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摘要： 当今时代是以知识和信息为主导的，科技水平发展日新月异的时代。新知识、新技术带来的经济效益越来越明显。机电一体化作为一个从传统的机械和电气行业走出来的技术，在这个知识呈爆炸式发展时代，在各个领域影响力越来越大、影响范围越来越广。传统的高危、高污染、劳动密集型的矿山开采行业，也由于机电一体化技术的加入而逐步向着环保、安全、智能和高效的目标挺进。
关键词：知识经济时代；机电一体化；矿山；发展
1.知识经济的内容
知识经济亦称智能经济，是指建立在知识和信息的生产、分配和使用基础上的经济形态。它区别于传统的以物质为基础，而是强调经济实体应以知识和信息的产生、传播、应用、反馈及更新为循环，以无形资产投入为重点，以知识决策为导向，以科学决策的宏观调控作用为主的新型经济形态。在该形态下，企业对新知识和信息的获取和接受能力，对新型科技的重视程度，对新型设备的应用和反馈的能力将在很大程度上影响着该企业的发展空间和经济效益。
2、机电一体化的内容
机电一体化又称机械电子工程，是机械工程与电气自动化的一种，是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并应用到实际中的综合技术。
机电一体化一词最早出现在1971年日本杂志《机械设计》的副刊上。20世纪80年代末由于计算机技术、通讯技术、控制技术、超大规模电路和计算机迅速发展，为机电一体化提供了物质基础，机电一体化概念得以广泛传播，引起了世界各国对机电一体化的兴趣。这一时期我国也开始了在这一方面的研究和探索，国务院在“863计划”中专门成立了机电一体化领导小组主持工业自动化领域的研发工作，先后取得了计算机集成制造系统（CIMS）、6000米水下机器人等成果。
在机械加工制造业中，装有程序控制系统，能够逻辑地处理程序并译码，再通过数控装置经运算后发出各种控制信号控制机床动作，使其按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来的数控机床，就是一种典型的机电一体化产品。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向。
在汽车制造行业中，通过微处理器、集成电路及传感器组成的全车ECU控制系统、自动变速箱控制系统、激光测距雷达系统以及制动系统，也是机电一体化技术在该领域应用的显著成果。
在现代武器装备中，机电一体化应用的成果还有弹药自动分类和填充系统，导弹的自动导向（包括弹道修正、自动瞄准和自动跟踪）系统，无人机和机器人等。
3、机电一体化技术在矿山的应用
机电一体化设备的应用大大改善了作业人员的劳动强度，增加了工作环境的安全系数，同时在节能降耗、安全保障等方面起到了很好的作用。近年来，随着矿山机械化、自动化、智能化进程的逐步加快，机电一体化技术的研究与应用在矿山安全避险的“六大系统”中也取得了重大突破。
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3.1机电一体化技术在矿井提升系统中的应用
提升系统是矿山生产的咽喉，对设备的机械传动性能和电气控制性能要求都很高，是矿山机电一体化水平最高的设备。目前不少矿山中采用的全数字化交/直流提升机：结构上将滚筒和传动、驱动装置合为一体，机械结构大为简化；电控方面采用了PLC技术和变频技术，不仅使得设备模块的组合更加便利，简化了设备安装，而且还达到了电机软启动、动静态双重环境下调整电机转速从而避免转差冲击现象出现的目的。此外，通过机电一体化技术还实现了对提升机运行状态的全程监控，能够使操作人员及时观测相关参数从而及早发现异常或隐患。而且维修保养的难度、工作量以及节能减排方面上来说，都远低于以传统机械电气化形式构建的提升机系统。
3.2机电一体化技术在自动化排水系统中的应用
排水系统的运行效率高低，无论是在矿山基建、开拓还是开采过程中都起着举足轻重的作用。运用了机电一体化技术构建的自动化排水系统，分为远端监控、现场控制和数据监测收集三个部分，通过安装在系统中的转速、压力和温度等传感器来反馈现场信号。主控室计算机将现场信号经过的分析后，对水泵控制柜发出控制指令，以调节水泵的运行状态。如当水位上升时，集散控制系统柜将水位传感器发出的模拟信号通过AD转换器转换为计算机可识别的数字信号，经过主控计算机的程序计算和对比判断后，计算机发出控制指令，集散控制柜接收到指令后控制水泵进行相应的动作。
电流传感器、温度互感器和转速传感器等则时刻监测着水泵的运行状态，一旦出现异常，计算机接收到传感器的数据并经过分析对比后，再发出降低或提高转速、停泵并启动备用泵等判断指令，避免发生设备事故，同时也可记录下可供随时调阅的资料。
自动化排水系统中所使用的远端安全监控系统，不仅能提供现场实时视频，还可实现动力、水压、门禁等工作区域周边环境安全的监控报警工作，可实现主控室远程指挥、险情排除等工作，使事故得到及时处理，做到少人化甚至无人化运行，自动化和智能化管理的程度。
3.3机电一体化技术在通风系统中的应用
通风系统设备在矿山生产设备中是主要的用电设备之一。地下矿山开采的特点之一是随着工程的进行，巷道逐年加长、作业面逐年增加，因而所需的供风量也是逐年增加。但是绝大多数生产企业在通风系统设计和通风机选型时是按照最大需用量来考虑的，这就导致一个现象：在矿山生产的前期甚至是中期，通风系统设备都是低负荷的状态下运行，经济效益低、能耗高。同时，由于井下作业区域和时间的差异，导致了工作人员分布不平均，通风的需求量不平衡。传统通风系统虽然可以通过设置可调节挡板的方式进行解决，但该方法从长远的角度看既不经济，实效也差。为了达到节能降耗、充分发挥设备能力的目的，现在部分矿山通过机电一体化技术将可编程控制器集合在主通风机自动化变频系统上，以可编程控制器作为控制核心，智能变频器作为执行核心的自动化通风系统。该系统的低频部分可由一台智能变频器和两台低频接触器组成，作为主回路；工频部分由两台降压启动器组成，作为后备回路用于主回路发生故障后可降压启动，确保风机的运行安全。
该系统的控制部分则由：能够完成系统自动控制和风量保护的的可编程控制器、能够完成风量闭环控制的控制器、能够完成风门绞车行程精确控制的编码器、能够完成过流保护的电流变送器以及装有可编程控制器，可控制前导器启闭的前导器电动执行机构组成。此项技术与以往的控制方式相比较，在可靠性及参数变更灵活性方面具有很大的优势，可广泛地应用于矿山通风系统的自动化改造。
4、知识经济时代矿山机电一体化技术的发展前瞻
随着技术的发展和知识的更新，机电一体化技术在各个领域尤其是渗入相对较少的矿山领域更会得到突飞猛进的发展。自动化一体无人选矿系统、瓦斯检测机器人、遥控隧道掘进机和遥控模支一体台车等更为先进的设备已经研发成功并处于试验阶段，此类设备一旦大规模采用，对于实现少人化、智能化、安全化矿山的目标又前进了一大步。而人力的节约、效率的提高、安全的保证和节能的进步，无论达到哪一种指标，都对提高矿山企业的效益、扩大企业影响力、开拓企业发展空间等方面有着良好的帮助。
5、总结
现阶段，尽管机电一体化技术随着传统机械制造行业的大量使用得到推广，越来越多的行业和领域开始接受和采用，但是矿山开采行业由于其特殊性对于该技术还仅仅停留在依赖设计院设备选型、自动化个体设备采购或小型智能机具的试用等观望阶段，并未对如何大力引进此技术方式、技术人才而下功夫去思考和努力。这就导致一个结果，表面上起来矿山机械设备的投入挺大，种类繁多，但是故障率高、完好率低、机械台效与产量不成比例、维修维护费用居高不下。而由于这些现象的出现又会使矿山开采企业对技术含量过高、操作人员素质要求高、生产效率高但单台价格贵的设备产生抵触心理，害怕“驾驭”不了从而陷入选择那些还是以传统机械自动化技术为主的“过时”设备的怪圈。
大部分矿山企业眼光短浅，选择设备仅仅是为了节约人工，少聘几个工人，一旦他们发现使用机电一体化设备所发生的成本高于人工费用，立马对该设备进行“Pass”处理。他们不知道一个技术的成熟应用不仅仅在于研发和制造企业的努力，使用企业也会经历从怀疑到接受，从生疏到熟练，从投入到获利，从发现问题到解决问题的一个过程。而一旦达到了使用技术成熟的阶段，那很有可能对于该企业甚至是整个行业是一个革命性的变化，从而带来的经济效益提升也是无法估量的。
企业处于知识经济时代，更应当重视新知识、新信息、新技术，有乐于打破默守陈规的勇气和信心，有精益求精、不安于现状、激流勇进的进取心和高瞻眼光，这样才能在知识经济时代摒弃传统守旧的模式，依靠日新月异的知识和信息去创造效益、开拓市场。
参考文献：
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[5]韩国宝.机电一体化技术在地下开采矿山的应用[J].中国锰业，2012.11
论文作者:宋巍
论文发表刊物:《防护工程》2017年第11期
论文发表时间:2017/9/18
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