趙友軍，趙亦輝，張旭輝

(1.西安煤礦機(jī)械有限公司，陜西 西安 710200; 2.西安科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，陜西 西安 710054)

0 前言

采煤機(jī)作為煤礦井下開(kāi)采中實(shí)現(xiàn)落煤、裝煤功能的重要設(shè)備，其運(yùn)行情況直接影響煤礦整體生產(chǎn)的推進(jìn)。國(guó)內(nèi)從20世紀(jì)60年代初期開(kāi)始研制采煤機(jī)，期間經(jīng)歷了由引進(jìn)、消化、仿制到自主研制，目前無(wú)論薄煤層，還是大采高特厚煤層開(kāi)采方面都取得了長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展[1][2]，不僅本體設(shè)計(jì)制造技術(shù)、牽引變頻、整機(jī)模塊化、液壓密封等方面，系統(tǒng)保護(hù)和控制功能也由簡(jiǎn)單到完善。國(guó)際上煤礦綜采裝備制造商經(jīng)過(guò)了市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勝劣汰和多輪兼并重組，形成了JOY、Eickhoff等高端設(shè)備制造商，其產(chǎn)品在自動(dòng)化、智能化方面達(dá)到了較高水平[3]。國(guó)內(nèi)采煤機(jī)工況監(jiān)測(cè)、特殊部位故障預(yù)警等方面還與國(guó)外存在著一定的差距。近年來(lái)高產(chǎn)高效礦井的發(fā)展，對(duì)采煤機(jī)的開(kāi)機(jī)率要求越來(lái)越高，采煤機(jī)運(yùn)行可靠性成為煤礦生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。

采煤機(jī)運(yùn)行可靠性不僅在于需要提高設(shè)計(jì)和制造水平，還體現(xiàn)在通過(guò)數(shù)字化的手段實(shí)時(shí)監(jiān)控采煤機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，采用現(xiàn)代技術(shù)手段對(duì)采煤機(jī)運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)干預(yù)，從而確保采煤機(jī)等設(shè)備的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。采煤機(jī)數(shù)字化是實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)自動(dòng)化、智能化以及安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化礦山的重要部分[4]。

本文在分析和總結(jié)國(guó)內(nèi)采煤機(jī)數(shù)字化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，研究工業(yè)設(shè)備數(shù)字化技術(shù)的構(gòu)成和技術(shù)路線，以采煤機(jī)為數(shù)字化目標(biāo)，研究采煤機(jī)模型，運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)，狀態(tài)監(jiān)測(cè)，電機(jī)管理與控制和位姿監(jiān)測(cè)等數(shù)字化理念及使能技術(shù)，并對(duì)以全面感知、智能決策與健康預(yù)測(cè)等特征的采煤機(jī)智能化發(fā)展技術(shù)進(jìn)行展望。

1 采煤機(jī)數(shù)字化技術(shù)的任務(wù)及目標(biāo)分析

數(shù)字化裝備本質(zhì)上是“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”和軟件控制的自動(dòng)化工業(yè)裝備。數(shù)字化過(guò)程是將表征工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜多變信息轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，利用獲得的數(shù)據(jù)去實(shí)時(shí)修正按照工業(yè)裝備運(yùn)行要求構(gòu)建的自動(dòng)控制模型。另外運(yùn)行工況下電氣、液壓和關(guān)鍵部位的狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也用于運(yùn)行中安全防護(hù)和故障預(yù)警決策[5][6]。借助計(jì)算機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)等技術(shù)，在積累的設(shè)備監(jiān)測(cè)和控制數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，最終實(shí)現(xiàn)裝備的安全可靠運(yùn)行。

自動(dòng)化綜采工作面是指采用了具有自動(dòng)化控制功能的采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)等機(jī)電一體化成套裝備，實(shí)現(xiàn)了工作面少人操作、安全高效開(kāi)采[1]。其中要求采煤機(jī)具有自動(dòng)調(diào)高控制、自定位、故障自診斷，可實(shí)現(xiàn)與液壓支架及工作面控制系統(tǒng)的通信和自動(dòng)控制等功能。

采煤機(jī)施工過(guò)程環(huán)境惡劣、工況復(fù)雜，涉及多變的外部受迫振動(dòng)、多種設(shè)備耦合或干涉(支架、刮板機(jī))，依靠數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化技術(shù)保障采煤機(jī)安全運(yùn)行，是目前綜采工作面自動(dòng)化開(kāi)采面臨的首要問(wèn)題[5]。“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”的煤礦生產(chǎn)戰(zhàn)略，急需研發(fā)少人或者無(wú)人化自動(dòng)截割控制技術(shù)及裝備[7]。通過(guò)數(shù)字化技術(shù)，使采煤機(jī)部分具備人的視覺(jué)、觸覺(jué)等等功能，才有可能真正替代人完成開(kāi)采工作。

因此，采煤機(jī)數(shù)字化就是借助多種傳感器數(shù)據(jù)，全面感知設(shè)備健康狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行過(guò)程控制智能決策，輔以電氣、液壓、機(jī)械等方面的故障預(yù)測(cè)，有效提升采煤機(jī)可靠性和工作效能。具體做法包括：

(1)采煤機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)采集。通過(guò)傳感器系統(tǒng)采集采煤機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)中的電流、電壓、溫度、振動(dòng)、流量、壓力、角度、位置、轉(zhuǎn)速等信息，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)整理、存儲(chǔ)與分析，把檢測(cè)分析的結(jié)果通過(guò)圖、表、文字等多種方式進(jìn)行可視化處理；

(2)采煤機(jī)控制系統(tǒng)模型構(gòu)建。按照工業(yè)裝備運(yùn)行要求構(gòu)建自動(dòng)控制模型，利用已獲得的傳感器數(shù)據(jù)去實(shí)時(shí)修正采煤機(jī)控制過(guò)程，以過(guò)程數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)采煤控制過(guò)程，這是采煤機(jī)自動(dòng)化技術(shù)的核心和關(guān)鍵。另外運(yùn)行工況下電氣、液壓和關(guān)鍵部位的狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也用于運(yùn)行中安全防護(hù)和故障預(yù)警決策。

(3)數(shù)據(jù)深度分析產(chǎn)生運(yùn)行決策。工作人員或研究人員完成對(duì)狀態(tài)數(shù)據(jù)的深度分析及對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行運(yùn)行決策；

(4)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障預(yù)警。在對(duì)大量工況數(shù)據(jù)進(jìn)行分析挖掘的基礎(chǔ)上，研究采煤機(jī)的運(yùn)行規(guī)律，對(duì)故障進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷和預(yù)警，由此降低因問(wèn)題發(fā)現(xiàn)不及時(shí)而造成的損失，提高采煤機(jī)運(yùn)行可靠性。

2 采煤機(jī)數(shù)字化系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)

2.1 采煤機(jī)數(shù)字化系統(tǒng)

采煤機(jī)數(shù)字化的過(guò)程包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)字化控制、數(shù)字化通訊等環(huán)節(jié)。采煤機(jī)上的所有控制功能都是建立在對(duì)數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，因此數(shù)據(jù)采集非常重要，圖1是采煤機(jī)配置的典型傳感器。電控系統(tǒng)中配置的主要保護(hù)功能有：三相負(fù)荷預(yù)警及保護(hù)、溫度預(yù)警及保護(hù)、漏電檢測(cè)及保護(hù)、截割恒功率控制功能等；其它的檢測(cè)功能有瓦斯檢測(cè)、搖臂傾角檢測(cè)、機(jī)身傾角檢測(cè)、采煤機(jī)的位置檢測(cè)、水流量檢測(cè)、油壓油溫檢測(cè)、運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、參數(shù)設(shè)置、運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)顯示等。

數(shù)字化系統(tǒng)包括采煤機(jī)模型數(shù)字化、運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)字化、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)字化、電機(jī)管理與控制數(shù)字化、位姿監(jiān)測(cè)數(shù)字化等五個(gè)部分，如圖2所示。

圖1 采煤機(jī)典型的傳感器配置

圖2 采煤機(jī)數(shù)字化系統(tǒng)

2.1.1 采煤機(jī)模型數(shù)字化

采煤機(jī)模型數(shù)字化是指將采煤機(jī)的零部件進(jìn)行數(shù)字化處理，建立采煤機(jī)數(shù)字化模型。采煤機(jī)數(shù)字化模型能夠反映采煤機(jī)的外形尺寸，各個(gè)零部件的連接關(guān)系，減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)關(guān)系等。采煤機(jī)數(shù)字化模型是后繼實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可視化、遠(yuǎn)程虛擬操控、防碰撞檢測(cè)的基礎(chǔ)。

2.1.2 采煤機(jī)運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)字化

采煤機(jī)運(yùn)行環(huán)境包括采煤機(jī)外部環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境，其中外部環(huán)境指綜采工作面瓦斯、通風(fēng)和人員定位狀況等，內(nèi)部環(huán)境指電控箱溫度、濕度，冷卻及噴霧水流量和壓力，液壓油溫和油位，液壓系統(tǒng)壓力等。外部環(huán)境反映采煤機(jī)所處的工作環(huán)境情況，直接決定是否具備采煤機(jī)運(yùn)行條件，而內(nèi)部環(huán)境表征采煤機(jī)各構(gòu)成部分的運(yùn)行健康狀態(tài)，決定能否安全高效采煤。

電控箱溫濕度監(jiān)測(cè)是在電控箱內(nèi)布置溫濕度傳感器，實(shí)時(shí)采集電控箱內(nèi)部溫度、濕度信息并在人機(jī)界面提示，控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的保護(hù)閾值，執(zhí)行降容運(yùn)行、預(yù)警提示、保護(hù)停機(jī)等相應(yīng)的控制指令；采煤機(jī)在冷卻和噴霧水路中安裝了水流量傳感器，采集各路水流量信息；油溫、油位傳感器安裝在采煤機(jī)泵箱中，進(jìn)行油溫、油位檢測(cè)并執(zhí)行相應(yīng)的保護(hù)；油路上安裝壓力傳感器，監(jiān)測(cè)液壓系統(tǒng)壓力；采煤機(jī)外部安裝有瓦斯傳感器，其將瓦斯?jié)舛刃畔?，轉(zhuǎn)換為電流、電壓、頻率等模擬量信號(hào)，經(jīng)系統(tǒng)軟件處理，當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸^(guò)1%時(shí)，系統(tǒng)預(yù)警，超過(guò)1.5%采煤機(jī)主動(dòng)斷電。如圖3所示。

圖3 采煤機(jī)運(yùn)行環(huán)境數(shù)字化

2.1.3 運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)字化

運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)字化是對(duì)采煤機(jī)空載或負(fù)載運(yùn)行時(shí)各個(gè)部件的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，安裝在采煤機(jī)部件上的各個(gè)傳感器采集采煤機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過(guò)檢測(cè)數(shù)據(jù)反映采煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。如圖4所示。

(1)在搖臂和牽引部安裝溫度傳感器，通常是PT100，實(shí)時(shí)采集搖臂和牽引部主要位置的溫度。

(2)通過(guò)振動(dòng)傳感器，采集傳動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵部位振動(dòng)信號(hào)，利用振動(dòng)測(cè)試與診斷技術(shù)通過(guò)對(duì)振動(dòng)信號(hào)的分析，識(shí)別和預(yù)測(cè)設(shè)備的機(jī)械故障。此方法能夠診斷機(jī)械傳動(dòng)不平衡、不對(duì)中、扭振和軸承異常等機(jī)械故障，對(duì)電機(jī)定子鐵心或繞組線圈松動(dòng)、氣隙偏心、轉(zhuǎn)子斷條和端環(huán)開(kāi)裂等故障的診斷也比較有效。結(jié)合溫度、振動(dòng)數(shù)據(jù)分析搖臂和牽引部的運(yùn)行狀況，對(duì)采煤機(jī)截割部和牽引部健康狀況可以進(jìn)行評(píng)估和預(yù)警。

圖4 采煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)字化

2.1.4 電機(jī)管理與控制數(shù)字化

目前長(zhǎng)臂滾筒采煤機(jī)上的電機(jī)均采用橫向布置，其中包括兩個(gè)截割電機(jī)，兩個(gè)牽引電機(jī)，一個(gè)(或兩個(gè))泵電機(jī)，一個(gè)破碎電機(jī)。對(duì)單個(gè)電機(jī)來(lái)說(shuō)，采用電流傳感器監(jiān)測(cè)電機(jī)的三相電流，控制器對(duì)電流數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可得到電機(jī)的過(guò)載、缺相、三相不平衡等信息。由此得到電機(jī)負(fù)載，就可以實(shí)現(xiàn)牽引自適應(yīng)調(diào)速控制。具體實(shí)施中，當(dāng)電機(jī)負(fù)載大于額定負(fù)載的1.3倍，采煤機(jī)牽引部電機(jī)自動(dòng)調(diào)速，采煤機(jī)減速以降低截割電機(jī)負(fù)載；當(dāng)電機(jī)負(fù)載小于額定負(fù)載的0.9倍時(shí)，采煤機(jī)加速以增加截割電機(jī)負(fù)載，從而使采煤機(jī)達(dá)到最佳工作效率并對(duì)電機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)起到保護(hù)作用。

電機(jī)定子繞組中布置PT100，通過(guò)熱電阻數(shù)據(jù)采集器，將電機(jī)溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳給采煤機(jī)控制器，監(jiān)測(cè)電機(jī)運(yùn)行中的溫度。當(dāng)電機(jī)溫度大于135℃時(shí)，采煤機(jī)自動(dòng)降容運(yùn)行。電機(jī)回路安裝絕緣監(jiān)測(cè)裝置，監(jiān)測(cè)電機(jī)的絕緣狀態(tài)，并把狀態(tài)信號(hào)傳給控制器。根據(jù)采集的電機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)電機(jī)工作狀態(tài)進(jìn)行綜合分析，并結(jié)合電機(jī)的運(yùn)行特性曲線來(lái)控制電機(jī)運(yùn)行。電機(jī)控制如圖5所示。

圖5 采煤機(jī)電機(jī)控制流程

2.1.5 位姿監(jiān)測(cè)數(shù)字化

借助傳感器獲取的采煤機(jī)在工作面的位置，以及采煤機(jī)位姿數(shù)據(jù)，是綜采工作面自動(dòng)化的基礎(chǔ)。以采煤機(jī)為核心，以其位置來(lái)統(tǒng)一協(xié)調(diào)支架調(diào)整、推溜等流程是目前的工作面采煤的普遍做法。因此，位姿監(jiān)測(cè)數(shù)字化不僅是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化采煤的工藝要求，遠(yuǎn)程監(jiān)控時(shí)人工干預(yù)決策依據(jù)也是綜合三機(jī)位置和視頻監(jiān)控信息給出。

(1)采煤機(jī)精確定位。從自動(dòng)化采煤方面考慮，綜采施工中需要獲得采煤機(jī)沿工作面長(zhǎng)度方向、垂直工作面方向和相對(duì)底板的精確位置，以滿足三機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)、工作面直線度和工作面水平控制方面的要求。

采煤機(jī)位姿測(cè)量是三機(jī)協(xié)調(diào)和工作面直線度控制的關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)先后研究采用全站儀、激光標(biāo)靶、機(jī)器視覺(jué)、超寬帶技術(shù)，以及捷聯(lián)慣導(dǎo)等進(jìn)行采煤機(jī)位姿檢測(cè)，但是單一方法都未能有效解決問(wèn)題。其中慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的無(wú)源特性特別符合在井下的使用要求，但是其時(shí)間累積誤差較大，需要和其他傳感器融合使用，實(shí)際使用效果還有待檢驗(yàn)。目前，國(guó)內(nèi)采煤機(jī)只是安裝了沿工作面長(zhǎng)度方向的位置測(cè)量傳感器，使用最多、運(yùn)行最可靠的方法是在牽引部低速區(qū)安裝絕對(duì)式編碼器，通過(guò)編碼器檢測(cè)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)計(jì)算行走距離，即采煤機(jī)在工作面的相對(duì)位置。此方法具有斷電記憶的功能，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、精度高，在實(shí)際應(yīng)用中只需要首次校正數(shù)據(jù)。

(2)采煤機(jī)姿態(tài)測(cè)量。位置數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)之間建立一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系就是實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)自動(dòng)截割的過(guò)程。采煤機(jī)姿態(tài)指其在某一位置的滾筒高度、傾角和俯仰角。其中工作面傾角和俯仰采角度數(shù)據(jù)，通過(guò)在采煤機(jī)上安裝的雙軸傾角儀來(lái)獲取。采煤機(jī)滾筒高度監(jiān)測(cè)常用的傳感器有旋轉(zhuǎn)編碼器、傾角儀、位移傳感器三種，其中編碼器安裝在搖臂鉸接軸上，通過(guò)測(cè)量搖臂的擺動(dòng)角度計(jì)算出搖臂采高；傾角儀安裝在搖臂上，測(cè)量搖臂相對(duì)于水平面的角度，從而計(jì)算搖臂采高；位移傳感器安裝于搖臂的推移油缸里面，測(cè)量油缸伸縮長(zhǎng)度來(lái)計(jì)算搖臂采高。

2.2 采煤機(jī)數(shù)字化的三維可視化實(shí)現(xiàn)

通過(guò)自動(dòng)化、智能化的技術(shù)手段，在工作面連續(xù)正常生產(chǎn)過(guò)程中，將工人從危險(xiǎn)的采場(chǎng)( 狹義綜采工作面) 解放到相對(duì)安全的巷道、硐室或地面，實(shí)現(xiàn)采場(chǎng)無(wú)人操作，甚至無(wú)人巡檢，即工人不出現(xiàn)在采場(chǎng)或工作面內(nèi)[3]，是綜采工作面生產(chǎn)的終極目標(biāo)。

采煤機(jī)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可視化系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制人工干預(yù)決策的關(guān)鍵，將重要的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可視化，由上位機(jī)模擬顯示采煤機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)運(yùn)行底層驅(qū)動(dòng)程序，對(duì)虛擬采煤機(jī)的主要變量進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)的自動(dòng)或手動(dòng)遠(yuǎn)程控制。

但是，目前依靠三機(jī)位姿可視化數(shù)據(jù)模型和工作面視頻數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程控制室的操作人員難以獲得足夠準(zhǔn)確的控制依據(jù)。針對(duì)此問(wèn)題，國(guó)內(nèi)學(xué)者提出使用虛擬操控技術(shù)，構(gòu)建綜采綜掘工作面包括煤層數(shù)字模型、設(shè)備虛擬樣機(jī)及場(chǎng)景模型在內(nèi)的三維動(dòng)態(tài)場(chǎng)景，以“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、虛實(shí)同步、遠(yuǎn)程干預(yù)、人機(jī)協(xié)作”的控制策略實(shí)現(xiàn)綜采工作面設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，取得了一定進(jìn)展[8]。

3 采煤機(jī)智能化發(fā)展方向

采煤機(jī)的數(shù)字化是表現(xiàn)形式，智能化是數(shù)字化、自動(dòng)化的延伸。采煤機(jī)智能化應(yīng)該是在現(xiàn)有數(shù)字化的基礎(chǔ)上，融合數(shù)據(jù)的寬度，挖掘數(shù)據(jù)的深度，使采煤機(jī)具有類(lèi)似于人類(lèi)一樣的視覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)，具有對(duì)環(huán)境多維度深層次的感知，能自動(dòng)執(zhí)行示教的流程，并能通過(guò)大數(shù)據(jù)分析、推理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)環(huán)境變化時(shí)的自我調(diào)節(jié)，自主學(xué)習(xí)并升級(jí)。還需要研究智能化采煤機(jī)與智能化液壓支架、智能化運(yùn)輸機(jī)等工作面其它設(shè)備之間的智能通訊，最終實(shí)現(xiàn)工作面智能化生產(chǎn)及智能化管理。

近年來(lái)，采煤機(jī)智能化方面取得了很大進(jìn)展，在采煤機(jī)位置精確定位、自學(xué)習(xí)智能軌跡規(guī)劃、基于智能決策或煤巖識(shí)別的滾筒自動(dòng)調(diào)高、自動(dòng)記憶割煤、防碰撞安全避險(xiǎn)、故障自診斷，以及具有基于產(chǎn)量需求、輸送機(jī)設(shè)備負(fù)荷、工作面環(huán)境等信息的智能決策調(diào)速、采高自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程可視化控制等方面取得了長(zhǎng)足發(fā)展。

圍繞全面感知、智能決策與安全可靠執(zhí)行等方面，采煤機(jī)智能化系統(tǒng)技術(shù)層面上還需發(fā)展，包括:

(1)不斷提升傳感、控制與執(zhí)行系統(tǒng)之間相互協(xié)調(diào)的能力，以保證系統(tǒng)的安全性、可靠性和易維護(hù)性。

(2)進(jìn)一步研究并綜合運(yùn)用振動(dòng)(噪聲) 分析、視頻圖像分析及透地雷達(dá)等技術(shù)手段，發(fā)展基于煤巖界面自動(dòng)識(shí)別的采煤機(jī)自動(dòng)調(diào)高技術(shù)；

(3)發(fā)展基于特征振動(dòng)、噪聲實(shí)時(shí)分析(聲紋分析)等技術(shù)的傳動(dòng)系統(tǒng)的健康狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)與早期故障預(yù)警等技術(shù)；

(4)發(fā)展采煤機(jī)視覺(jué)、觸覺(jué)(碰撞與擠壓探測(cè))等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行中存在的障礙、干涉等異常的自動(dòng)識(shí)別與智能化處理；

(5)運(yùn)用人工智能等技術(shù)發(fā)展采煤機(jī)自適應(yīng)智能控制及自診斷技術(shù)；

(6)運(yùn)用VR技術(shù)構(gòu)建人、機(jī)、環(huán)有機(jī)結(jié)合的虛擬綜采工作面，實(shí)現(xiàn)綜采過(guò)程遠(yuǎn)程控制、設(shè)備碰撞等。

通過(guò)在這些關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的不斷探索積累，最終實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)向智能化采煤機(jī)器人的技術(shù)飛躍。

4 結(jié)束語(yǔ)

論文對(duì)采煤機(jī)數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)，詳細(xì)闡述了近年來(lái)國(guó)內(nèi)在數(shù)字化方面的研究工作，對(duì)具備自主感知、智能決策與健康預(yù)測(cè)的智能化采煤機(jī)使能技術(shù)進(jìn)行了分析。所述數(shù)字化技術(shù)近年來(lái)在煤礦現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用試驗(yàn)表明，可以實(shí)現(xiàn)采煤過(guò)程中采煤機(jī)的自主定位、自動(dòng)調(diào)高、自我診斷、自適應(yīng)牽引、遠(yuǎn)程可視化監(jiān)控，為建設(shè)煤礦智能化綜采工作面奠定了重要基礎(chǔ)。目前還存在一些理論和技術(shù)問(wèn)題需要解決，諸如探索采煤機(jī)視覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)等方面技術(shù)，解決工作面異常狀態(tài)、碰撞與擠壓、人員等探測(cè)難題，探索自供電無(wú)線監(jiān)測(cè)技術(shù)，解決大量監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)布線難題，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，為智能控制、在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與早期故障預(yù)警奠定基礎(chǔ)。只有把這些問(wèn)題解決好了，采煤機(jī)數(shù)字化才真正有意義，也為下一步智能化采煤機(jī)器人奠定了基礎(chǔ)。