矿山机械机电的一体化技术探究

满开锋

【摘 要】隨着我国对能源需求的加大，传统矿山开采已经不能满足我国经济发展，因此很多矿山企业开始引进机电一体化设备，实现了解放人力、提升生产力的目的。随着科技提升，未来还会出现更加先进的光电一体化设备。本文针对目前矿山一体化设备原理进行探讨，进而对未来矿山机械机电一体化进行展望，对可能涉及到的技术进行分析介绍。例如计算机与技术、传感技术、遥感技术、自动控制技术、伺服传动以及机械技术。对光电一体化技术进行概要介绍。

【关键词】矿山机械；机电一体化；技术探究

机电一体化设备是由计算机技术、控制技术、执行系统组成的先进设备，可以代替人工于比较危险艰难的施工部分展开工作。目前其在我国矿山开采中发挥了明显效用，但是并非所有矿山企业认识到机电一体化技术的魅力，其还没有得到大范围普及，因此对我国目前矿山机械一体化技术进行探讨，对其发展拥有非常现实的意义。

一、机电一体化技术和矿山机械

传统矿山机械采矿工作效率低下，而且因为采矿工作充满危险性，塌方、瓦斯爆炸等危险事故层出不穷，在很大程度上降低了采矿企业的利润，引进机电一体化矿山机械已经成为必然。现如今有以下矿山机械实现了机电一体化：

1.矿井带式输送机

矿山开采涉及到了挖掘、开采、运输，其中矿井带式输送机就是运输环节。以往的输送机设备简陋，润滑系统以及保护系统，容易受矿石、矿粉以及天气影响而出现老化等现象。而且设备因为经常震荡之故，运行非常不稳定，经常出现故障，严重影响了矿石开采进度。而且在设备运行中，要有专人在一旁负责清洁掉落的矿石增加了工人施工的危险性。机电一体化技术融入之后，首先设备更加紧凑，而且质量更高一筹，只需在计算机端就能实现遥控，而且因为设备设计精良，矿石不再滚落，无需专人看护，节省人力同时提高了工作效率，间接提升了矿山企业的经济效益。

2.空气压缩机

空气压缩机是矿山企业必用的设备之一，传统产品是利用常规仪表以及继电器，耗能巨大而且产品尺寸也大，而工作效率差强人意。机电一体化技术融入之后，可以通过内置传感器、微型电子技术、PLC以及交流变频节能技术，实现了空气压缩机效能的提升，且缩小了产品尺寸。微电子技术之下，更有全自动的微型空气压缩机，可以自动启动和关闭，还能自我故障监测，为维修人员提供维修参数，很大程度上缓解了矿山企业绞车系统、装卸系统、井下巷道喷浆的压力需求，提升了工人劳动环境的安全度，降低了工人劳动强度。

3.矿井提升机

矿井提升机是矿山企业所需的最为核心的一种运输设备。其负责地面和地下的物质流通。因为其是核心输送设备，故此实现机电一体化技术融合是非常有必要的。目前矿井提升机已经实现这一目标，改良后的矿井提升机也就是所谓的内装式提升机，可以通过驱动系统来运转滚动系统，从而很好地完成后续工作。对于直流电提升机因为内部结构问题，导致运行速度慢，延长了井下工人的工作时间，降低了生产效率，而且其容易发生故障，对旷工人身安全造成不利影响。机电一体化技术融入之后，可以实现直流电梯升级内部部件的配合度，能够通过计算机操作，实现科学合理的传动，让整个设备高效运转，降低了设备对电力的消耗。等同于为矿山企业节省了大量的资金。

4.矿井安全监测系统

矿井下生产是存在一定危险性的，比如瓦斯浓度、粉尘浓度、塌方因素、滑坡等等。这些危险因素因为地下光线昏暗，并不能及时察觉。这使工人在生产中每次下矿井等同于士兵去前线。一旦发生大面积安全事故，矿山企业轻则整顿重则吊销执照，而且还要负责善后，乃至于法人被告上法庭。故此，对井下劳动环境进行监测成为了必要。机电一体化技术中的遥感技术实现了这个功能，可以通过遥感设备对井下空气、矿石状态进行检测，很大程度上降低了安全事故的发生率。

二、国内外矿山机械机电一体化的现状

国外特别是欧美等国矿业开采历史悠久，拥有成套的开采技术，特别是现如今的机电一体化技术的融入程度更深，大部分操作都实现了机械化，很大程度上改善了工作环境，降低了环境污染，满足了国家发展所需的能源需求。在矿山机械机电一体化上，他们都拥有自己的知识产权，都有属于自己的核心技术。这些技术成为壁垒，阻断了其他国家矿业的跟进。新世纪以来，我国矿山企业不断引进机电一体化设备，但是存在彼此兼容的问题，也就是设备间的柔性不够，这主要是因为我国还没有真正的属于自己的一整套矿山机电一体化设备。也就是说，未来我国矿山企业的发展有赖于我国此方面工作的突破。

三、未来矿山机械机电一体化的趋势

万事都是发展的，机电一体化技术也是如此，其会因为电子技术、计算机技术、传感技术等技术的提升而提升。企业必然更大力度地影响工业的发展，矿山企业作为重工业，必然首当其冲。笔者在此展开思维，提出未来矿山机械机电一体化技术发展趋势。

1.光机电一体化：其比机电一体化更加复杂先进的一种综合技术，或者说是其是在机电一体化基础上，融合了激光技术，不仅可以实现单台设备的光机电一体化，更可以针对工业工程形成一整套的设备，确保设备的柔性，提升生产率。这种技术可以将机电一体化技术为核心的设备进一步简化集约，并且提高运转效能，等同于增加了企业的生产能力，降低了生产设备投入。

2.矿山智能机器人

该设备重在智能二字。传统机电一体化工业机器人并不具备智能，只是高度自动化，操作运行还是要遵从一定的规律，适用于那些重复性的操作当中。而智能化则不同，其通过传感器内置处理器等综合分析工作环境，从而在人类的参与下制定更加合理的工作流程和工作方法。由此可知智能机器人是有智慧的特殊设备，其可以通过光机电一体化技术，对矿山内的环境进行分析，将数据传回地面后，由专家组进行分析，研究出对应措施后，再通过操纵系统回传，命令机器人展开具体的行动。一般多用于井下开采采样、营救、环境监测等工作，提升了矿山企业劳动生产效率和安全系数。

3.机电集成驱动

这种技术通俗说是站在我国目前矿山企业现状，将企业内具有的一些机电设备通过减速器、伺服与步进电机、执行器、电气控制板卡来有效链接起来，使之成为一个统一的集成的操作设备。其实，这种集成驱动设备，就是为未来研发自主产权的整套的矿山机械机电一体化设备做准，正走在全套设备机电一体化的路上。

4.进一步实现生产设备柔化

目前我国矿山企业机械机电一体化设备，是从不同产地购买的，彼此间不能形成很好的协同效果，也就是业内所说的柔性不足。如何增加柔性，提升彼此的兼容度，成为目前矿山企业急于解决的问题。虽然机电集成驱动能够实现将不同机械集成，但是毕竟其涉及到了减速器、伺服与步进电机、执行器以及电气控制板卡等，成本居高不下，如果有一种低成本方法实现这些设备的协调，增加彼此间的柔性，想来这种解决方案就会有极大地市场。

四、总结

可以看到我国矿山机械机电一体化技术使用领域还是比较狭窄，主要运用在了环境监测、运输设备以及动力设备上，而对于更加细致的操作领域涉及不深。机电一体化技术还有很大的融入空间。且随着电子技术、机械技术、信息技术、传感技术的发展，机电一体化技术会更加先进，甚至于会出现光机电一体化设备以及高智能设备，届时矿山企业生产能力将大大改观。

【参考文献】

[1]段鑫. 矿山机械机电一体化技术探讨[J]. 机械管理开发， 2017（11）：134-135.

[2]刘英贤. 探讨铜金属矿山机械机电一体化技术发展的趋势[J]. 世界有色金属， 2016（10）：145-146.