摘　要：采煤机智能化关键技术的应用对于提高煤矿生产效率和安全性具有重要意义。但目前还存在一些问题，如无线网传输技术缺陷、缺乏自适应牵引控制以及智能关键技术不成熟。为优化煤矿采煤机智能化关键技术，可以对无线网传输技术进行优化与调节，提高自适应牵引控制方案的完整性，加强感知技术合理应用，提高采煤机智能化水平。

关键词：煤矿采煤机；智能化；自动化；传感器技术

中图分类号:F406.3;TD421.6   文献标识码:B   文章编号:1008-0155(2024)12-0058-03

采煤机是煤矿生产中的重要设备，其智能化技术应用对于提高煤矿生产效率、保障矿工安全具有重要意义。随着科技不断发展，煤矿采煤机智能化技术快速发展。智能化技术应用可以使采煤机具备自主感知、自主决策以及自主执行能力，实现自动化操作和智能化管理。

1  煤矿采煤机智能化关键技术的应用意义

煤矿采煤机智能化关键技术的应用意义主要体现在以下几个方面：①提高采煤效率。智能化技术可以实现煤矿采煤机自动化操作，减少人工干预，进而提高采煤效率。智能化采煤机可以根据煤层情况自动调整工作参数，提高采煤效率和产量。②提高采煤安全性。煤矿采煤作业存在安全风险，智能化技术可以通过传感器和监控系统等手段实时监测采煤机工作状态和环境情况，及时发现并处理安全隐患，减少事故发生的可能性。③降低人工劳动强度。传统的煤矿采煤作业需要大量人工操作，劳动强度大。智能化采煤机可以实现自动化操作，减少人工干预，降低人工劳动强度，提高工作效率。④降低能源消耗。智能化采煤机可以根据煤层情况自动调整工作参数，减少能源浪费。通过智能化技术应用，可以实现煤矿采煤过程中的能源节约，降低能源消耗^[1]。⑤推动煤矿行业可持续发展。智能化技术可以提高煤矿生产效率和安全性，降低能源消耗，减少环境污染，推动煤矿行业向可持续发展方向转变。总之，煤矿采煤机智能化关键技术的应用意义在于提高采煤效率、提高采煤安全、降低人工劳动强度、降低能源消耗，推动煤矿行业可持续发展。

2  煤矿采煤机智能化应用的问题

2.1  无线网传输技术存在较多缺陷

在煤矿采煤机智能化应用中，由于煤矿环境复杂，存在大量金属结构和岩石，会对无线信号传输造成干扰和衰减，导致信号不稳定。这会影响采煤机与其他设备的数据传输和通信质量。无线网传输技术在煤矿采煤机智能化应用中无法提供高速的数据传输，对于实时监测和控制采煤机运行状态以及传输大量的图像和视频数据来说是远远不够的。传输速度低可能导致数据延迟和丢失，影响采煤机智能化应用效果。由于无线信号可以被窃听和干扰，黑客可能通过入侵无线网络获取敏感信息，或者对采煤机进行恶意操作。这对煤矿安全生产造成威胁^[2]。

无线网传输技术的覆盖范围通常受到限制，特别是在煤矿复杂的环境中。由于信号传输受到障碍物影响，无线网络覆盖范围可能无法满足煤矿需求，导致某些区域无法实现智能化应用。无线网传输技术通常需要设备持续发送和接收信号，这会消耗大量电能。在煤矿采煤机智能化应用中，采煤机本身的能源供应面临挑战，如果无线网传输技术的能耗过高，将加大能源的消耗压力。

2.2  缺乏有效的自适应牵引控制

煤矿采煤机在不同工况下，如不同煤层硬度、倾角以及水分含量等因素，需要调整牵引力来保持正常的工作状态。然而，目前的采煤机智能化系统往往缺乏对这些工况的自适应性，无法根据实际情况及时调整牵引力，导致采煤机在工作过程中出现牵引力不足或过大问题。

煤矿采煤机在工作过程中，由于煤层不均匀性和设备磨损等原因，牵引力需求会发生变化。然而，目前的智能化系统往往无法实时监测设备状况，无法准确判断牵引力需求，并进行调整。这导致采煤机在工作过程中无法及时适应变化的工况，影响采煤效率和设备寿命。

2.3  智能关键技术不成熟

煤矿采煤机智能化需要对矿井环境、煤层结构以及煤矸石等进行感知与识别，以实现自主导航和自主作业等功能。然而，目前的感知与识别技术在复杂的矿井环境中仍存在一些局限性。例如，在煤矿采煤机运行过程中，由于矿井中存在大量尘埃和煤矸石等干扰物，传感器容易受到干扰，导致感知与识别准确性下降。此外，煤矿采煤机智能化还需要对煤层结构进行准确识别，避免在作业过程中遇到煤层突水和煤层顶板垮落等安全事故。然而，目前的煤层结构识别技术仍存在一定误差，无法满足应用需求。

另一方面，煤矿采煤机智能化需要具备自主决策与控制能力，能够根据矿井环境和煤层结构等信息，自主选择最优的作业路径和作业速度等参数，实时调整作业策略以应对突发情况。然而，目前的决策与控制技术在煤矿采煤机智能化应用中仍存在一些不足之处。例如，在复杂矿井环境中，煤矿采煤机需要根据实时的传感器数据进行决策与控制，避免碰撞和堵塞等问题。然而，目前的决策与控制算法仍存在一些局限性，无法满足复杂矿井环境下的实时需求。此外，煤矿采煤机智能化还需要考虑能源消耗和作业效率等因素，实现能效优化。然而，目前的决策与控制技术在能源消耗和作业效率等方面仍存在提升空间。

3  煤矿采煤机智能化关键技术

3.1  位置监控技术

采煤机通常使用全球定位系统（GPS）或惯性导航系统（INS）确定其位置。GPS可以通过卫星信号计算采煤机的经纬度坐标，而INS则通过测量加速度和角速度推断位置。这些定位系统可以提供高精度的位置信息，确认采煤机在矿井中的位置^[3]。

采煤机通常配备各种传感器，如惯性测量单元（IMU）、激光测距仪以及摄像头等，用于监测采煤机位置和姿态。IMU可以测量采煤机的加速度和角速度，推断其位置和姿态。激光测距仪可以通过测量与周围物体距离确定采煤机位置。摄像头可以拍摄矿井内的图像，提供更直观的位置信息。

位置监控技术需要将来自不同传感器和定位系统的数据融合，以提高位置信息的准确性和可靠性。数据融合可通过使用滤波算法和定位算法实现，将不同传感器和定位系统的数据进行整合和优化。

位置监控技术需要实时监测采煤机位置信息，并及时反馈给操作员或控制系统。这可以通过使用无线通信技术和数据传输技术实现，确保位置信息的及时性和可靠性。位置监控技术的应用可以提高煤矿采煤机安全性和效率。通过实时监测采煤机的位置信息，可以及时发现和处理潜在的安全隐患，避免事故发生。同时，位置监控技术还可以优化采煤机的工作路径和工作效率，提高煤矿生产效益。因此，位置监控技术在煤矿采煤机智能化中具有重要意义。

3.2  视频监控技术

监控系统可实时显示采煤机工作情况，包括煤矿工作面情况、采煤机运行状态以及操作情况。通过实时监控，可以及时发现和解决采煤机运行中的问题，提高生产效率和安全性。视频监控技术还可以实现对采煤机的远程监控。通过网络连接，可以将采煤机的监控画面传输到远程控制中心，实现对采煤机的远程监控和操作。远程监控可以减少现场工作人员的数量，降低工作风险，同时也方便管理人员对煤矿生产过程的监控和管理。

视频监控技术可对采煤机工作过程进行录像，并存储和回放。通过录像回放，可以对采煤机工作过程进行分析和评估，发现问题和改进措施，提高生产效率和安全性。同时，录像回放还可以作为证据，用于事故调查和纠纷解决。此外，视频监控技术可以通过图像处理和智能算法，对采煤机工作过程进行异常检测。例如，可以通过图像识别技术检测采煤机是否存在异常振动和异常温度等问题，及时发出警报并采取措施。通过异常检测，可以预防事故发生，保障煤矿生产安全性^[4]。

3.3  记忆采煤技术

记忆采煤技术主要包括以下几个方面：①数据采集与传输。通过传感器等设备采集采煤机在工作过程中的各种数据，如工作速度、负荷以及温度等。这些数据可以通过无线传输或有线传输方式传输到数据中心，以便进行处理和分析。②数据处理与分析。采集到的数据需要进行处理和分析，提取有用信息。例如，可以通过统计分析了解采煤机工作状态和工作效率等。这些信息可以被存储到数据库，以备后续使用。③模型建立与训练。根据采集到的数据，可以建立采煤机工作模式和工况模型。通过机器学习等方法对这些模型进行训练，使其能够准确识别和预测采煤机工作状态。④工作状态识别与预测。基于建立的模型，可以对采煤机工作状态进行识别和预测。通过及时发现和解决可能出现的问题，可以提高采煤机工作效率和安全性。⑤智能控制与优化。根据采煤机工作状态和预测结果，可以对采煤机的工作参数进行智能控制和优化。这样可以使采煤机在最佳状态下工作，提高采煤效率和降低能耗。通过应用记忆采煤技术，可以实现对采煤机的智能化监控和管理。这将大大提高采煤机工作效率和安全性，减少事故发生可能性。因此，这些技术对煤矿生产具有重要意义。

3.4  采煤机定位技术

采煤机定位传感器技术是实现采煤机准确定位的关键。在煤矿工作环境中，采煤机需要准确知道自己的位置，以便进行煤炭采集和运输。常用的定位传感器包括激光测距传感器、超声波传感器以及惯性导航传感器等。这些传感器可以通过测量采煤机与周围环境的距离、方向和速度等参数，实时获取采煤机位置信息。

采煤机定位算法技术是对传感器获取的位置信息进行处理和分析的关键。常用的定位算法包括卡尔曼滤波算法、粒子滤波算法以及最小二乘法等。这些算法可以通过对传感器数据进行滤波、融合、优化，提高采煤机定位准确性和稳定性。

采煤机定位系统集成技术是将定位传感器和定位算法与采煤机控制系统进行无缝集成的关键。通过将定位系统与采煤机控制系统连接，实现实时的位置反馈和控制指令传递，对采煤机精确定位和控制。

采煤机定位误差补偿技术是对定位系统误差进行修正和补偿的关键。由于采煤机在煤矿工作环境中存在各种干扰和不确定性因素，导致定位系统可能存在误差。通过采用误差补偿技术，可以对定位系统的误差进行实时监测和修正，提高采煤机定位的精度和稳定性。这些技术可以提高采煤机工作效率和安全性，减少煤矿事故^[5]。

4  优化煤矿采煤机智能化关键技术的方式与策略

4.1  对无线网络技术进行设置方面的优化与调节

煤矿采煤机智能化系统中的无线网络可以通过优化拓扑结构提高稳定性和传输效率。采用分布式网络结构，将网络节点分散布置在关键部位，减少信号传输距离和干扰，提高可靠性。优化信号传输协议，采用分组传输技术和差错校验重传机制，提高数据传输效率和实时性，减少传输延迟和丢包。确保网络安全，采用加密技术和身份认证机制，限制非法用户访问和数据泄露。定期更新安全补丁，修复网络漏洞，提高安全性。建立网络管理和监控系统，使用网络管理软件集中管理设备，实时监测网络运行状态和性能。设置报警机制，及时解除网络故障，提高可靠性和稳定性。

4.2  提高自适应牵引控制方案的完整性

优化牵引控制算法，提高采煤机在不同工况下的自适应性能，使其能够根据煤层硬度和倾角自动调整牵引力；引入智能传感器和反馈控制系统，实时监测采煤机工作状态和煤层情况，并根据反馈信息进行自动调整，提高牵引控制的精确性和稳定性；优化牵引控制系统的响应速度，减少控制延迟，提高采煤机工作效率和安全性。

4.3  加强感知技术的合理应用

引入高精度的传感器和测量设备，实时监测煤层的厚度、硬度以及倾角，提供准确的煤层信息，为采煤机的智能化决策提供依据；结合机器视觉技术，实现对煤层和采煤机工作状态的实时监测和识别，及时发现问题并处理；利用数据挖掘和机器学习算法，对感知数据进行分析和处理，提取有价值信息，优化采煤机的工作策略和决策能力。通过优化无线网络创数技术、提高自适应牵引控制方案的完整性和加强感知技术的合理应用，可以提高采煤机的智能化水平，提高工作效率和安全性。

5  结语

综上所述，智能化技术应用可以提高煤矿采煤机的工作效率和安全性，减少人力资源浪费和风险。然而，目前智能化应用还存在一些问题，如无线网传输技术缺陷、自适应牵引控制不完善以及智能关键技术不成熟。为了优化煤矿采煤机智能化关键技术，可以采取一些方式与策略，如对无线网传输技术进行优化与调节、提高自适应牵引控制方案的完整性以及加强感知技术的合理应用。通过不断研究和改进，相信煤矿采煤机智能化关键技术将会得到提升和应用，为煤矿行业发展做出更大贡献。

参考文献:

[1]苏健.煤矿采煤机智能化关键技术探讨[J].电脑爱好者(校园版),2021(10):218-219.

[2]苗鑫.煤矿采煤机智能化关键技术探讨[J].石化技术,2020,27(04):368-369.

[3]邵长征.煤矿采煤机智能化关键技术探讨[J].建筑工程技术与设计,2021(16):424.

[4]高明.煤矿采煤机智能化关键技术探讨[J].消费导刊,2021(06):95.

[5]于德宇.煤矿采煤机智能化关键技术探讨[J].越野世界,2021,16(03):186.

作者简介:李学政(1981-)，男，山东临沭县人，本科，工程师，研究方向:调度、采煤智能化。