撞的时候才能够及时地及时地进行预警，而要完成这些功能就必须实现精准的位姿测量。但在当前掘进机远程智能控制中的自动位置测量方法对待测环境有着很大的限制，惯性导航技术等会儿受时间的变化影响很大，井下的电磁场情况也会对指南针等的传感器造成影响。虽然视觉测量在实际的应用过程中不需要与待测物进行实际接触，基本不会随着事件推移累计误差，但是因为井下复杂的地理环境和水汽等因素，也会导致当前的测量结果造成误差，因此提高掘进机工作的精准度也是当前需要重点解决的问题。

3.3基础技术存在欠缺

由于我国土地面积大，煤矿资源比较丰富，但是各个地区的煤矿地质条件存在差异，煤矿开采环境也相对比较恶劣，存在顶板和水害等问题，所以这种差异性就会导致在掘进机远程智能控制的时候不容易实现自动化工作。虽然当前的掘进机远程智能控制技术在地面上已经获得了一些成就，但是在实际的地下开采应用时相关基础理论研究不够深入。

4、未来的改进方向

4.1优化职能定位功能

    井下环境的恶劣性往往会影响到整个施工的智能化定位功能，因为不管是相关的工作人员还是掘进机的远程监控系统都会受到井下的粉尘环境影响，降低了视觉精准度。掘进机的视觉相对于人自身的视觉来说精准度也不高，因此更应该在今后的研究中加强对测量工作的重视程度，分析出更加合理的测量定位方法。

4.2加强掘进机的纠偏功能

    由于矿井中各种地质条件的影响导致实际施工过程中的向导地板平整度过低，容易出现巷道底部高低不平的状况，这就需要远程只能操作技术来进行调控。但是经过相关的研究调查发现，当前的远程智能操作系统虽然能够实现一定的纠正调控作用，但是相对需要的水平还是相差较远，并不能够比较好精准的把控调控位置，因此在今后的研究中还需要重视掘进机远程控制系统中的纠偏功能。

4.3创设不同的施工技术参数

    我国煤矿资源的产地分布比较广泛，所以在施工的时候也应该根据不同的施工环境岩层创设相对应的施工技术参数。尤其是在切割头的参数是需要着重考虑的一项内容，其进行切割头参数调整的时候需要运用相关的数字模型和公式，通过固定切割头直径和平均接线间距调整分布角和锥角，最终达到提高掘进机实际工作效率的作用。

结语

    总而言之，掘进工作作为煤矿开采的重要环节，要想尽可能地提高工作质量和工作效率就应该积极地利用现代化技术，更加深入地研究掘进机远程智能控制技术，及时发现在技术运行中存在的问题并不断进行创新优化，有效提高煤矿掘进机技术的智能化发展。

参考文献

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[2]李合菊,魏燕,魏珑.煤矿掘进机远程智能控制技术研究[J].煤矿机械,2021,42(09):49-51.DOI:10.13436/j.mkjx.202109016.

[3]吴波.煤矿掘进机远程智能控制系统的设计及应用[J].江西煤炭科技,2022(03):221-223.

[4]高斌斌，and 吴晓霞."煤矿掘进机远程控制系统改造方案." 机械工程与自动 .01(2023):222-223+226.