摘 要：近年来，我国各行各业竞相发展，依靠机电一体化技术，大幅度地提高产品的性能、质量和可靠性，提高制造水平，增加产品的应变能力，提高劳动生产率，节约大量能源和材料消耗。使人们清楚地认识到，机电一体化技术和产品的发展，是实现高效、安全、机械化采煤和煤矿机电产品更新换代的重要途径。本文对煤矿生产装备机电一体化技术应用现状进行了阐述。
关键词：煤矿;机电一体化;发展趋势;应用前景
早在20世纪70年代初，机电一体化技术这个概念就已经在日本率先提出，虽然其具体内涵和概念在国内外学术界尚未形成统一的共识，但这个名称已得到世界各国学术界的认可。机电一体化技术，就是在工业生产装备中将机械技术和电子技术集于一体的一种综合技术，有时也被称为机械电子技术。随着计算机和互联网技术的发展和应用，机电一体化技术得到了快速发展和普及，是包括机械技术、微电子技术、计算机技术、自动控制技术、传感检测（测试）技术、伺服传动技术相互融合的群体技术，已经成为当前高新技术产业和高新技术装备发展的技术基础。
一、国内外机电一体化技术的发展趋势
近些年来，世界各国的制造业均面临着转型升级和迎接可持续发展挑战的课题，物联网和智能服务也已开始引入制造业。2013年4月，德国政府发布了《德国2020高技术战略》，工业4.0是其提出的未来十大项目之一，开启了德国工业的第四次革命，“智能工厂”与“智能生产”是其两大主题。事实上世界各个国家都在加快制造业的转型升级，如美国提出“先进制造业国家战略计划”、日本倡导建立“科技工业联盟”、英国制定了“工业2050战略”等，尽管提出的概念不同，但目标都对准了制造业的可持续发展。
与此同时，我国也在加快制造业转型升级的步伐，继2014年11月李克强总理访德期间，两国发表《中德合作行动纲要：共塑创新》，开展工业4.0合作之后，中国制造业的顶层设计———“中国制造2025”行动纲领，也于2015年5月正式发布。按照纲领的规划，在2025年之前我国将迈入制造业强国行列;在2035年以前，达到中等制造强国的水平;到2049年，将发展成为制造强国。机电一体化技术在装备制造业的应用，已经成为装备技术革命的重要手段。
二、应用机电一体化技术的基础条件
国内专家将机电一体化定义为包含机械、电子电气、信息等功能模块的技术系统，且各个功能模块之间存在有密切的交互关系，是多学科技术的综合作用。从系统理论出发，根据系统功能目标和结构优化目标，机电一体化技术应用于工业领域，具有功能高、质量高、精度高、可靠性强、能耗低的特点，而要实现其最佳功能价值，基础条件是建立系统五大模块。
通常的机械装备经过机电一体化改造后，系统的组成模块一般包括：结构模块、运动模块、动力模块、感知模块、智能模块等五大模块。结构模块（机械本体），是机械系统的所有功能要素的支持结构，通常包括装备的机身部分、框架部分、支撑部分、联接机构等。动力模块（动力驱动部分），是依据系统控制要求，为保持系统正常运行的能量和动力机构。感知模块（检测传感部分），对系统运行的各类参数和状态进行检测，形成可识别的信号经信息处理单元分析、处理后，形成对应的控制信息。智能模块（控制及信息处理部分），将检测传感
部分获得的信息或由外部输入的指令，经过集中、存储、分析、加工处理后，按照信息处理结果和程序与节奏发出相应的指令，来控制系统的运行。运动模块（执行机构），根据智能组成要素发出的指令，来有序地完成规定的动作和功能。构成机电一体化系统的五大模块，相互之间通常要遵循接口耦合、运动传递、信息控制与能量转换，才能使机电一体化工业产品满足生产现场的技术需求。
三、机电一体化技术在煤矿装备中的应用
国外学者在机电一体化应用方面的研究，相比国内要早若干年，但我国通过业内专家学者的不懈努力，在机电一体化的研究和应用方面也已取得比较丰硕的成果。1970年，山西大同矿务局就率先设计应用了国内首套综合机械化采煤系统，对推进我国煤矿综合机械化采煤技术的应用和发展，起到了引领作用。随着国内外综合机械化采煤技术的发展，到20世纪90年代中期，我国国有重点煤矿实现了主要专业（采、掘、机、运、通）机械化作业。到20世纪末期，机电一体化技术已经在我国煤矿装备的各个方面，获得了极大的发展。
（一）液压支架电液控制系统
煤矿液压支架的电液控制技术，是采煤工作面装备应用机电一体化技术的标志性之一。虽然与西方发达国家相比，我国应用电液控制技术较晚，但从1995年研制成功电液控制液压支架至今，已经有多
种型号的液压支架实现了远距离电液控制、操作，并已在国内多个综采工作面获得成功，如黑龙江龙煤集团向阳矿的490901远程集中控制无人开采工作面;山西晋城煤业集团古书院矿通过工作面集控中心，对综采工作面设备进行集中控制，建成了远程程序控制自动化无人工作面;潞安矿业集团漳村矿在2303工作面应用PM31电液控制系统，实现了工作面设备集中控制和监测，胶带输送机实现了远程开停控制，不仅减少了现场操作人员，而且减轻了工人的劳动强度。
（二）智能化电机车防撞系统
潞安矿业集团公司王庄煤矿，为了解决大巷电机车碰撞事故，研制应用了智能化电机车防撞系统，该系统主要由红外发射与接收、控制与执行、声光报警、液压制动等几个单元构成，可由微电脑单片机对电机车的实时运行速度和相对距离进行计算，计算数值趋向于设定的制动值时，系统会及时发出声光报警信号，必要时启动制动程序对列车进行软制动，有效地保证了人员和车辆设备的安全。
（三）电牵引采煤机
电牵引采煤机是机电一体化技术在采煤机的一个典型应用。与液压牵引相比，它具有一下特点：①良好的牵引特性：可以在采煤机前进时提供牵引力，使其克服阻力移动，也可以在采煤机下滑时进行发电制动，向电网反馈电能。②可用于大倾角煤层：牵引电动机轴端装有停机时防止机器下滑的制动器，因为它的设计制动力矩为电动机额定转矩的1.6～2.0倍，所以电牵引采煤机可用在40°～50°倾角的煤层，而不需要其它防滑装置。③运行可靠，使用寿命长，电牵引和液压牵引不同，前者除电动机的电刷和整流子有磨a损外，其它元件均无磨损，因此工作可靠，故障少，寿命长，维修工作量小。④反应灵敏，动态特性好：电控系统能及时调整各种参数，防止采煤机超载运行。⑤结构简单、效率高：电牵引采煤机机械传动结构简单、尺寸小、重量轻，电能转换为机械能只做一次转换，效率可达99%，而液压采煤机的效率只有65%-70%左右。未来电牵引采煤机在煤矿的应用前景，将更加看好。
四、结语
2010年以来，我国已成为制造业大国，但不容忽视地存在“大而不强”的问题。近年来，机电一体技术在各个专业和技术领域不断得到推广应用，并已在液压支架电液控制系统、电牵引采煤机、煤矿安全控制系统等方面得到成功应用，结合当前我国实施“中国制造2025”行动纲领，煤矿机电一体化技术的不断融入，煤矿装备的科技水平将会得到提升，装备的自动化、智能化、网络化发展前景越来越好，随之将会减少工作面岗位操作人员数量，大大提高工作面生产效率，煤矿的安全环境和矿山面貌也会进一步得到改观。
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