本文摘要：摘要：為解決采煤機截割煤巖過程中智能化問題，采煤機自動化控制采煤運用了自適應記憶截割路線、自動調高、自適應牽引、自動糾偏技術，在互聯(lián)網(wǎng)通信、互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術支撐下良好地實現(xiàn)了采煤機自動化采煤。該研究為實現(xiàn)綜采工作面無人值守提供了一定的技術和
摘要：為解決采煤機截割煤巖過程中智能化問題，采煤機自動化控制采煤運用了自適應記憶截割路線、自動調高、自適應牽引、自動糾偏技術，在互聯(lián)網(wǎng)通信、互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術支撐下良好地實現(xiàn)了采煤機自動化采煤。該研究為實現(xiàn)綜采工作面無人值守提供了一定的技術和理論支持，具有較高的經(jīng)濟技術價值。
關鍵詞：互聯(lián)網(wǎng),自動化,采煤機,監(jiān)控
0引言
采煤機屬于采煤工作的核心設備，可以實現(xiàn)整個綜采工作智能化的關鍵設備。采煤機可以根據(jù)煤層的條件、所處的位置，以及其自身的工作狀態(tài)進行調節(jié)，從而建立高效、穩(wěn)定的工作狀態(tài)。實現(xiàn)對狀態(tài)的感知，并且充分利用智能控制技術，這也是整個采煤機實現(xiàn)智能化的重要內容。
采煤機智能控制技術主要有姿態(tài)控制、速度控制、截割控制等[1]。在現(xiàn)在的煤礦行業(yè)，相關的智能化技術如動態(tài)定位、自動調高、煤巖識別等技術都不夠成熟，基于當今互聯(lián)網(wǎng)技術需要對采煤機智能自動化割煤進行深入研究。
1采煤機智能化自動控制
1.1智能記憶截割
智能記憶截割技術，也被稱為自適應記憶截割技術。其控制流程主要有3個階段，分別是對記憶路徑和相關數(shù)據(jù)進行處理、調高滾筒的高度、進行人工修正等。其中在第一個階段中，可以采集截割系數(shù)，并且進行數(shù)據(jù)記憶，并進一步進行處理。
當采煤機記性記憶截割時，先是由工人對其工作面截割，此時采煤機會對行走路線進行記憶，確定各個關鍵位置具有的參數(shù)。然后，采煤機就可以按照記憶來對煤巖進行切割。在首次人工示范中，采煤機對將記憶位置進行分類，分別是關鍵點、常規(guī)點�？梢栽O置每間隔1m，采煤機將對傳感器的參數(shù)進行采樣，并且對這些信息進行記錄，這類位置往往被認為是常規(guī)點。
但是，在記憶采煤機工作時，往往會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，這部分數(shù)據(jù)的有效性較低，無需完全記錄。所以在采集收據(jù)時，往往會規(guī)定采集的間距，在這部分的采集區(qū)域也被稱之為關鍵的采集點，關鍵點也就是采煤機在工作中截割煤體和巖體時，工作人員使?jié)L筒上升或者下降的位置。
1.2自動控制調高
隨著煤層在地層中不斷起伏變化時，若采用機械式地去記憶煤層所在的位置，由于機械式記憶準確度差，很容易使得采煤機截割機誤把頂板巖體、矸石或者斷層等當作煤體，這樣對采煤機的截割機造成巨大的損傷，嚴重時會帶來安全生產(chǎn)事件。
為了改善采煤機機械式記憶存在的不足，文獻[2]提出了把人工免疫模型的原理運用到了采煤機截割滾筒自動調高方面，這項技術是基于將人工免疫理論與采煤機截割部自適應記憶截割相結合，不僅可以解決機械記憶的缺點，而且還可以實現(xiàn)截割滾筒隨著煤體起伏變化而作出相應調高。
在采煤機工作時，如果煤層環(huán)境發(fā)生改變，則需要改變原先的記憶位置。否則會使?jié)L筒截割到煤巖的斷層或者夾矸。通過這種方式，可以造成采煤機受到破壞，甚至引發(fā)生產(chǎn)事故。為了避免這類問題的出現(xiàn)，文獻[3]針對滾筒技術徑向了優(yōu)化，在優(yōu)化設計中主要利用了人工免疫模型，研究者也將該模型應用到記憶截割理論中，從而實現(xiàn)滾筒具有自適用調節(jié)的作用。
在進行數(shù)據(jù)處理時，也需要人工進行操作，沿著工作面進行截割，然后記錄采煤機在切割過程中的位置、行走的速度、電動機的工作電流、搖臂的傾角等，同時還需要記錄同溫度相關的傳感器信息。通過試驗，可以發(fā)現(xiàn)利用人工免疫模型，可以提高記憶路徑的擬合度。一旦煤層的環(huán)境出現(xiàn)變化，滾筒將會自動調節(jié)工作高度。
1.3自動控制牽引
在采煤機進行工作時，需要對其進行采煤機自適應牽引控制，又特別是工作條件或者工作環(huán)境有所變化時，例如采煤機的截割受到的阻力變化、割煤狀態(tài)變化等。利用牽引速度的調節(jié)，可以提高其工作的穩(wěn)定性。同時可以根據(jù)工作環(huán)境，對采煤機的牽引速度進行調節(jié)。通過這種方式，可以保證滾筒的工作時間和空間，從而實現(xiàn)對高度的調節(jié)。提高切割的效果。目前，采煤機中的牽引電流和切割電流均為左/右兩種方式。同時可以調節(jié)機尾的電流等指標，從而對速度進行最優(yōu)化處理。
1.4自動糾偏
參考地理信息系統(tǒng)(GIS)的方式方法，基于互聯(lián)網(wǎng)技術采煤機定位定姿也仿照此原理進行[4]，對采煤機從4個階段分別提出了自動糾偏控制技術。首先是建立數(shù)學模型，在局部地理坐標系下把工作面斷層、褶皺等復雜地質構造抽象為數(shù)學描述，進而模擬采煤機截割軌跡路線;接著，通過曲線獲得挖量和俯仰角計算，采用插值計算法在3次計算求平均下，得出褶皺頂?shù)装迕簬r界面曲線，循環(huán)坐標變換參照煤體頂?shù)装迩�對采煤機截割煤體路線進行規(guī)劃設計，從而計算出煤機每進一刀截割量以及滾筒俯仰角度。
然后，在約束條件進一步修正截割路線，輸入量將特殊的地質構造作為特征，不僅要表示出采煤的回采率，還要盡量減少截割巖量，充分考慮采煤機能力、相鄰兩刀間隔時間等約束條件下，進一步合理規(guī)劃出最佳的截割軌跡;最后，基于插補算法和循環(huán)坐標變換算法實現(xiàn)采煤機在特殊、復雜的地質條件下自動化控制采煤機實行糾偏，最終達到準確的定位定姿。
2采煤機應用互聯(lián)網(wǎng)技術
2.1工作面互聯(lián)網(wǎng)傳輸
為了實現(xiàn)無線傳輸，通常會在采煤機上安裝一個無線交換機[5]。對于整個綜采工作面而言，需要安裝7個交換機。通這種方式，可以實現(xiàn)液壓支架和無線交換機之間的通信，從而提高數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，主要是借助無線交換機，通過該設備可以將采煤機的工作信息進行交換。同時，在液壓支架上，將使用本安型的無線交換機，利用隔爆款的攝像機，可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控的作用。在礦井的巷道中，會使用多臺無線交換機。利用該種方式可以實現(xiàn)對煤礦的監(jiān)控以及通訊。
2.2采煤機監(jiān)控系統(tǒng)
地面監(jiān)控中心基于互聯(lián)網(wǎng)技術監(jiān)控采煤機運行可視化，采煤機遠程監(jiān)控擁有4個功能，分別為工作狀態(tài)、實時運行參數(shù)、控制狀態(tài)及檢測的故障狀態(tài)[6-8]。采煤機工作狀態(tài)主要是為遠程監(jiān)控者提供實時工作畫面，例如采煤機截割位置、搖臂工作情況、滾筒運行狀態(tài)等等;實時運行參數(shù)主要是指采煤機運行狀態(tài)、液壓油溫度、水的溫度以及其他相應情況;控制狀態(tài)可以顯示牽引機運行控制、搖臂升降控制、截割煤巖體截割力度等等;故障檢測主要是指急停、報警、檢修控制情況。整個監(jiān)控可以實時觀看采煤機采煤過程、各個部件運行狀態(tài)以及落煤狀態(tài)。
3結論
采煤機截割煤巖過程中對動態(tài)定位、自動調高、煤巖識別等智能化采煤還存在一些不足，針對此種情況，基于互聯(lián)網(wǎng)技術對采煤機自動化采煤進行了相應研究。采煤機智能化自動控制截割煤巖體主要為自適應記憶截割路線、截割滾筒隨著煤體起伏變化而作出相應調高控制、自適應牽引控制、自動糾偏控制4個方面。采煤機自動化采煤主要應用了互聯(lián)網(wǎng)通信、互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術。在共同作用下，通過互聯(lián)網(wǎng)信息技術良好的實現(xiàn)了采煤機自動化采煤。為綜采工作面實現(xiàn)無人值守提供了一定的技術支撐。
參考文獻：
[1]安美珍.采煤機運行姿態(tài)及位置監(jiān)測的研究[D].北京：煤炭科學研究總院，2009.
[2]SiLei，WangZhongbin，TanChao，etal.Anovelap⁃proachforcoalseamterrainpredictionthroughinforma⁃tionfusionofimprovedD-Sevidencetheoryandneuralnetwork[J].Measurement，2014，54(4)：140-151.
[3]李昂.采煤機采區(qū)絕對定位定姿技術研究[D].徐州：中國礦業(yè)大學，2015.
[4]郝尚清，王世博，謝貴君，等.長壁綜采工作面采煤機定位定姿技術研究[J].工礦自動化，2014(6)：21-25.
[5]田豐，秦濤，劉華艷，等.煤礦井下線型無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點定位算法[J].煤炭學報，2010，35(10)：1760-1764.
[6]白會瓊.談煤礦采煤技術的發(fā)展與自動化技術的應用[J].智能城市，2018，4(24)：55-56.
相關刊物推薦：《煤炭學報》是中國煤炭學會主辦的煤炭系統(tǒng)最高水平的綜合性學術刊物，現(xiàn)為雙月刊，112頁。主要刊載與煤炭科學技術相關的基礎理論和重大工程研究的理論成果，包括煤田地質學、礦山巖體力學、采礦工程、煤礦安全、環(huán)境保護、煤礦機電一體化、煤的加工與利用、煤炭經(jīng)濟研究等領域的學術論文。30多年來，為傳播煤炭科學技術起到了重要的作用。
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