引言
在煤矿开采过程中，传统方式方法的应用已经很难提高开采效率，存在的问题和隐患较多，不利于煤炭行业的稳定发展。因此，在先进技术的支持下，煤炭行业应该加强对各类设备的智能化改进，优化设备的各项功能，保证工作人员的劳动强度能整体降低，改善煤矿井下作业环境，提高煤矿开采的安全性与可靠性。
1煤矿工作面综采设备智能化改进与应用的优势
煤矿工作面综采设备智能化改进与应用，对生产效率的提高有促进作用，同时也能让工作人员的劳动强度降低，保证煤矿生产的安全与稳定。
1.1 有助于煤矿生产效率的提高
注重煤矿工作面综采设备智能化改造与升级，对煤矿机电设备生产效率的提高有促进作用，同时也能让人工干预减少，从整体角度上节约生产成本，促进企业经济效益与社会效益的提高。同时，智能化设备的合理运用，可以结合数据分析和预测，对生产流程不断优化和改进，实现产能和产品质量的综合提高，让市场需求得到满足[1]。
1.2 有助于生产安全性的提升
煤矿工作面综采设备的智能化升级与改进，对煤矿机电设备的安全性的提高有积极影响，对机电设备实时监测与预警，将安全事故发生概率降低。并且，智能化的设备可以对整个操作流程精准管控，保证人为因素带来的安全隐患能遏制在源头，让工作人员的生命安全得到保障[2]。
1.3 有助于生产技术的创新
设备的智能化改造可以实现技术创新目标。通过对信息技术、人工智能技术的运用，设备的性能和功能可以得到完善。并且，智能化技术在煤矿工作面综采设备中应用，煤矿产业的数字化转型和升级进程能得到深入推动，对企业核心竞争力的增强有积极影响。
1.4 有助于设备可靠性的增强
加强煤矿工作面综采设备的智能化改进和应用，煤矿机电设备的稳定性和可靠性能进一步提高，故障问题和维修次数可以随之减少，有助于维修和保养成本的节约。智能化技术在设备中的灵活运用，还可以应对设备的运行状态、异常情况动态化监测，精准预防，快速对故障问题作出预警，有助于设备使用寿命的延长，更能让设备始终处在平稳、可靠的运行状态[3]。
2煤矿工作面综采设备智能化改进的思路
以智能化技术为基础，在煤矿工作面综采设备智能化改进过程中，需要严格按照步骤进行，具体分析如下：
（1）对煤矿工作面综采设备合理评估，科学分析各个数据。针对现有的设备，应该详细地评估，包括设备类型、技术状态、应用寿命等。同时，对设备的运行数据全方位收集，深层次分析与挖掘。结合评估及分析结果，明确设备智能化改进方向与流程。
（2）制定自动化改进方案。以煤矿发展战略为基础，制定合理的设备智能化改进总体方案。结合不同类型的设备，制定针对性地改进方案与实施计划。方案在制定过程中，需要对技术的可行性、经济性、安全性等因素重点考量。
（3）技术语言设备选型。将智能化改进方案作为依据，选择合适的技术及设备。同时，对成熟、可靠、高效节能的技术设备优先考虑。选型的技术以及设备要与煤矿安全标准和环保要求吻合，以免设备改进过程中对生态环境造成影响和破坏[4]。
3煤矿工作面综采设备智能化改进和应用
3.1 工程概况
在本次研究中，主要将某煤矿作为研究对象，煤层为单一走向，倾斜西北方向，多种矿物质同时存在。顶板岩石的承受力为18 MPa，抗压强度及稳定性强。工作面应用的是单一走向的综合机械化采煤工艺设备，机头应用的ZYT12000端头支架，数量为4台。头部和尾部应用的是过渡支架，型号为ZYGD12000，数量为两台。采煤机应用的是艾柯夫SI900，搭配与之相适应的转载机、刮板输送机等，以保证各个设备能平稳运行，提高煤矿生产的效率和质量。为保证设备能始终处在平衡、安全地运行状态，延长设备使用寿命，决定对设备进行智能化改进，
3.2 控制室的智能化改进和应用
针对控制室监测部分，在智能化改进期间，需要结合综采工作面的具体情况，以智能化技术为支撑，根据现场情况构建智能化调度监控指挥中心，将综采工作开展过程中涉及的各类机械设备包含在内，实现对各个设备动态化监测与控制。并且，保证监测过程的连续性与稳定性。在智能控制室应用中，监测功能更为健全，能够对刮板输送机、液压支架以及采煤机等设备的工作运行情况清楚显示，随时了解设备的运行情况，还可以对设备的历史故障进行查询，确保问题出现时能有可参考的数据支撑，提高故障处理效率，让综采工作顺利进行。比如：监测过程中，实时监测远程协同控制及故障诊断，与各个系统联动预警，包括矿井安全监测、人员定位、井下广播等，结合数据传输系统上传的所有数据，在井下集控中心与地面控制中心的计算机上直观显示，如果地面分控中心有故障情况发生，综采工作面的集中控制系统能保持正常运行，不会对生产工作造成影响[5]。
3.3 控制功能智能化改进和应用
在对煤矿工作面综采设备智能化改进期间，需要着重改进设备的功能，包括液压支架、刮板输送机等。针对不同类型设备，需要针对性地优化，并与智能化技术有效整合，以提高设备的运行稳定性，为生产工作的深入开展提供助力。
（1）采煤机远程控制。在对采煤机控制功能改进过程中，借助智能化技术，在合理分析在采煤机工作流程的基础上，结合工艺设备，对采煤机远程控制方案合理制定，同时通过对远程操作台的合理运用，对采煤机运行情况远程管理与控制，并将延时范围控制在500ms之内。
（2）液压支架远程控制。在对液压支架控制功能改进过程中，首先要对液压支架的应用情况综合分析，结合相关电液控制视频，将其作为补充资料，并在远程操作台的支持下，实现对液压支架工作情况的远程监测，并确保液压支架组件的延时不超过500ms。
（3）刮板输送机远程控制。在刮板输送机控制功能改进时，为实现远程管控的目的，可以对MODBUS通信协议灵活应用，借助PS485接口接入，让各类设备实现远程操作与智能化管控，诸如输送机、刮板机等。如果有需要，可以实现远程启动和停止，同时也可以依照系统设备开关状态的显示数据，对设备故障及运行状态精准判断，如有异常情况出现，及时安排技术人员维修和处理，保证故障不会造成太大影响，提高煤矿生产效率。
3.4 综采工作面视频系统智能化改进和应用
在综采工作面设备智能化改进时，可以安装网络摄像仪，对支架随时监控。在各个设备的关键位置，诸如支架、刮板机等，接入4G+AI+5G，安装摄像头，通过4K超高清视频，实现对各个设备关键部位的监控与远程操作。系统在应用期间，可以对视频录像长时间保存，时间超过20天。并且，通过对综采工作面视频系统的应用，在视觉上能实现延伸，工作面可以得到动态化监测与控制，真正做到无盲区、可视化，提高系统的运行效果的同时，整个工作面的工作可以有条不紊地展开。
3.5 采煤机智能化改进与应用
在对采煤机智能化改进过程中，需要将重点放在采煤机的姿态和远程管控方面，同时要实现截割的自动化，对各类接口合理配置，以保证采煤机的监测反馈能力可以整体提高，提升采煤机的运行效率和稳定性。
（1）在视频监控系统的支持下，对采煤机工作环境中的位置信息合理计算，捕捉各类相关信息，包括设备速度、运行方向等。同时，设定1m监测精度和0.1°的角度监测精度。
（2）对远程通信技术灵活应用，随时了解采煤机的运行情况，并对运行过程中产生的各类数据及时收集与整理。在MODBUS 通信协议的支持下，各类工作能够实现远程控制，包括工作面截割的启动和停止、支架上升和下降、位置校对等，有助于工作效率的提高，也能减轻工作人员的劳动强度，让工作人员始终处在安全的环境中。
（3）借助记忆截割方式，对采煤机自主学习能力不断增强，在手动示范完成后，对整个运行工艺的速度、路径、方向等信息收集与记录，保证截割功能可以实现自动化。
（4）在对采煤机控制过程中，利用数据采集系统对采煤机运行过程中的各类信息详细收集，运用RS485 和以太网接口，实现数据的快速输送，保证“22象限”记忆截割软件等能顺利完成自动截割。
3.6 刮板输送机、转载机、破碎机控制智能化改进和应用
在改进煤矿工作面综采设备期间，为实现智能化目标，可以借助KTC150系统，在对原有系统功能保持的基础上，进一步优化与完善，并将附加功能添加其中，为综采设备的平稳运行提供支持。KTC150系统也能临时充当区域主机，实现对各个设备的有效监控，并让各个设备运行过程中能做到联动运行。此外，KTC150系统可以对人机界面进行个性化定制，保证监控和控制的精准性。结合原有的系统，将主控制器分析和反馈功能等添加其中，整套设备状态监测反馈工作可以有序推进，各个设备的运行能得到随时监测与管理。
3.7 泵站远程控制改进与应用
在泵站智能化改进过程中，将智能化技术应用其中，搭建远程控制系统，借助在线监测功能，包括油温、油压等，对设备状态的实时监测、预警和保护，并对单台泵站的启动和停止远程控制。同时，泵站远程控制系统能实现多台泵站组合一键启停，自动调配补液及乳化液的浓度，并对设备的运行情况随时了解。监控主机在运行期间，可以实时记录各个数据以及故障问题，其中包含的自诊断功能可以在设备出现异常情况时，快速诊断与分析，为后续技术人员的处理提供帮助。
3.8 视频及通信网络改进与应用
在对煤矿工作面综采设备智能化改进过程中，通信网络与视频的改进是关键，可以结合智能化技术的各个优势，诸如可视化等，搭建视频及通信网络系统，为综采自动化系统提供辅助，保证煤矿工作面开采现场、关键设备运行情况等能够以视频的方式呈现。监控摄像头可以结合集控中心获取的煤机位置信息，达到自动跟机旋转的目的，以便采煤工作开展过程中，煤机前后滚筒区域能做到跟机监控，井下与地面控制中心显示器能对采煤机截割部分的状态、截割部位的液压支架等情况随时了解。系统涵盖的内容有云台摄像仪、交换机、视频软件等。同时，综采工作面的各个子系统在运行过程中，主要利用千兆以太网或者标准现场总线。与统一的工作面智能化系统平台接入，确保工作面设备的运行情况能得到动态化监测，可以对各类历史数据快速查询。
3.9 综采工作面智能规划协同控制改进和应用
针对本次研究的综采工作面中，在协同控制方面，注重智能化技术的应用，实现对各类机械设备集中协调控制，包括采煤机、液压支架等，以便工作面在生产过程中能满足高效化可靠性要求。对三角煤割煤工艺精准把握的基础上，科学设置协同控制相关参数，并依照设定的工艺参数，匹配与之相适应的工具，实现设备的合理控制，最终达到整套设备高效运转的目标。在控制期间，不需要人为干预，不仅可以降低工作人员的劳动强度，还能促进工作实效性的提高，
3.10 煤流负荷平衡控制智能化改进和应用
在对负载平衡控制智能化改进过程中，同样要将智能化技术融合其中，实现工艺相关设备的联动管控，让设备始终处在平稳地运行状态。煤流负荷平衡控制的智能化程度高，根据生产要求构建负荷平衡控制模型，依照不同的工艺情况，在综合分析与对比的基础上，选择最合适的设备进行管控，确保设备能处在最高效、最节能的工作状态，同时也能达到节能目的，减少能耗问题。
结束语：
综合而言，煤矿业在发展过程中，随着智能化水平的不断提高，越来越多的先进设备与技术应用于煤矿开采中，提升了开采的效率和质量。而为实现行业的可持续发展，在今后发展期间，相关人员还要注重对先进设备的改进与升级，积极利用智能化，对设备功能不断优化，提升设备运行稳定性，保证潜在安全隐患和问题在消除的同时，工作人员的劳动强度能减少。
参考文献：
[1]张玥.煤矿工作面综采设备智能化改进和应用研究[J].自动化应用，2023，64(21)：242-243+247.
[2]焦东瑞.木瓜煤矿综采工作面智能化技术应用实践及优化改进探讨[J].山西煤炭，2023，43(01)：88-96.
[3]郭伟.5G+煤矿综采工作面智能化开采技术与设备应用探析[J].自动化应用，2022，(12)：46-48+51.
[4]于彬，崔中桐，游吉.新田煤矿1901工作面智能化综采设备系统的应用技术研究[J].内蒙古煤炭经济，2021，(02)：88-89.
[5]崔健.煤矿综采工作面设备智能化推广应用的几点思考[J].山西焦煤科技，2018，42(04)：55-56.
作者简历：王雪峰（1986.2——），男，山西晋城人，毕业于中国矿业大学（北京），机械工程及自动化专业，现就职于平朔集团北岭煤业有限公司，从事机电管理工作。
