時間：2023-06-12 16:09:30
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在機電一體化教學中，教師和學生面臨著一系列的制約因素，影響著教師的教學質量和學生的學習質量，要想提高機電一體化的教學水平首先要清楚的了解機電一體化教學的制約因素，只有清楚原因才能夠對癥下藥，完美的解決問題。
1、教學方式的不成熟。現階段機電一體化的教學方式的主體是教師，主要的模式是教師先對教學的教材進行充分的了解和研究，按照規定的教學計劃進行對學生學習的內容進行備課，這樣就造成了教師為了教學而進行教學，而學生是微課學習而學習，教師與學生都不能夠真正的了解到機電一體化教學的內涵，他們主要是為了上級的各種檢查做好工作，失去了教育的真諦，要讓學生為了興趣而學習，而不是為了學習而學習，這樣的學習才會更加有效果。所以教師要在教育學生進行理論學習的同時也要做好實施研究工作，結合市場的需求對內容進行擴充，增加實訓的項目，逐步改善教學方式。
2、應用教學的不普遍。在教學方法上說過教學內容要根據市場的需求進行擴充，所以在教學的過程中要逐步建立健全與市場需求相適應的教學體系，教師要按照市場的需求來培養社會所需要的工業技能型人才。教學中要根據機電一體化的發展趨勢，結合實際情況展開教學任務。在機電一體化的教學中要加強計算機技術的教育，在現在社會中計算機的應用已經非常的普遍，人類社會也將復雜的工程都轉化成了人機對話的形式，只有熟練地掌握計算機技術，才能在專業領域進行應用，以此讓學生自身的專業化水平得到提高。
3、教學質量不高。機電一體化教育主要是為了培養專業的工業技能型人才，然而在現在的教學模式下，教師的教學質量并有達到預期的效果，在這種環境下學生只是一味的對課本的固定知識點進行學習，無法與實際社會生活相聯系，理論知識只有真正的應用到社會實踐中，才會充分發揮它的優勢。中國傳統的教學導致了教師教學質量的下降，這時候教師可以向國外的一些教師學習，學習他們先進的教學方法，提升自身的教學質量。機電一體化教學要注重理論與實際的相結合，將書面考試逐漸向理論實踐進行轉變，讓學生在學習的過程中加強自身的參與感，和教師一起進行知識與實踐相結合的學習。
二、機電一體化教學設施的改革
教學環境的好壞也影響著教師與學生的教學與學習，為了加強教師的教育和學生的學習，要對教學的設施進行不同程度上的改革，幫助學生更好的進行技能技術的學習，使他們能夠更好的立足于將來的工作崗位。
1、對教學場所和學習基地的改革。教師的教學工具和學生的學習場所，都能夠對教學效果產生很大的影響，為了保證學生更好的進行學習，學校要建立一個機電一體化進程的教學基地。機電一體化教學就要求學校本身應該具有先進的硬件條件，這樣才能夠讓學生更好的進行學習。學校要加強多媒體教學設備的建設，多建立一些校內實習的基地，配備與專業課程相匹配的教學設備，可以根據用人單位的具體需求來進行針對性的學習，給學生營造一個類似于日后工作環境的教學環境，讓他們將來能夠更好的食用工作環境和工作崗位。
2、教學課程的改革。機電一體化的教學課程要與各階段的目標任務相結合，可以通過在社會上進行工作的學生的經驗，通過整理和分析，在教學中可以根據工作內容的不同，將工作中的任務作為教學中的任務，對學生進行有針對性的培養，當學生知道他們所學習的在將來的工作中可能會用到，這樣就更能激發他們學習的欲望。教師要清楚地意識到，機電一體化是面向未來、面向世界的，要將教學的思路拓寬，明確教學的內容和方法，積極地對教學體系進行改革，促使學校的培養計劃與社會發展的需求相適應。
關鍵字：機電一體化；技術；發展
1 機電一體化的基本概念
機電一體化是以機械學、電子學和信息科學為主的多門技術學科在機電產品發展過程中相互交叉、相互滲透而形成的一門新興邊緣性技術學科。這里面包含了三重含義：首先，機電一體化是機械學、電子學與信息科學等學科相互融合而形成的學科；其次，機電一體化是一個發展中的概念，早期的機電一體化就像其字面所表述的那樣，主要強調機械與電子的結合，即將電子技術“溶入”到機械技術中而形成新的技術與產品。隨著機電一體化技術的發展，以計算機技術、通信技術和控制技術為特征的信息技術（即所謂的“3C”技術：Computer、Communication和 Control Technology）“滲透”到機械技術中，豐富了機電一體化的含義，現代的機電一體化不僅僅指機械、電子與信息技術的結合，還包括光（光學）機電一體化、機電氣（氣壓）一體化、機電液（液壓）一體化、機電儀（儀器儀表）一體化等；最后，機電一體化表達了技術之間相互結合的學術思想，強調各種技術在機電產品中的相互協調，以達到系統總體最優。換句話說，機電一體化是多種技術學科有機結合的產物，而不是它們的簡單疊加。
2 機電一體化的核心內容
機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此，要了解機電一體化，必須從以下幾方面著手：
（一） 機械技術
機械技術是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其它高、新技術來，來提高其各項性能，滿足更廣的需求。在機電一體化系統制造過程中，經典的機械理論與工藝應借助于計算機輔助技術，同時采用人工智能與專家系統等，形成新一代的機械制造技術。
（二） 計算機與信息技術
凡是能擴展人的信息功能的技術，都是信息技術。可以說，這就是信息技術的基本定義。它主要是指利用電子計算機和現代通信手段實現獲取信息、傳遞信息、存儲信息、處理信息、顯示信息、分配信息等的相關技術。
（三） 系統技術
系統技術即以整體的概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，它是實現系統各部分有機連接的保證。
（四） 自動控制技術
自動控制技術是20世紀發展最快、影響最大的技術之一，也是21世紀最重要的高技術之一。今天，技術、生產、軍事、管理、生活等各個領域，都離不開自動控制技術。就定義而言，自動控制技術是控制論的技術實現應用，是通過具有一定控制功能的自動控制系統，來完成某種控制任務，保證某個過程按照預想進行，或者實現某個預設的目標。
（五） 傳感檢測技術
傳感技術是把各種量轉變成可物理識別的信號進行輸出，檢測就是指人員對可是別的信號進行處理的過程。傳感檢測技術是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節?，F代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經受嚴酷環境的考驗，它是機電一體化系統達到高水平的保證。
3 機電一體化的發展趨勢
（一）綠色化
在人們越來越追求生活質量和生活品質的今天，綠色環保成為了人們生活關注的焦點，隨著社會進步和近年來人們對生態保護意識的重視和加強，綠色產品概念也將成為時展的必然！綠色理念倡導消費者在與自然協調發展的基礎上,從事科學合理的生活消費,提倡健康適度的消費心理,弘揚高尚的消費道德及行為規范,并通過改變消費方式來引導生產模式發生重大變革,進而調整產業經濟結構,促進生態產業發展的消費理念。機電一體化技術也順應了綠色理念，機電一體化產品在人們的生活使用時不會對環境造成污染或者污染遠遠小于傳統的產品，而且在產品報廢后，其零件還能被再利用和再加工，資源利用率得到了大幅度的提高，達到節約資源的目的。
（二）智能化
智能化是21世紀機電一體化發展的一個顯著特點，它由現代通信與信息技術、計算機網絡技術、行業技術、智能控制技術匯集而成的針對某一個方面的應用的智能集合,隨著信息技術的不斷發展，其技術含量及復雜程度也越來越高，智能化的感念開始逐漸滲透到各行各業以及我們生活中的方方面面，同樣，機電一體化的智能化研究也在各個國家普遍開展。這里所提到的 “智能化”是指機器本身所具有的特性，它是在運用控制理論的基礎上，結合計算機技術、精細化制造、運籌學等新學科、新技術和新方法，通過使機器模仿人類所具有的一些能力，如思維、推理、決策等，可以在一個比較復雜的工作和困難的環境中代替人類去工作。
（三）網絡化
網絡技術的發展是計算機技術發展的里程碑，網絡技術的發展不僅推動了人類的科學技術的發展,同時給人們的學習,工作和生活帶來重大的改變，同時，也深刻的影響著機電一體化技術的發展。其中最重要的影響就是對機電一體化設備的網絡控制，控制的終端設備就是機電一體化產品。
（四）微型化
微型化也是機電一體化未來發展的趨勢之一，尤其是近10年來，由于包括納米級的精密機械研究成果、分子層次的現代化學研究成果、基因層次的生物學研究成果，以及高精密超性能特種功能材料研究成果和全球網絡技術推廣應用成果等在內的一大批當代最新技術成果的競相問世，使得機電一體化領域朝著微型化有了質的發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活,可進入一般機械無法進入的空間，并易于進行精細操作，因此在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。因此在生物醫學、航空航天、信息技術、工農業乃至國防等領域，都有廣闊的應用前景。
模具結構特點:(1)常規的三板模結構,1模2腔,側澆口進料。(2)無拉料桿和推桿裝置,在彈簧力的作用下通過澆口推板將主流道凝料從定模板上推出,模具結構簡單。(3)模具工作可靠,操作方便,自動化程度高。(4)脫螺紋機構的主要零件有:電機、鏈輪、鏈條、推力軸承、深溝球軸承、接近開關、中間繼電器、時間繼電器等。模具的工作過程為:模具合模、注射、保壓、冷卻過程結束后,模具開模,動模開始向后運動,澆口推板18在彈簧17的作用下,將主流道凝料和塑件從動模上推出。動、定模開模到一定距離,注塑機頂桿通過動模座板16的頂出孔進入模具,使接近開關22受到感應,并發信號給中間繼電器19,啟動電機26。
電機通過主動鏈輪24、鏈條14帶動從動鏈輪8旋轉,螺紋型芯7在推力軸承5和深溝球軸承6的配合下作旋轉運動。塑件與型芯在相對旋轉運動的作用下實現自動脫模。當時間繼電器20到時后自動斷電,電機停止運轉,型芯同時停止旋轉,模具的一個工作循環過程結束。
模具中采用的機電一體化控制系統包括電器控制、機械傳動和動力元件三大部分。電器控制部分功能上包括:信號采集、信號傳遞和信號控制;機械傳動的類型有:齒輪傳動、鏈傳動、蝸桿傳動、螺旋傳動以及常用機構等。動力元件有:電機、液壓泵和氣壓泵。下面主要對電器控制元件的功能和作用進行介紹。
信號采集元件信號采集元件可分為:接近開關(見圖5)、光電開關(見圖6)、信號傳感器等。圖4模具中使用接近開關作為信號采集元件。接近開關是一種無需與運動部件進行機械接觸而可以操作的位置開關,當物體接近開關的感應面到動作距離時,不需要機械接觸及施加任何壓力即可使開關動作,從而觸發交流或直流電器工作或給計算機裝置提供控制指令。光電開關是利用被檢測物對光束的遮擋、吸收或反射,檢測物體有或無。物體不限于金屬,所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關將輸入電流在發射器上轉換為光信號發出,接收器再根據接收到的光線的強弱或有無對目標物體進行探測。
信號傳遞元件圖模具中采用中間繼電器(見圖7)作為信號傳遞元件。中間繼電器是用來傳遞信號或同時控制多個電路,也可直接用它來控制小容量電機或其他電氣執行元件。繼電器的工作原理是:當某一輸入信號(如電壓、電流、溫度、速度、壓力等)達到預定數值時,使它動作,以改變控制電路的工作狀態,從而實現既定的控制或保護的目的。在此過程中,繼電器主要起傳遞信號的作用。
【關鍵詞】機電一體化；煤礦生產；監測監控；礦井運輸；采煤機
1 機電一體化技術的概述
“機電一體化”（Mechatronics）是集機械、電子、計算機和信息技術等多種技術有機結合的一門交叉綜合技術。機電一體化是在機械的主功能、動力功能和控制功能上引進計算機和電子技術，將機械裝置和電子設備以及軟件等緊密結合起來，相互滲透，相互融合而形成的一門新興的綜合技術。它的本質不僅是單純地利用電子技術來簡化或替代機械，更重要的是將機械系統、微電子和計算機技術、信息技術組成了最佳系統。
機電一體化技術具有下述優勢：提高使用的安全性和可靠性、改善使用性能。機電一體化產品均具有自動監視、報警、診斷等功能，大大簡化了操作步驟并且簡單、方便；適用面廣、生產能力強、工作質量高。機電一體化產品的各種自動功能適用于不同的場合和領域，應變能力強，很大程度提高了控制和檢測的靈敏度和精度；具有復合功能、調整和維護方便。機電一體化產品具有復合技術和復合功能，它的它的自動化檢驗和自動監視功能可對工作過程中出現的故障自動采取措施，使工作恢復正常。
2 機電一體化技術的發展歷程和趨勢
總體說來，機電一體化技術經歷了四個發展階段：準備階段，計算機的出現標準著機電一體化技術的產生。上個世紀六十年代，日本首先提出這個名詞，但是限于當時的技術水平，該技術無法得到廣泛的推廣和應用；起步階段，信息技術，微電子技術的發展成熟和第四代電子產品的商品化是機電一體化這一設想變成了現實，在這一時期，機電一體化的影響不斷擴大，并取得了較大發展；發展時期，進入八十年代，機電一體化技術已為全世界學者所囑目，機電一體化技術和產品已像雨后春筍般出現；蓬勃發展時期，九十年代至今，各種新技術出現并取得突破性的發展，日新月異的變化使機電一體化技術和產品擴展到人們生活的各個領域。
我國制造的機電一體化產品都具有智能化、程序化、信息化的特點，以及設備體積小、操作、維護方便、保護齊全、性能可靠等優點，機電一體化產品的廣泛應用減輕了勞動強度，提高了生產力水平，創造了巨大的經濟和社會效益。然而，我國的機電一體化技術與發達國家相比差距還很大，其未來的發展趨勢是：開發有自主知識產權的核心技術，研究具有自主知識產權的核心裝置；增加產品的通信功能，以適應綜合自動化的需要；開發以微處理器和微機為基礎的礦井設備工況和健康監測以及微處理器、計算機和專家系統的應用等；機器人仍然是機電一體化技術今后研究的重點之一。
3 機電一體化技術在煤礦生產中的應用狀況
3.1 在煤礦帶式輸送機中的應用
帶式輸送機是我國煤礦井下輸送系統主要運輸設備，具有長距離連續輸送、輸送量大、運行可靠、效率高和易于實現自動化等特點。因此，近幾年來帶式輸送機已成為機電一體化技術的研究重點。由于煤炭產量的不斷提高，長距離、大運量、高帶速的帶式輸送機成為井下煤炭運輸的主要設備，且多為大功率、多電機驅動，通常需要中壓供電，因此對電機的驅動控制提出更高要求，主要有以下幾點：
（1）啟動電流要小，減少對電網的無功沖擊，減少對機械設備的強烈沖擊；
（2）電機的啟動力矩要大，可重載啟動；
（3）多電機驅動時的功率平衡及各電機的速度同步精度要高；
（4）起、制動過程要平穩，避免膠帶和滾筒之間的打滑；
（5）驅動控制方式有利于節能降耗；
（6）使用方便、維護成本低，系統的運營效益高。
采用調壓式軟啟動器、液力禍合器、CST可控軟啟動器中的任意一種啟動皮帶機，雖能解決或部分解決膠帶機軟啟、軟停問題，但實際使用中存在諸多問題，如調壓式軟啟動器受其控制原理的限制，重載時往往不能啟動、不具備調速功能；采用液力禍合器，電動機必須空載啟動，啟動電流大，對機械設備有沖擊、多驅動電機的功率平衡不好解決、傳動效率較低，調速范圍窄，低速時能量損耗大；CST通過調節油膜間距實現軟啟動，但沒有調速功能，不能實現過程控制，且油價昂貴，維護費用高等缺點。
可見，帶式輸送機運輸中還存在諸多問題，有關機電一體化在帶式輸送機中的應用問題，尚需進一步研究。
3.2 在礦井安全生產監測監控系統中的應用
礦井安全生產監控系統是最能體現煤礦機電一體化的技術之一。我國監測監控技術應用較晚，，20世紀80年代初，原國家煤炭部組織了對國外煤礦監控技術進行大規模的考察和引進工作，此舉大大促進了國內監控技術的發展。先后從波蘭、法國、德國、英國和美國等引進了一批安全監控系統（如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion-200），在部分煤礦中應用；在引進的同時，通過消化、吸收并結合我國煤礦的實際情況，研制出KJ2，KJ4等系統并通過了鑒定。20世紀90年代以來，緊跟世界監測監控系統的發展潮流，我國自行研制開發出了一批具有世界先進水平的監控系統，如煤炭科學研究總院重慶分院的KJ90系統、煤炭科學研究總院常州自動化研究所的KJ95系統等，它們的主要特點是：測控分站的智能化水平進一步提高；具有網絡連接功能；系統軟件采用了Windows操作系統。同時，在“以風定產，先抽后采，監測監控”12字方針和煤礦安全規程有關條款指導下，規定了我國各大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井必須裝備礦井監測監控系統。自此，大大小小的系統生產廠家如雨后春筍般的不斷出現，不僅為各煤礦提供了更多的選擇機會，且促進了各廠家在市場競爭條件下不斷提高產品質量和服務意識。經過多年的實踐表明，安全監測監控系統為煤礦安全生產和管理起到了十分重要的作用。
對我國現有煤礦監測監控系統及配套傳感器等設備的現場應用效果進行綜合評價，煤炭科學研究總院重慶分院的KJ90、天地科技股份公司常州自動化分公司的KJ95、煤炭科學研究總院撫順分院的KJF2000 和北京瑞賽公司的KJ4， KJ2000 等系統無論在軟硬件功能、穩定性和可靠性、專業技術服務能力、企業性質和生產規模等方面基本代表了我國煤礦監測監控系統的技術水平。
3.3 在采煤機上的應用
1970 年，我國自主設計制造裝配了第一套綜合機械化采煤工作面，并在大同礦務局進行試驗使用，一直試驗使用到80 年代后期，這項技術的使用標志著我國的煤礦綜合機械化采煤有了重大的突破性發展，推動了煤礦自動化的發展進程，同樣，采煤機也由液壓牽引開始轉向電牽引；液壓支架的控制系統也逐漸向計算機化發展，以計算機為核心，采用電液控制，移架自動化得以實現。另外，對工作面刮板運輸機也進行了微機監控裝置的配置， 實現計算機自動化控制。機電一體化技術在綜合機械化采煤中的應用，使設備動作趨于協調，且安全性、可靠性大為提高，操作性能更加完善，為煤炭企業帶來了更高的經濟效益。
4 煤礦機械中機電一體化技術應用的意義
4.1 提高勞動效率
機電一體化產品的應用使過去落后的生產方式得到極大的改變，大量新型自動化電子設備的使用徹底轉變了煤礦的作業模式，明顯降低了工人的勞動強度，大幅提升了勞動生產率，極大地提高了勞動效率。
4.2 提高了礦山開采的經濟效益
機電一體化不僅是機械設備上的一次全新的進步，同時也給煤礦帶來了前所未有的進步，一方面采煤量有了很大程度的提高，其次，煤礦工人的勞動強度適當得到了減輕；再次，機電一體化在煤礦中的應用，降低了礦山的開采費用，使煤礦的經濟效益得到了增加，同時還帶動了相關產業的發展，在很大程度上推進了地方經濟的進步。
4.3 提高了安全的煤礦開采工作環境
煤礦工作本身就是一個高危險性的工種，每年煤礦的事故都會有所發生，煤礦的工作安全性時刻危及著人們的生命財產的安全，機電一體化技術在煤礦中的應用，在很大程度上降低了事故的發生率，不僅在一定程度上提高了工作效率，還在安全方面有了很大的保障。
參考文獻：
關鍵詞：繼電保護 發展一體化 人工智能化
1 繼電保護發展現狀
建國后，我國繼電保護學科、繼電保護設計、繼電器制造工業和繼電保護技術隊伍從無到有，在大約l0年的時間里走過了先進國家半個世紀走過的道路。50年代，我國工程技術人員創造性地吸收、消化、掌握了國外先進的繼電保護設備性能和運行技術，建成了一支具有深厚繼電保護理論造詣和豐富運行經驗的繼電保護技術隊伍，對全國繼電保護技術隊伍的建立和成長起了指導作用。到9O年代初集成電路保護的研制、生產、應用仍處于主導地位，這是集成電路保護時代。在這方面某電力自動化研究院研制的集成電路工頻變化量方向高頻保護起了重要作用。
2繼電保護的未來發展
2．1計算機化
隨著計算機硬件的迅猛發展，微機保護硬件也在不斷發展。某電力學院研制的微機線路保護硬件已經歷了3個發展階段：從8位單CPU 結構的微機保護問世，不到5年時間就發展到多CPU結構，后又發展到總線不出模塊的大模塊結構，性能大大提高，得到了廣泛應用。
某電力自動化研究院一開始就研制了l6化CPU為基礎的微機線路保護，已得到大面積推廣，目前也在研究32位保護硬件系統。某大學研制的微機主設備保護的硬件也經過了多次改進和提高。某大學一開始即研制以l6位多CPU為基礎的微機線路保護，1988年即開始研究以32位數字信號處理器(DSP)為基礎的保護、控制、測量一體化微機裝置，目前已與某電自動化設備公司合作研制成一種功能齊全的32位大模塊，一個模塊就是一個小型汁算機。采用32位微機芯片并非只著眼干精度，因為精度受A／D轉換器分辨率的限制，趟過1 6位時在轉換速度和成本方面都是難以接受的；更重要的是32位微機芯片具有很高的集成度，很高的工作頻率和計算速度，很大的尋址空間，豐富的指令系統和較多的輸入輸出口.CPU的寄存器、數據總線、地址總線足32位的，具有存儲器管理功能、存儲器保護功能和任務轉換功能，并將高速緩存(Cache)和浮點數部件都集成在CPU內。
電力系統對微機保護的要求不斷提高，除了保護的基本功能外，還應具有大容故障信息和數據的長期存放空間，快速的數據處理功能，強大的通信能力，與其它保護、控制裝置和調度聯網以共享全系統數據、信息和網絡資源的能力，高級語言編程等。這就要求微機保護裝置具有相當于一臺PC機的功能?，F在，同微機保護裝大小相似的工控機的功能、速度、存儲容量大大超過了當年的小型機，因此，用成套工控機作成繼電保護的時機已經成熟，這將是微機保護的發展方向之一。某大學已研制成用同微機保護裝置結構完全相同的一種工控機加以改造作成的繼電保護裝置。這種裝置的優點有：(1)具有486PC機的全部功能，能滿足對當前和未來微機保護的各種功能要求。(2)尺寸和結構與目前的微機保護裝置相似，工藝精良、防震、防過熱、防電磁干擾能力強，可運行于非常惡劣的工作環境，成本可接受。(3)采用sTD總線或PC總線，硬件模塊化，對于不同的保護可任意選用不同模塊，配置靈活、容易擴展。
2．2 網絡化
計算機網絡作為信息和數據通信工具已成為信息時代的技術支柱，使人類生產和社會生活的面貌發生了根本變化。到目前為止，除了差動保護和縱聯保護外，所有繼電保護裝置都只能反應保護安裝處的電氣量。繼電保護的作用也只限于切除故障元件，縮小事故影響范圍。這主要是由于缺乏強有力的數據通信手段。國外早已提出過系統保護的概念，這在當時主要指安全自動裝置。因繼電保護的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍(這是首要任務)，還要保證全系統的安全穩定運行。這就要求每個保護單元都能共享全系統的運行和故障信息的數據，各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數據的基礎上協調動作，確保系統的安全穩定運行。顯然，實現這種系統保護的基本條件是將全系統各主要設備的保護裝置用計算機網絡聯接起來，亦即實現微機保護裝置的網絡化。這在當前的技術條件下是完全可能的。
對于一般的非系統保護，實現保護裝置的計算機聯網也有很大的好處。繼電保護裝置能夠得到的系統故障信息愈多，則對故障性質、故障位置的判斷和故障距離的檢測愈準確。對自適應保護原理的研究已經過很長的時間，也取得了一定的成果，但要真正實現保護對系統運行方式和故障狀態的自適應，必須獲得更多的系統運行和故障信息，只有實現保護的計算機網絡化，才能做到這一點。
對于某些保護裝置實現計算機聯網，也能提高保護的可靠性。一個保護單元受到干擾或計算錯誤而誤動時，只能錯誤地跳開本回路，不會造成使母線整個被切除的惡性事故，這對于象某電站具有超高壓母線的系統樞紐非常重要。
由上述可知，微機保護裝置網絡化可大大提高保護性能和可靠性，這是微機保護發展的必然趨勢。
2．3保護、控制、測量、數據通信一體化
在實現繼電保護的計算機化和網絡化的條件下，保護裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機，是整個電力系統計算機網絡上的一個智能終端。它可從網上獲取電力系統運行和故障的任何信息和數據，也可將它所獲得的被保護元件的任何信息和數據傳送給網絡控制中心或任一終端。因此，每個微機保護裝置不但可完成繼電保護功能，而且在無故障正常運行情況下還可完成測量、控制、數據通信功能，亦即實現保護，控制、測量、數據通信一體化。
目前，為了測量、保護和控制的需要，室外變電站的所有設備，如變壓器、線路等的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室。所敷設的大量控制電纜不但要大量投資，而且使二次回路非常復雜。但是如果將上述的保護、控制、測量、數據通信一體化的計算機裝置，就地安裝在室外變電站的被保護設備旁，將被保護設備的電壓、電流量在此裝置內轉換成數字量后，通過計算機網絡送到主控室，則可免除大量的控制電纜。如果用光纖作為網絡的傳輸介質，還可免除電磁干擾?，F在光電流互感器(OTA)和光電壓互感器(OTV)已在研究試驗階段，將來必然在電力系統中得到應用。在采用0TA和OTV的情況下，保護裝置應放在距OTA和OTV最近的地方，亦即應放在被保護設備附近。OTA 和OTV的光信號輸入到此一體化裝置中并轉換成電信號后，一方面用作保護的計算判斷；另一方面作為測量量，通過網絡送到主控室。從主控室通過網絡可將對被保護設備的操作控制命令送到此一體化裝置，由此一體化裝置執行斷路器的操作。
2．4智能化
近年來，人工智能技術如神經網絡、遺傳算法、進化規劃、模糊邏輯等在電力系統各個領域都得到了應用，在繼電保護領域應用的研究也已開始。如在輸電線兩側系統電勢角度擺開情況下發生經過渡電阻的短路就是一非線性問題，距離保護很難正確作出故障位置的判別，從而造成誤動或拒動；如果用神經網絡方法，經過大量故障樣本的訓練，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發生任何故障時都可正確判別。其它如遺傳算法、進化規劃等也都有其獨特的求解復雜問題的能力。
【關鍵詞】機電一體化；綜合采煤設備；現狀；應用情況；相關技術
引言
從80年代開始，西方發達國家就已經研究和推廣了機電一體化在綜合采煤設備中的使用，這些國家以微電子技術為前提，以計算機先進技術為核心，大量運用自動化技術推動機電一體化技術在綜合采煤機械設備中的廣泛應用，大力發展了本國的煤炭工業。此外，這些發達國家在設備運行方面，設備的全自動化監控水平也在逐漸完善。但是就我國目前形勢來看，我國煤炭企業機電一體化技術和西方發達國家還存在一定的差距。因此，加大對綜合采煤機械設備機電一體化的研究力度有著重要的意義。本文針對我國現階段機電一體化在綜合采煤設備中的應用情況進行研究分析，探討改進綜合采煤機械設備的相關技術，為我國煤炭企業加大機電一體化技術在綜合采煤設備中的應用提供參考資料。
一、我國綜合采煤設備機電一體化的現狀
我國煤炭行業有一定程度的發展，尤其是近幾年煤炭的產量出現了大幅度的提高。隨著科技的飛速發展，國家綜合采煤設備的技術水平也得到了提升，國產采煤設備比重逐年呈高速上漲趨勢。為了進一步滿足煤礦行業的高效高產要求，綜合采煤設備應用計算機技術與微電子技術能夠整體提升采煤設備的技術水平、工作效率與易維護性能。
雖然我國綜合采煤設備機電一體化技術有了一定程度的發展，但是和國際先進煤炭企業還存在較大的差距。我國國家科研院和廠商合作研制出了交流型電牽引綜合采煤機，但是其中的電氣關鍵技術還是從國外引進過來的。此外，重型工作面刮板的運輸設備等還處于研究狀態，微機控制軟啟動系統并不具有綜合采煤設備工況的故障檢測功能?？傊覈C合采煤設備機電一體化還處于起步極端[1]。
二、機電一體化技術在綜合采煤設備中的應用情況
為進一步提高煤礦生產的工作效率和安全性，我國一些煤礦企業不斷對綜合采煤設備的進行技術的改進。采煤機采用電力電子技術和微電子技術從液壓牽引轉變為直流型電牽引，提高了牽引的速度，也克服了液壓部件難以避免的技術缺點。隨著科學技術的進一步發展，交流變頻型電牽引系統逐漸取代直流型電牽引系統，使得采煤機采煤速度得到了大大的提升，采煤機的可靠性和工作效率也得到了提升。此外，隨著微電子技術和信息科技的發展和應用，采煤機的監控系統得到了改善，提高了綜合采煤設備的自動化技術水平。使得綜合采煤設備具備了：自動管理、監控工況、診斷故障、采集和整理數據、人機對話、故障報警等功能。
機電一體化技術在綜合采煤設備中也得到了廣泛的應用，提高了設備的性能和功效。機電一體化技術在綜合采煤設備中的應用體現在：增強了一些自動化操作的功能與自動化調節的功能，使得采煤設備的可靠性能得到提高。利用自動化診斷和停電措施等先進技術后，改善了綜合采煤設備的操作性能，具備了不同程度的自動化監控功能、自適應能力和智能化等；使得設備結構更加簡單化。因為交流型機電利用的是微機控制，使其具備了直流電機的調速功能，還具備了結構簡單、可靠性高、機械光量小、工作效率高等特征。生產綜合采煤設備方式朝著柔性化和自動化的方向發展和改進。電子技術的大量應用，使得綜合采煤設備的檢測盒控制水平得到了提升，提高了自動化的程度、診斷設備故障的能力和監控檢測水平[2]。
三、綜合采煤設備的改進和相關技術的探討
（一）綜合采煤設備的改進
綜合采煤設備具備重型化、強功能化、大功率化、高性能化等特征。而高效高產的綜合采煤設備技術將會朝著大功率采煤機、交流型電牽引、智能化監控檢測、強功能化和軟啟動的運輸機、高操作阻力和電液控制的液壓支架等方面改進[3]。
（二）相關技術的探討
（1）檢測傳感器
對檢測傳感器的研究包括電流電壓、功率測定、電機溫度、油液壓力、油液溫度、液位高度、牽引速度、電液閥等主要方面，但是還是存在著不同程度的問題。企業需要加大對核心部件的研制力度，例如：采煤機機身的傾角、擺臂角、牽引速度、牽引力、移動方向、煤礦和巖石的分離等。此外，煤礦企業需要進一步提高設備傳感器的結構性能、測量的精度與測量可靠性。
（2）監控裝置
在研究檢測傳感器的同時，企業也要加大對綜合采煤設備的控制性能和維護能力的研究力度、檢測各種工況參數的不同，在通過微電子計算機處理和運算后，需要按照預設動作值進行相應的維護動作。此外，當機組出現故障時，結合井下工作的實際情況，依靠光和聲發出警示信號，顯示故障的具體部位和故障的性質，對于這些過程的完成需要利用微機控制。
利用微機軟件系統具備運算簡便、靈活性強等特征，且對綜合采煤設備實行智能化和自動化功率管理。企業需要進一步研究對采煤機擺臂的自動化調高控制技術。
（3）監控工況與故障診斷
采用計算機技術和微電子技術診斷采煤設備是否存在故障，保障采煤設備能夠進行自動化診斷和自適應。對監控工況與故障診斷的研究主要包括：綜合采煤設備的故障診斷裝置、采煤機的綜合工況監控裝置、采煤機故障診斷系統、刮板運輸設備的故障診斷等內容[4]。
四、結語
隨著科技的進步和機電一體化技術的發展，以微電子技術、計算機技術、電力電子技術為核心，并具備多種傳感設備的監控檢測與故障診斷設備成了先進綜合采煤設備的特征。企業要加大機電一體化技術在綜合采煤中的應用力度。
參考文獻：
[1]劉丹陽，李齊森，孫振華. 芻議機電一體化技術在綜合采煤設備中的應用 [J].天津商學院學報，2011，10（03）：121-145.
[2]王云霞，趙永良.試論機電一體化技術在綜合采煤設備中的應用 [J].黑龍江科技信息，2010，22（09）：112-130.
（新疆焦煤（集團）有限公司設備工程部新疆烏魯木齊830025）
摘要本文從機電一體化技術在綜合采煤設備中的現狀出發，簡要探討了機電一體化對于采煤的重要性，并分析采煤設備機電一體化在煤礦中的應用和發展，以期能為所需者提供借鑒。
關鍵詞 綜合采煤設備 機電一體化 應用
隨著我國經濟的不斷發展，對能源的需求越來越旺盛，由此也帶動了采煤設備技術的快速發展。同時，機電一體化技術在綜合采煤設備中有了更為廣泛的運用，其在煤礦生產中的地位也越來越高。采煤設備作為一種較為專用的機械，其所使用的環境較為惡劣，產品自動化技術要求較高。研究、運用綜合采煤設備機電一體化技術，讓采煤機電產品具有機械與電子技術相結合的整體優勢，進而更好地提升煤礦生產安全和生產的效益。
一、機電一體化技術發展現狀
機電一體技術及相應的產品是從上世紀的70 年代末開始在煤礦生產中有了應用，80 年代之后，發達國家對于采煤設備的研制、開發有了長足進步，設備更加的趨向于自動化和大型化，其可靠性和使用壽命都有了更好的提升，體現出機電一體化技術未來的發展趨勢。我國在全國“十二五”期間要實現大型煤礦采掘機械化程度達到95％以上，中型煤礦達到80％以上，小型煤礦機械化、半機械化程度也達到40％。
但是，相比較國外的先進設備，我國對于采煤設備的機電一體化技術還處在較為初級的階段。對于近年來的綜采設備機電一體化除了引進，也進行著國產化的嘗試。通過科研院所制造的交流電牽引采煤機，其中電氣關鍵部分變頻器由國外引進，部分電控設備采用引進技術。電液控制的液壓支架國內均處于試驗階段。重型工作面刮板運輸機微機控制的軟啟動系統也處于研制和試驗中，不具備綜采設備工況監測和故障診斷系統。
二、機電一體化技術對煤礦生產的重要性
綜合煤礦機電一體化技術，可以讓電子技術、機械以及液壓控制技術等進行有機地結合，從而很好的提升煤礦機械的各種性能。目前，以微機或微處理器為核心的電子(微電腦)控制裝置(系統)在煤礦機械中的應用已很普及，電子控制技術已深入到煤礦機械的許多領域，如提采煤機的變頻控制系統和提升機PLC系統操作，煤礦機械的在線狀態監控與故障自診、故障報警等。
煤礦機械的性能隨著科學技術的不斷發展也有著更高的要求，電子(微機)控制裝置在煤礦機械上的應用將更加廣泛，結構將更加復雜、維護也將更加專業化。采煤設備機電一體化不但涉及煤礦生產安全，而且對煤礦影響巨大。隨著我國進口及國產煤礦機械數量的逐年增加，應用和管理好這些價格昂貴的煤礦機械，使其發揮出最大的經濟效益和社會效益，將成為煤礦機電部門的重要使命。
三、機電一體化技術的應用
1.提高員工使用機電一體化的水平。隨著采煤設備機電一體化的不斷發展，電子(微電腦)控制系統在煤礦機械中所占的比重越來越大，其功能將會越來越強，應用范圍也將越來越廣，但其復雜程度也相應提高。在煤礦生產中，采煤設備的自動化程度，不但影響著生產安全，也影響到供電、排水、通風、提升等設備的安全。煤礦機械電氣與電子控制系統部分質量的好壞與性能的優劣又直接影響到機械的動力性、經濟性、可靠性從而影響施工質量、生產效率及使用壽命等。為了合理有效利用好這些設備，使其發揮出較好的效益，必須對使用與維修維護這些設備的煤礦工作人員進行相關的培訓，提高他們的管理、使用和維護水平。
2.提高采煤設備的自動化或半自動化程度。煤礦機械實現自動化或半自動化控制，可以減輕操作者的勞動強度，提高生產效率，并減少因操作者的經驗不足對作業精度的影響。如冀中能源黃沙礦2009 年投入使用的一整套薄煤綜采設備由我國北京天地瑪坷電液控制系統有限公司與德國MARCO 公司合作生產的PM31 型液壓支架電液控制系統，就是微電腦控制，只要在支架操作控制器上輸入程序，支架使會自動連續動作也可實現遠程控制和工作面無人操作。
3.節能降耗，提高生產效率。在煤礦生產中使用機電一體化采煤設備，隨著自動化程度的提高，降低了人工使用數量，提高了采煤產量，從而為煤礦生產企業節能降耗，提高了生產效率。如井下使用的膠帶輸送機、通風機、提升機等，使用變頻起動、PLC 控制系統，節電量就為30％左右，同時生產效率也大大提高。
4.在線監控、自動報警及故障自診。煤礦生產中使用機電一體化采煤設備，實現了對煤礦機械的電動機、傳動系統、工作裝置、制動系統和液壓系統等的在線運行狀態監控，出現故障能動報警并準確地指出故障的部位從而改善操作員的工作條件，提高機器的工作效率，簡化設備維護檢查工作，降低使用維修費用，縮短停機維修時間，延長設備的使用壽命。如采煤機上變頻器就采用PLC 控制，可實現多種在線監控和故障自診，還有煤礦用各種電器設備也越來越智能化。
5.其他應用。對于不少在國外生產的采煤機、輸送機、綜掘機等都使用了電子(微電腦)控制的自動變速器，其可以很好的依照外負荷的變化情況自動改變傳動系的傳動比，進而能更好地改變功率，其充分地利用了電動機功率，更好地提高了能耗經濟性，同時還簡化了操作，讓勞動強度得到降低，提高了設備的安全性能，提高作業人員操作的安全性。目前，我國在綜合機械化采煤機上采用電子(微電腦)控制，可實現無人操作，使機械能在危險地帶或人無法接近的地點進行作業，也配備了無線遙控裝置，可遠程遙控也可微電腦編程控制。
四、結束語
機電一體化在煤礦采煤設備中越來越重要，煤礦企業應提高相關員工的使用維護和應用水平，加強采煤設備管理，結合煤礦生產情況，對設備進行相關的研究和改良，提升機電一體化采煤設備的各種功能，從而實現煤礦安全生產，提高煤礦綜合效益。
參考文獻
