監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述

監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)內(nèi)容提要一、監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)作用、組成及發(fā)展二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)組成及其發(fā)展

一（一）安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)組成

一、安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)作用組成及其發(fā)展測(cè)控系統(tǒng)的基本概念“測(cè)”：即檢測(cè)各種環(huán)境安全參數(shù)、設(shè)備工況參數(shù)、過(guò)程控制參數(shù)等。“控”：即根據(jù)檢測(cè)參數(shù)去控制安全裝置、報(bào)警裝置、生產(chǎn)設(shè)備、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等

在人們的日常工作和生活中，人體實(shí)際上就是一個(gè)“監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)”。人通過(guò)五官（傳感器）感受外界的信息，通過(guò)神經(jīng)（傳輸信道）傳輸給大腦（計(jì)算機(jī)），大腦經(jīng)過(guò)分析、判斷，指揮四肢等器官（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）的動(dòng)作。所以“安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)就是煤礦”安全生產(chǎn)的哨兵！

生產(chǎn)調(diào)度則是生產(chǎn)活動(dòng)中樞。一、安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)作用組成及其作用

煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)控系統(tǒng)層次上一般是分為兩級(jí)或三級(jí)管理的計(jì)算機(jī)集散系統(tǒng)（DCS:DistributingCenterSystem），一般包含測(cè)控分站級(jí)和中心站級(jí)（見圖1）。圖1監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的組成

一、安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)組成及其作用

安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)是目前現(xiàn)代化工礦企業(yè)生產(chǎn)和管理的有效工具。對(duì)于煤礦生產(chǎn)，礦井安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)是煤礦高產(chǎn)、高效、安全生產(chǎn)的重要保證。安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)是一種自動(dòng)采集資料、處理資料并進(jìn)行控制的系統(tǒng),具有及時(shí)、準(zhǔn)確、連續(xù)、可靠的優(yōu)點(diǎn),對(duì)保障礦井安全,提高礦井“一通三防”管理水平,增強(qiáng)礦井抗災(zāi)能力等方面具有非常重要的作用。安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的作用一、安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)組成及其作用

（一）安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控作用

煤炭高產(chǎn)、高效、安全生產(chǎn)的重要保證。環(huán)境安全、軌道運(yùn)輸、供電、排水、礦山壓力、火災(zāi)、水災(zāi)、煤與瓦斯突出、大型機(jī)電設(shè)備健康狀況等監(jiān)控系統(tǒng)，提高了生產(chǎn)率和設(shè)備利用率，增強(qiáng)了礦山安全.

世界各主要產(chǎn)煤國(guó)對(duì)此都十分重視，研制、生產(chǎn)并推廣使用了環(huán)境安全、軌道運(yùn)輸、供電、排水、礦山壓力、火災(zāi)、水災(zāi)、煤與瓦斯突出、大型機(jī)電設(shè)備健康狀況等監(jiān)控系統(tǒng)，提高了生產(chǎn)率和設(shè)備利用率，增強(qiáng)了礦山安全。

（1）礦井監(jiān)控系統(tǒng)是一種自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)并進(jìn)行控制的系統(tǒng)。通風(fēng)安全監(jiān)控設(shè)備在煤礦安全生產(chǎn)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。為進(jìn)一步加強(qiáng)通風(fēng)安全監(jiān)控設(shè)備的裝備、使用和管理，保障煤礦安全生產(chǎn)，《煤礦安全規(guī)程》將安全監(jiān)控單列出來(lái)。

（一）安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控作用（2）礦井監(jiān)控系統(tǒng)的推廣使用實(shí)現(xiàn)了甲烷超限斷電、停風(fēng)斷電、通風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)控、煤與瓦斯突出預(yù)報(bào)、火災(zāi)檢測(cè)與預(yù)報(bào)、水災(zāi)監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)、礦山壓力監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)等，從而減少了瓦斯與煤塵爆炸、火災(zāi)、水災(zāi)、頂板等災(zāi)害與事故的發(fā)生，保障了煤礦安全生產(chǎn)和礦工生命安全。（一）安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控作用（3）礦礦井井監(jiān)監(jiān)控控系系統(tǒng)統(tǒng)的的推推廣廣應(yīng)應(yīng)用用，，實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)了了軌軌道道運(yùn)運(yùn)輸輸、、膠膠帶帶運(yùn)運(yùn)輸輸、、采采區(qū)區(qū)變變電電所所、、水水泵泵房房等等地地面面遠(yuǎn)遠(yuǎn)動(dòng)動(dòng)控控制制，，從從而而大大大大減減少少了了井井下下作作業(yè)業(yè)人人員員。。由由于于井井下下作作業(yè)業(yè)人人員員的的減減少少，，發(fā)發(fā)生生重重大大惡惡性性事事故故的的概概率率也也大大大大降降低低。。將井井下下操操作作由由地地面面遠(yuǎn)遠(yuǎn)動(dòng)動(dòng)操操作作，，因因此此改改善善了了作作業(yè)業(yè)環(huán)環(huán)境境，，從從而而吸吸引引一一些些業(yè)業(yè)務(wù)務(wù)素素質(zhì)質(zhì)高高的的人人從從事事這這些些遠(yuǎn)遠(yuǎn)動(dòng)動(dòng)操操作作工工作作，，進(jìn)進(jìn)而而降降低低了了誤誤操操作作及及違違章章作作業(yè)業(yè)的的概概率率。。（一一））安安全全監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)監(jiān)監(jiān)控控作作用用（4）煤煤礦礦井井下下是是一一個(gè)個(gè)特特殊殊的的工工作作環(huán)環(huán)境境:有瓦瓦斯斯（（主主要要成成分分是是甲甲烷烷））等等易易燃燃?xì)鈿怏w體;有硫硫化化氫氫等等腐腐蝕蝕性性氣氣體體;有淋淋水水、、環(huán)環(huán)境境潮潮濕濕、、空空間間狹狹小小、、礦礦塵塵大大;電磁磁干干擾擾嚴(yán)嚴(yán)重重、、電電網(wǎng)網(wǎng)電電壓壓波波動(dòng)動(dòng)大大、、工工作作場(chǎng)場(chǎng)所所分分散散且且距距離離遠(yuǎn)遠(yuǎn)，，因因此此礦礦井井系系統(tǒng)統(tǒng)監(jiān)監(jiān)控控不不同同于于一一般般工工業(yè)業(yè)監(jiān)監(jiān)控控系系統(tǒng)統(tǒng)。。（一一））安安全全監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)監(jiān)監(jiān)控控作作用用（5）電電氣氣防防爆爆。。一一般般工工業(yè)業(yè)系系統(tǒng)統(tǒng)均均工工作作在在非非爆爆炸炸性性環(huán)環(huán)境境中中，，而而礦礦井井監(jiān)監(jiān)控控系系統(tǒng)統(tǒng)工工作作在在有有瓦瓦斯斯和和煤煤塵塵爆爆炸炸性性環(huán)環(huán)境境的的煤煤礦礦井井下下。。因因此此，，礦礦井井監(jiān)監(jiān)控控系系統(tǒng)統(tǒng)的的設(shè)設(shè)備備必必須須是是防防爆爆型型電電氣氣設(shè)設(shè)備備。。傳輸輸距距離離遠(yuǎn)遠(yuǎn)。。一一般般工工業(yè)業(yè)監(jiān)監(jiān)控控對(duì)對(duì)系系統(tǒng)統(tǒng)的的傳傳輸輸距距離離要要求求不不高高，，而而礦礦井井監(jiān)監(jiān)控控系系統(tǒng)統(tǒng)的的傳傳輸輸距距離離要要求求的的更更高高。。網(wǎng)絡(luò)絡(luò)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)宜宜采采用用樹樹形形結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。。監(jiān)控對(duì)象象變化緩緩慢。電網(wǎng)電壓壓波動(dòng)大大，電磁磁干擾嚴(yán)嚴(yán)重。工作環(huán)境境惡劣。。檢測(cè)設(shè)備備采用遠(yuǎn)遠(yuǎn)程供電電。不宜采用用中繼器器。（一）安安全監(jiān)測(cè)測(cè)監(jiān)控作作用（6）軌道道運(yùn)輸監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)主要用用來(lái)監(jiān)測(cè)測(cè)信號(hào)機(jī)機(jī)狀態(tài)、、電動(dòng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)撤機(jī)狀狀態(tài)、機(jī)機(jī)車位置置、機(jī)車車編號(hào)、、運(yùn)行方方向、運(yùn)運(yùn)行速度度、車皮皮數(shù)、空空（實(shí)））車皮書書等，并并實(shí)現(xiàn)信信號(hào)機(jī)、、電動(dòng)轍轍機(jī)閉鎖鎖控制、、地面遠(yuǎn)遠(yuǎn)程速度度與控制制等。（一）安安全監(jiān)測(cè)測(cè)監(jiān)控作作用（7）膠帶運(yùn)輸輸監(jiān)控主主要用來(lái)來(lái)監(jiān)測(cè)皮皮帶速度度、軸溫溫?zé)熿F、、堆煤、、橫向撕撕裂、跑跑偏、打打滑、電電動(dòng)機(jī)運(yùn)運(yùn)輸狀態(tài)態(tài)、煤倉(cāng)倉(cāng)煤位等等，并實(shí)實(shí)現(xiàn)順煤煤流啟動(dòng)動(dòng)，逆煤煤流停止止閉鎖控控制和安安全保護(hù)護(hù)、地面面遠(yuǎn)程速速度與控控制、皮皮帶火災(zāi)災(zāi)監(jiān)測(cè)與與控制等等。提升運(yùn)輸輸監(jiān)控系系統(tǒng)主要要用來(lái)監(jiān)監(jiān)測(cè)罐籠籠位置、、速度、、安全門門狀態(tài)、、搖臺(tái)狀狀態(tài)、阻阻車器狀狀態(tài)等，，并實(shí)現(xiàn)現(xiàn)推車、、提升閉閉鎖控制制等。（一）安安全監(jiān)測(cè)測(cè)監(jiān)控作作用（8）供電監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)主要用用來(lái)監(jiān)測(cè)測(cè)電網(wǎng)電電壓、電電流、功功率、功功率因數(shù)數(shù)、饋電電開關(guān)狀狀態(tài)、電電網(wǎng)絕緣緣狀態(tài)等等，并實(shí)實(shí)現(xiàn)漏電電保護(hù)、、饋電開開關(guān)閉鎖鎖控制、、地面遠(yuǎn)遠(yuǎn)程控制制等。排水監(jiān)控控系統(tǒng)主主要用來(lái)來(lái)監(jiān)測(cè)水水倉(cāng)水位位、水泵泵開停、、水泵工工作電壓壓、電流流、功率率、閥門門狀態(tài)、、流量、、壓力等等，并實(shí)實(shí)現(xiàn)閥門門開關(guān)、、水泵開開?？刂浦啤⒌孛婷孢h(yuǎn)程控控制等。。（一）安安全監(jiān)測(cè)測(cè)監(jiān)控作作用（9）環(huán)境監(jiān)監(jiān)測(cè)主要要監(jiān)測(cè)一一氧化碳碳濃度、、二氧化化碳濃度度、氧氣氣濃度、、溫度、、壓差、、煙霧等等，并通通過(guò)風(fēng)門門、風(fēng)窗窗控制，，實(shí)現(xiàn)均均壓滅火火控制、、制氮與與注氮控控制、地地音、頂頂板位置置、位移移速度、、位移加加速度、、紅外發(fā)發(fā)射、電電磁發(fā)射射等，并并實(shí)現(xiàn)礦礦山壓力力預(yù)報(bào)等等。（一）安安全監(jiān)測(cè)測(cè)監(jiān)控作作用（10）礦山壓力力監(jiān)測(cè)系系統(tǒng)主要要用來(lái)監(jiān)監(jiān)測(cè)地音音、頂板板位置、、位移速速度、位位移加速速度、紅紅外發(fā)射射、電磁磁發(fā)射等等，并實(shí)實(shí)現(xiàn)礦山山壓力預(yù)預(yù)報(bào)。大型機(jī)電電設(shè)備健健康狀況況監(jiān)控系系統(tǒng)主要要用來(lái)監(jiān)監(jiān)測(cè)機(jī)械械振動(dòng)、、油質(zhì)量量污染等等，并實(shí)實(shí)現(xiàn)故障障診斷。。（一）安安全監(jiān)測(cè)測(cè)監(jiān)控作作用（二）、、安全監(jiān)監(jiān)測(cè)監(jiān)控控系統(tǒng)技技術(shù)發(fā)展展歷程安全監(jiān)測(cè)測(cè)監(jiān)控系系統(tǒng)應(yīng)用用于煤礦礦生產(chǎn)，，起源于于對(duì)礦井井瓦斯進(jìn)進(jìn)行檢測(cè)測(cè)的安全全需求。。最早見諸于學(xué)學(xué)會(huì)報(bào)告告的瓦斯斯爆炸事事故是發(fā)發(fā)生于1675年英國(guó)北北威爾士士欣煤礦礦的一次次瓦斯爆爆炸。第一次傷傷亡超過(guò)過(guò)百人的瓦斯爆爆炸事故故發(fā)生于于1825年的英國(guó)國(guó)奈爾生生多煤礦礦，死亡亡102人。第一個(gè)傷傷亡超過(guò)過(guò)千人的瓦斯爆爆炸事故故發(fā)生于于1906年的法國(guó)國(guó)傅立葉葉煤礦，，死亡1099人。（三）瓦斯檢測(cè)測(cè)技術(shù)的的發(fā)展過(guò)過(guò)程正是基于于煤礦瓦瓦斯爆炸炸事故的的危害巨巨大，瓦瓦斯監(jiān)測(cè)測(cè)儀器就就伴隨著著對(duì)瓦斯斯安全問(wèn)問(wèn)題的研研究而出出現(xiàn)。（二）、、安全監(jiān)監(jiān)測(cè)監(jiān)控控系統(tǒng)技技術(shù)發(fā)展展歷程最早應(yīng)用儀器器來(lái)檢測(cè)測(cè)礦井瓦瓦斯?jié)舛榷鹊膰?guó)家家是英國(guó)國(guó)，在1815年發(fā)明了了第一項(xiàng)項(xiàng)監(jiān)測(cè)瓦瓦斯儀器器—安全燈，它是利利用火焰焰的高度度來(lái)測(cè)量量瓦斯?jié)鉂舛?。光學(xué)瓦斯斯檢定器器是1925年在日本本發(fā)明的的一種檢檢測(cè)瓦斯斯技術(shù)，，當(dāng)今世界界上占主主要地位位的是催化型瓦瓦斯監(jiān)測(cè)測(cè)儀器。（二）安安全監(jiān)測(cè)測(cè)監(jiān)控系系統(tǒng)技術(shù)術(shù)發(fā)展歷歷程1960年代，英英、美、、法、德德、日、、前蘇等等工業(yè)發(fā)發(fā)達(dá)國(guó)家家，都把把發(fā)展催催化型儀儀器作為為瓦斯檢檢測(cè)的主主要方向向。1973年，由重重慶煤礦礦安全儀儀器廠等等5家單位協(xié)協(xié)作，研研制AYJ-1型瓦斯遙遙測(cè)儀，，其后又又研制出出了ABD——1型瓦斯斷斷電報(bào)警警儀、AQD——1型采煤機(jī)機(jī)瓦斯斷斷電控制制儀等。。1980年代，隨隨著引進(jìn)進(jìn)消化并并進(jìn)一步步實(shí)現(xiàn)““國(guó)產(chǎn)化化”，創(chuàng)創(chuàng)造了一一系列適適合我國(guó)國(guó)煤礦條條件的監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)。1990年，我國(guó)國(guó)先后研研制出KJ2、KJ4、KJ8、KJ13、KJ19、KJ38、KJ66、KJ75、KJ80等煤礦安安全監(jiān)測(cè)測(cè)監(jiān)控系系統(tǒng)。（二）、、安全監(jiān)監(jiān)測(cè)監(jiān)控控系統(tǒng)技技術(shù)發(fā)展展歷程2010年后，我我國(guó)對(duì)所所有煤礦礦用KJ系列煤礦礦安全監(jiān)監(jiān)測(cè)監(jiān)控控系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)行升級(jí)級(jí)，投運(yùn)運(yùn)到煤礦礦井下的的為KJ…N，或KJ…NA型號(hào)。礦區(qū)現(xiàn)代代化安全全監(jiān)測(cè)檢檢測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)根據(jù)安全全監(jiān)測(cè)監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)的組成成，其主主要技術(shù)術(shù)指標(biāo)，，主要是是以組成成系統(tǒng)的的各個(gè)子子系統(tǒng)的的技術(shù)指指標(biāo)為特特征。一、安全全監(jiān)測(cè)監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)組成及及其作用用安全監(jiān)測(cè)測(cè)監(jiān)控系系統(tǒng)技術(shù)術(shù)指標(biāo)測(cè)控分站站容量：是輸入入、輸出出量的個(gè)個(gè)數(shù)及類類型。接配傳感感器：是指所接接配傳感感器的種種類等。。檢測(cè)精度度：是反映映分站性性能優(yōu)劣劣的主要要指標(biāo)之之一，一般用滿滿量程的的相對(duì)誤誤差來(lái)表表示。一、安全全監(jiān)測(cè)監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)組成及及其作用用測(cè)控分站站分辨率：反映分分站對(duì)微微小模入入量變化化的敏感感程度。轉(zhuǎn)換時(shí)間間：指A/D一次轉(zhuǎn)換換所需時(shí)時(shí)間，其其倒數(shù)稱稱為轉(zhuǎn)換率。傳輸距離離：是傳感感器宇分分站間信信號(hào)傳輸輸?shù)淖钸h(yuǎn)遠(yuǎn)距離。一、安全全監(jiān)測(cè)監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)組成及及其作用用中心站主機(jī)型號(hào)號(hào)及配置置：CPU型號(hào)，內(nèi)內(nèi)存容量量，硬盤盤容量等等。容量：即系統(tǒng)可可帶分站站的數(shù)量量。信息傳輸輸方式：即時(shí)分分制還是是頻分制制，是頻頻帶傳輸輸還是基帶傳傳輸方式式。一、安全全監(jiān)測(cè)監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)組成及及其作用用國(guó)內(nèi)安全全監(jiān)測(cè)監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)的發(fā)展展趨勢(shì)總結(jié)我國(guó)國(guó)近10年來(lái)煤礦礦安全監(jiān)監(jiān)測(cè)監(jiān)控控系統(tǒng)的的技術(shù)發(fā)發(fā)展概況況，主要要表現(xiàn)在在以下5個(gè)方面：（1）礦井安全監(jiān)監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化工作逐步步完善。（2）開發(fā)新型傳傳輸技術(shù)，系系統(tǒng)容量擴(kuò)大大。（3）應(yīng)用軟件豐豐富，系統(tǒng)功功能增強(qiáng)。（4）礦井專業(yè)化化安全監(jiān)測(cè)系系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)現(xiàn)。（5）重視、加強(qiáng)強(qiáng)傳感器的開開發(fā)研究。安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控控系統(tǒng)發(fā)展我國(guó)礦井安全全監(jiān)測(cè)監(jiān)控技技術(shù)發(fā)展方向向（1）緊密結(jié)合我我國(guó)煤礦安全全生產(chǎn)國(guó)情。。我國(guó)是一一個(gè)煤礦災(zāi)害害事故嚴(yán)重，，特別是瓦斯斯爆炸事故頻頻發(fā)的產(chǎn)煤大大國(guó)。（2）重視專業(yè)化化或?qū)＜蚁到y(tǒng)統(tǒng)的開發(fā)。開開發(fā)安全監(jiān)控控技術(shù)應(yīng)特別別注意將諸如如瓦斯涌出規(guī)規(guī)律、瓦斯突突出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)報(bào)等融入監(jiān)測(cè)測(cè)系統(tǒng)中，才才能充分發(fā)揮揮監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的的作用。安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控控系統(tǒng)發(fā)展方方向（3）繼續(xù)深入強(qiáng)強(qiáng)化傳感器技技術(shù)的研究。。應(yīng)注重以下下方面：a、關(guān)注國(guó)內(nèi)外傳傳感器發(fā)展熱熱點(diǎn)，借鑒傳傳感器新技術(shù)術(shù)，開發(fā)適用用于煤礦的安安全傳感器。。b、解決煤礦安全全傳感器的穩(wěn)穩(wěn)定性、可靠靠性，提高傳傳感器的制作作質(zhì)量，在很很大程度上依依賴制作工藝藝。c、應(yīng)高度重視傳傳感器功能材材料的研究。。當(dāng)今世界各各國(guó)已把納米米技術(shù)納入了了自己的關(guān)鍵鍵技術(shù)中。成果：系統(tǒng)概概述與核心功功能31系統(tǒng)概述與核核心功能32系統(tǒng)概述與核核心功能通過(guò)基于蒙特特卡羅方法的的瓦斯數(shù)據(jù)分分析預(yù)測(cè)模型型，不僅可以以對(duì)礦井整體體瓦斯涌出量量進(jìn)行分析預(yù)預(yù)測(cè)，而且還還可預(yù)測(cè)出瓦瓦斯涌出總量量在礦井中的的分布和流動(dòng)動(dòng)狀態(tài)，預(yù)測(cè)測(cè)出礦井可能能的瓦斯?jié)舛榷瘸薜南锏赖篮蛥^(qū)域。從從而極大地提提高了礦井安安全生產(chǎn)的預(yù)預(yù)警能力和事事故防范能力力。同時(shí)還可可以對(duì)這些數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)測(cè)分析，可以以求得礦井近近期歷史的瓦瓦斯涌出量的的統(tǒng)計(jì)與分析析、瓦斯?jié)舛榷鹊慕y(tǒng)計(jì)分析析、瓦斯流量量情況以及對(duì)對(duì)瓦斯流量的的預(yù)測(cè)等波動(dòng)動(dòng)規(guī)律，判斷斷瓦斯測(cè)定當(dāng)當(dāng)前值所反映映的礦井瓦斯斯安全水平，，顯著提高對(duì)對(duì)礦井瓦斯異異常的判斷和和應(yīng)對(duì)能力。。高效的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)分析手段通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖的生成和編輯開放的可擴(kuò)展的軟件架構(gòu)專業(yè)性可視化平臺(tái)圖形間、圖與數(shù)據(jù)間的聯(lián)動(dòng)基于多種數(shù)學(xué)方法的通風(fēng)瓦斯數(shù)據(jù)分析模型三維立體圖的展現(xiàn)形式以安全分區(qū)為理論基礎(chǔ)的分析模式多種瓦斯實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警方式蒙特卡羅分析預(yù)測(cè)模型集成多種常見監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)33系統(tǒng)概述與核核心功能34體系架構(gòu)與功功能詳述實(shí)時(shí)顯示巷道道濃度、流量量、涌出量及及測(cè)點(diǎn)濃度、、移動(dòng)平均線線的變化情況況按照濃度、涌涌出量、超限限次數(shù)和波動(dòng)動(dòng)程度進(jìn)行排排行分析利用大量的各各類型的圖表表，動(dòng)態(tài)展示示系統(tǒng)實(shí)時(shí)解解算數(shù)據(jù)，方方便監(jiān)控人員員更快速的發(fā)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)現(xiàn)的異常問(wèn)題題。瓦斯數(shù)據(jù)圖表表35體系架構(gòu)與功功能詳述分析某時(shí)間段段后巷道瓦斯斯?jié)舛冗_(dá)到各各安全等級(jí)的的可能性分析某時(shí)間段段后巷道瓦斯斯?jié)舛鹊闹饕兓瘏^(qū)間以大量的基礎(chǔ)礎(chǔ)數(shù)據(jù)作為分分析依據(jù)，提提供對(duì)瓦斯?jié)鉂舛融厔?shì)分析析，為及時(shí)有有效采取防災(zāi)災(zāi)避災(zāi)措施提提供預(yù)警。瓦斯態(tài)勢(shì)分析析3636體系架構(gòu)與功功能詳述巡檢管理巡檢記錄根據(jù)礦井的排排班設(shè)計(jì)對(duì)各各個(gè)班次的巡巡檢情況進(jìn)行行登記，以便便于結(jié)合監(jiān)控控及分析數(shù)據(jù)據(jù)綜合處理。。37綜合應(yīng)用—異常排查發(fā)現(xiàn)異常目的：查看巷道瓦斯斯?jié)舛茸兓臍v史趨趨勢(shì)工具：巷道濃度圖瓦斯?jié)舛犬惓３z測(cè)發(fā)現(xiàn)巷巷道濃度異常常進(jìn)行告警目的：對(duì)巷道上下游游進(jìn)行分析工具：上下游區(qū)域分分析目的：分析風(fēng)量調(diào)整整造成的影響工具：巷道靈敏度分分析、風(fēng)流成分分析、瓦瓦斯流分析目的：調(diào)整巷道風(fēng)量量，得到新的通風(fēng)風(fēng)方案工具：風(fēng)網(wǎng)解算對(duì)新的方案進(jìn)進(jìn)行確認(rèn)大數(shù)據(jù)、云計(jì)計(jì)算與監(jiān)測(cè)監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)大數(shù)據(jù)(BigData),定義是指那些些數(shù)據(jù)量特別別大、數(shù)據(jù)類類別特別復(fù)雜雜的數(shù)據(jù)集,這種數(shù)據(jù)集無(wú)無(wú)法用傳統(tǒng)的的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行行存儲(chǔ),管理和處理。。簡(jiǎn)言之，與對(duì)象相關(guān)的的所有數(shù)據(jù)。。云計(jì)算(cloudcomputing)是基于互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)務(wù)的增加、使使用和交付模模式,通常涉及通過(guò)過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)提提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)擴(kuò)展且經(jīng)常是是虛擬化的資資源。大數(shù)據(jù)、云計(jì)計(jì)算與監(jiān)測(cè)監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控控系統(tǒng)，日積積月累，記錄錄海量有關(guān)安安全環(huán)境狀態(tài)態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)。。與礦井計(jì)算機(jī)機(jī)管理系統(tǒng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)鏈接的其其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)據(jù)。對(duì)于海量數(shù)據(jù)據(jù)的挖掘，源源于職能管理理部門需求，，特別是安全全生產(chǎn)方面要要求。各類安全生產(chǎn)產(chǎn)狀態(tài)的預(yù)測(cè)測(cè)和防控的模模型以及結(jié)果果驗(yàn)證。安全管理層面面，各類安全全指標(biāo)的考核核。礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)測(cè)主要傳感器器二二、礦用環(huán)境境監(jiān)測(cè)主要傳傳感器（一）傳感器器定義、分類類及組成結(jié)構(gòu)構(gòu)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)GB766687，把“能夠把特定的的被測(cè)量信息息（如物理量量、化學(xué)量、、生物量等））按一定規(guī)律律轉(zhuǎn)換成某種種可用輸出信信號(hào)的器件或或裝置稱為傳傳感器（Transducer或Sensor）。”傳感感器是生物物體感官的的工程模擬擬物；反過(guò)過(guò)來(lái)，生物物體的感官官則可以看看作是天然然的傳感器器。所謂“可用用輸出信號(hào)號(hào)”，是指指便于傳輸輸、便于處處理的信號(hào)號(hào)。因此，，也可以把把傳感器狹義的定義義為：能把外界非非電量信息息轉(zhuǎn)換成電電信號(hào)輸出出的器件或或裝置。二、礦用環(huán)環(huán)境監(jiān)測(cè)主主要傳感器器按用途分類如位移傳感器、力傳感器、荷重傳感器、速度傳感器、振動(dòng)傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器和密度傳感器等。按工作原理分類如電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、電渦流式傳感器、磁電式傳感器、壓電式傳感器、光電式傳感器、磁彈性式傳感器、振頻式傳感器和電化學(xué)式傳感器等。按按外界輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換至電信號(hào)過(guò)程中所利用的效應(yīng)來(lái)分類如利用物理效應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的為物理傳感器；利用化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的為化學(xué)傳感器；利用生物效應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的為生物傳器等。表2-1列出了與人體五官對(duì)應(yīng)的幾種傳感器及其效應(yīng)。二、礦用環(huán)環(huán)境監(jiān)測(cè)主主要傳感器器傳感器的組組成:傳感器一般般是由敏感感元件、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換元件和和信號(hào)處理理電路三部部分組成，，有時(shí)需要要加輔助電電源。敏感原件轉(zhuǎn)換原件信號(hào)處理輔助電源二、礦用環(huán)環(huán)境監(jiān)測(cè)主主要傳感器器（二）傳感感器的靜態(tài)技術(shù)特特性1.線性度（非非線性誤差差）二、礦用環(huán)環(huán)境監(jiān)測(cè)主主要傳感器器2.靈敏度：達(dá)到穩(wěn)定定工作狀態(tài)態(tài)時(shí)，輸出出變化量△△Y與引起此變變化的輸入入變化量△△X之比。3.精度：傳感器精度度是指測(cè)量量結(jié)果的可可靠度。指指?jìng)鞲衅髟谠谝?guī)定條件件下允許的的最大絕對(duì)對(duì)誤差相對(duì)對(duì)于傳感器器滿量程輸輸出的百分分?jǐn)?shù)。二、礦用環(huán)環(huán)境監(jiān)測(cè)主主要傳感器器4.最小檢測(cè)量量和分辨率率最小檢測(cè)量量是指?jìng)鞲懈衅髂艽_切切反映被測(cè)測(cè)量的最低低極限量。。最小檢測(cè)測(cè)量越小，，表示傳感感器檢測(cè)微微量的能力力越高。由于傳感器器的最小檢檢測(cè)量M易受噪聲的的影響，所所以一般用用相當(dāng)于噪噪聲電平若若干倍的被被測(cè)量為最最小檢測(cè)量量，用公式式表示為二、礦用環(huán)環(huán)境監(jiān)測(cè)主主要傳感器器5.遲滯遲滯是指在在相同工作作條件下作作全測(cè)量范范圍校準(zhǔn)時(shí)時(shí)，在同一一校準(zhǔn)中對(duì)對(duì)應(yīng)同一輸輸入量的正正行程和反反行程其輸輸出值間的的最大偏差差。如圖所所示。其數(shù)數(shù)值用最大大偏差或最最大偏差的的一半與滿滿量程輸出出的百分比比表示?；蚴街校max——輸出出值在正反反行程間最最大偏差；；δH——表示示傳感器的的遲滯。二、礦用環(huán)環(huán)境監(jiān)測(cè)主主要傳感器器（三）幾種種重要傳感感器介紹1.瓦斯傳感器器熱催化元件件：僅有一一個(gè)純鉑絲絲螺旋圈，，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單單，制造容容易。最大大優(yōu)點(diǎn)是抗抗中毒能力力強(qiáng)。鉑鉑絲的工作作溫度一般般為900～1000℃℃，工作時(shí)鉑鉑絲升華比比較嚴(yán)重，，線徑縮小小，造成儀儀器零點(diǎn)嚴(yán)嚴(yán)重飄移，，連續(xù)工作作壽命縮短短。載體熱催化化元件是目目前使用最最廣泛的一一種催化元元件，目前前國(guó)內(nèi)外生生產(chǎn)使用的的低濃度甲甲烷傳感器器幾乎都是是采用載體體熱催化元元件。二、礦用環(huán)環(huán)境監(jiān)測(cè)主主要傳感器器鉑絲線圈作作用：一方方面對(duì)載體體和催化劑劑進(jìn)行加熱熱，使甲烷烷等可燃?xì)鈿怏w接觸元元件后達(dá)一一定的氧化化狀態(tài)；另另方面把甲甲烷等可燃燃?xì)怏w在催催化劑作用用下燃燒生生成的熱量量檢測(cè)出來(lái)來(lái)。載體一般是是三氧化二二鋁(Al2O3)，其作用是是提供較大大的反應(yīng)接接觸面積、、固定鉑絲絲的幾何形形狀、附載載催化劑、、傳導(dǎo)熱量量給鉑絲催化劑作用用是使氧化化反應(yīng)速度度加快，催催化劑對(duì)于于元件的靈靈敏度、穩(wěn)穩(wěn)定性、功功耗和壽命命等都起決決定性影響響。常用的的催化劑有有鈀(Pd)、鉑(Pt)、釷(Th)等。元件配配方及工藝藝較復(fù)雜，，各廠家均均不相同。。主要有黑（（熱催化元元件）和白白（補(bǔ)償元元件）兩種種元件，其其阻值分別別為r1和r2，兩元件放放在同一個(gè)個(gè)待測(cè)氣樣樣將通過(guò)的的氣室內(nèi)。。由固定電電阻R1和R2組成電橋另另外的兩個(gè)個(gè)橋臂，用用電阻溫度度系數(shù)小的的電阻，以以提高電橋橋在高溫時(shí)時(shí)的穩(wěn)定性性。為使電電橋在無(wú)甲甲烷等可燃燃?xì)怏w狀態(tài)態(tài)下處于平平衡狀態(tài)，，橋路內(nèi)裝裝有調(diào)零電電位器W1。電阻r2’并聯(lián)在白元元件r2上，補(bǔ)償黑黑白元件熱熱學(xué)性質(zhì)差差異的元件件，以改善善電橋的零零點(diǎn)飄移。。二、礦用環(huán)環(huán)境監(jiān)測(cè)主主要傳感器器二、礦用環(huán)環(huán)境監(jiān)測(cè)主主要傳感器器熱催化原理理又稱催化化燃燒原理理。甲烷等等可燃?xì)怏w體在一定溫溫度條件下下，在催化化劑（鉑、、銠、鈀））等催化作作用下，進(jìn)進(jìn)行無(wú)焰燃燃燒，在一一定的濃度度范圍內(nèi)，，定量的甲甲烷燃燒放放出定量的的熱，生成成二氧化碳碳和水。甲甲烷在空氣氣中燃燒的的反應(yīng)式如如下：釋放放出出的的熱熱量量Q使元元件件的的溫溫度度上上升升，，造造成成鉑鉑絲絲的的阻阻值值變變化化。。鉑鉑絲絲的的電電阻阻在在0～630.74℃℃范圍圍內(nèi)內(nèi)與與甲甲烷烷可可燃燃?xì)鈿怏w體濃濃度度成成正正比比。。二、、礦礦用用環(huán)環(huán)境境監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)主主要要傳傳感感器器目前前國(guó)國(guó)內(nèi)內(nèi)外外利利用用載載體體熱熱催催化化原原理理元元件件生生產(chǎn)產(chǎn)的的可可燃燃?xì)鈿怏w體檢檢測(cè)測(cè)報(bào)報(bào)警警便便攜攜儀儀的的廠廠家家和和型型號(hào)號(hào)較較多多，，但但它它們們的的檢檢測(cè)測(cè)原原理理和和結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)基基本本一一樣樣這類類儀儀器器特特點(diǎn)點(diǎn)是是體體積積小小，，結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單，，功功耗耗低低、、性性能能較較穩(wěn)穩(wěn)定定及及使使用用壽壽命命長(zhǎng)長(zhǎng)。。測(cè)測(cè)定定低低濃濃度度可可燃燃?xì)鈿怏w體時(shí)時(shí)，，輸輸出出信信號(hào)號(hào)較較大大(1%CH4時(shí)，，輸輸出出電電壓壓可可達(dá)達(dá)150mV以上上)，信信號(hào)號(hào)處處理理和和顯顯示示較較簡(jiǎn)簡(jiǎn)便便、、直直觀觀，，易易于于實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)超超限限報(bào)報(bào)警警、、遙遙測(cè)測(cè)。。其其缺缺點(diǎn)點(diǎn)是是催催化化劑劑與與硫硫、、鉛鉛、、磷磷、、氯氯等等化化合合物物接接觸觸時(shí)時(shí)，，催催化化性性能能逐逐漸漸降降低低，，使使儀儀器器的的靈靈敏敏度度降降低低。。二、、礦礦用用環(huán)環(huán)境境監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)主主要要傳傳感感器器某甲甲烷烷氣氣體體檢檢測(cè)測(cè)便便攜攜儀儀原原理理框框圖圖二、、礦礦用用環(huán)環(huán)境境監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)主主要要傳傳感感器器載體體熱熱催催化化元元件件的的特特性性元件件的的活活性性，，元元件件活活性性是是指指元元件件對(duì)對(duì)甲甲烷烷氧氧化化燃燃燒燒速速率率穩(wěn)定定性性，，元元件件在在新新鮮鮮空空氣氣與與一一定定濃濃度度甲甲烷烷環(huán)環(huán)境境中中，，在在規(guī)規(guī)定定的的連連續(xù)續(xù)工工作作時(shí)時(shí)間間里里活活性性下下降降率率工作作點(diǎn)點(diǎn)和和工工作作區(qū)區(qū)間間，，元元件件工工作作點(diǎn)點(diǎn)是是指指元元件件的的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)工工作作電電壓壓和和電電流流值值二、、礦礦用用環(huán)環(huán)境境監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)主主要要傳傳感感器器輸出出特特性性是是指指在在不不同同甲甲烷烷濃濃度度下下，，元元件件的的活活性性與與甲甲烷烷濃濃度度的的關(guān)關(guān)系系載體體熱熱催催化化元元件件輸輸出出特特性性二、、礦礦用用環(huán)環(huán)境境監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)主主要要傳傳感感器器元件件的的中中毒毒特特性性。。載載體體熱熱催催化化元元件件的的催催化化劑劑鈀鈀(Pd)、鉑鉑(Pt)、釷釷(Th)等與與硫硫(S)、磷磷(P)、鉛鉛(Pb)、氯氯(Cl)、硅硅(Si)等化化合合物物作作用用，，使使其其催催化化活活性性逐逐漸漸降降低低，，稱稱為為催催化化劑劑中中毒毒載體體催催化化元元件件的的激激活活特特性性，，經(jīng)經(jīng)過(guò)過(guò)一一段段時(shí)時(shí)間間工工作作的的元元件件，，遇遇到到較較高高濃濃度度甲甲烷烷氣氣體體(>5.5%～6%)數(shù)分分鐘鐘后后，，元元件件的的活活性性升升高高，，高高濃濃度度甲甲烷烷氣氣體體消消失失后后，，元元件件在在幾幾十十小小時(shí)時(shí)內(nèi)內(nèi)活活性性又又逐逐漸漸下下降降到到原原來(lái)來(lái)值值附附近近。。二、、礦礦用用環(huán)環(huán)境境監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)主主要要傳傳感感器器載體體熱熱催催化化型型儀儀器器的的反反應(yīng)應(yīng)速速度度，，指指儀儀器器從從接接觸觸到到被被測(cè)測(cè)氣氣體體開開始始，，到到傳傳感感器器元元件件能能正正確確地地指指示示數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)為為止止所所經(jīng)經(jīng)歷歷時(shí)時(shí)間間高濃濃度度甲甲烷烷氣氣體體的的影影響響，，載載體體熱熱催催化化元元件件適適應(yīng)應(yīng)檢檢測(cè)測(cè)爆爆炸炸下下限限以以下下濃濃度度范范圍圍的的可可燃燃?xì)鈿怏w體；；如如甲甲烷烷濃濃度度0%～4%)濃度度范范圍圍。。當(dāng)當(dāng)元元件件接接觸觸高高濃濃度度可可燃燃?xì)鈿怏w體時(shí)時(shí)，，可可能能會(huì)會(huì)出出現(xiàn)現(xiàn)兩兩種種不不同同的的情情況況。。二、、礦礦用用環(huán)環(huán)境境監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)主主要要傳傳感感器器光學(xué)學(xué)瓦瓦斯斯檢檢定定器器1925年，，日日本本發(fā)發(fā)明明；；采采用用光光干干涉涉原原理理制制成成；；測(cè)量范圍：0~10%；0~50%等不同濃度檔檔位；光學(xué)甲烷檢定定器的使用步步驟：檢查吸吸收管內(nèi)干燥燥劑，檢查儀器氣密密性，檢查干干涉條紋是否否清晰，調(diào)零零，測(cè)定。二、礦用環(huán)境境監(jiān)測(cè)主要傳傳感器2.溫度傳感器（1）溫度檢測(cè)方方法原理簡(jiǎn)介介熱電偶法；熱電阻法；半導(dǎo)體熱敏電電阻法；紅外輻射法。。二、礦用環(huán)境境監(jiān)測(cè)主要傳傳感器（2）熱電阻溫度計(jì)計(jì)熱電阻是利用用金屬等材料料的電阻率隨隨溫度升高而而變化的原理理進(jìn)行測(cè)溫的的。采用金屬屬材料作溫度度敏感元件稱稱熱電阻，利利用半導(dǎo)體材材料制成的溫溫度敏感元件件稱為熱敏電電阻。二、礦用環(huán)境境監(jiān)測(cè)主要傳傳感器熱電阻鉑電阻是由鉑鉑絲繞制而成成，鉑電阻因因其物理、化化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定定被作為復(fù)現(xiàn)現(xiàn)溫標(biāo)的基準(zhǔn)準(zhǔn)器。國(guó)標(biāo)實(shí)實(shí)用溫標(biāo)規(guī)定定，在-259.34～630.74℃溫度范圍內(nèi)以以鉑電阻作為為標(biāo)準(zhǔn)儀器半導(dǎo)體熱敏電電阻半導(dǎo)體熱敏元元件，電阻溫溫度系數(shù)比較較大，其絕對(duì)對(duì)值比熱電阻阻大10～100倍，主要原因因是半導(dǎo)體中中載流子比原原子的數(shù)目要要小幾千到幾幾萬(wàn)倍。相鄰鄰自由電子間間距是原子間間距的幾十倍倍，使得自由由電子運(yùn)動(dòng)象象氣體分子熱熱運(yùn)動(dòng)一樣二、礦用環(huán)境境監(jiān)測(cè)主要傳傳感器一般半導(dǎo)體熱熱敏電阻具有有負(fù)的溫度系系數(shù)，也就是是溫度升高，，電阻值是減減小的，如圖圖所示熱敏電阻和銅銅電阻比較圖圖二、礦用環(huán)境境監(jiān)測(cè)主要傳傳感器熱電阻溫度計(jì)計(jì)的原理圖其基本原理是是熱量的變化化引起電阻阻阻值的改變，，測(cè)量電橋輸輸出差值信號(hào)號(hào)，差值信號(hào)號(hào)的大小反映映了待測(cè)溫度度的大小。通通過(guò)對(duì)溫度值值與輸出值大大小之間關(guān)系系的標(biāo)定，即即可測(cè)得溫度度的大小。。二、礦用環(huán)境境監(jiān)測(cè)主要傳傳感器使用熱電阻測(cè)測(cè)溫，應(yīng)注意意因引線較長(zhǎng)長(zhǎng)帶來(lái)的誤差差，常采用的的方法如圖所所示，測(cè)溫電電阻和三根導(dǎo)導(dǎo)線同時(shí)接到到測(cè)溫點(diǎn)，因因引線L2和L3分別在兩個(gè)相相對(duì)應(yīng)的電橋橋臂上，從而而可以抵消環(huán)環(huán)境的影響。。故使用這種種方法可以使使用較長(zhǎng)的測(cè)測(cè)量導(dǎo)線進(jìn)行行測(cè)溫，這種種消除誤差的的方法通常稱稱為“三線法法”三線法消除誤誤差二、礦用環(huán)境境監(jiān)測(cè)主要傳傳感器半導(dǎo)體PN結(jié)測(cè)溫傳感器器利用半導(dǎo)體材材料制成的PN結(jié)型溫度傳感感器稱為半導(dǎo)導(dǎo)體溫度傳感感器。它的感感溫部分是利利用二極管或或晶體管的PN結(jié)正向電壓相相對(duì)于溫度關(guān)關(guān)系特性。二、礦用環(huán)境境監(jiān)測(cè)主要傳傳感器在實(shí)際應(yīng)用中中，利用兩個(gè)個(gè)晶體管的基基極，如圖所所示。利用晶晶體管特性和和外接電路條條件能獲得較較好的線性關(guān)關(guān)系。將晶體體管電路與恒恒流源電路、、放大電路等等組合在一起起集成于芯片片上，就成為為集成電路溫溫度傳感器，，如AD590、AN6701測(cè)溫元件等。。晶體管PN結(jié)測(cè)溫原理圖圖二、礦用環(huán)境境監(jiān)測(cè)主要傳傳感器紅外測(cè)溫儀任何物體只要要溫度高于絕絕對(duì)零度，就就會(huì)不斷產(chǎn)生生紅外輻射，，溫度越高，，輻射功率越越大。只要知知道物體的溫溫度T和比輻射率ε，就能計(jì)算出出它所發(fā)射的的輻射功率P；若知道物體體所發(fā)射的輻輻射功率，則則可求出它的的溫度。即σ—斯忒藩—波爾茲曼常數(shù)數(shù)，σ=5.6697×10-12，W/cm2K4；ε—比輻射率，絕絕對(duì)黑體ε=1.0，非絕對(duì)黑體體0＜ε＜1.0；T—物體的熱力學(xué)學(xué)溫度，K。二、礦用環(huán)境境監(jiān)測(cè)主要傳傳感器紅外測(cè)溫用檢檢測(cè)元件有熱熱敏和光敏電電阻兩種，它它是一種非接接確式測(cè)溫儀儀表，其原理理如圖所示。。二、礦用環(huán)境境監(jiān)測(cè)主要傳傳感器圖中Rb是紅外敏感元元件，接收紅紅外輻射能；；Rc是補(bǔ)償元件，，被罩殼隱蔽蔽起來(lái)，不吸吸收紅外輻射射能；Eb和Ec組成偏置放大大電源。Rb接收紅外輻射射能，其阻值值下降，電橋橋失去平衡，，輸出電壓信信號(hào)耦合到前前置放大器放放大，經(jīng)處理理和轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)節(jié)，由顯示器器顯示，或送送到報(bào)警電路路進(jìn)行報(bào)警。。Rb阻值下降或輸輸出電壓信號(hào)號(hào)的強(qiáng)弱由紅紅外輻射能量量決定，而接接收的紅外能能量多少與被被測(cè)點(diǎn)溫度高高低有關(guān)，儀儀器顯示的數(shù)數(shù)據(jù)就直接反反映被測(cè)點(diǎn)溫溫度值及其變變化狀態(tài)。二、礦用環(huán)境境監(jiān)測(cè)主要傳傳感器紅外測(cè)溫具有有測(cè)量靈敏度度高、反應(yīng)速速度快、測(cè)溫溫范圍廣、屬屬于非接觸式式測(cè)溫、不影影響被測(cè)介質(zhì)質(zhì)的溫度場(chǎng)分分布優(yōu)點(diǎn)，是是發(fā)展測(cè)量技技術(shù)、遙感技技術(shù)及空間科科學(xué)的重要手手段。在礦井井火災(zāi)監(jiān)測(cè)與與預(yù)報(bào)、設(shè)備備溫升測(cè)量等等方面，具有有很好的應(yīng)用用前景二、礦用環(huán)境境監(jiān)測(cè)主要傳傳感器（3）超聲波旋渦風(fēng)風(fēng)速傳感器傳感器是應(yīng)用用卡曼渦街理理論來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)風(fēng)速檢測(cè)的。。所謂卡曼渦渦街理論，就就是在無(wú)限流流場(chǎng)中，垂直直流體流向插插入一根無(wú)限限長(zhǎng)的非流線線型阻擋體（（旋渦發(fā)生體體），在雷諾諾數(shù)為200～50000范圍內(nèi)，阻擋擋體的下游將將產(chǎn)生內(nèi)旋的的、互相交替替的旋渦列,其旋渦頻率f與流體流速V成正比，與阻阻擋體直徑d成反比，即：：二、礦用環(huán)境境監(jiān)測(cè)主要傳傳感器超聲波渦街風(fēng)風(fēng)速傳感器與與其它風(fēng)速傳傳感器相比，，具有如下明明顯的優(yōu)點(diǎn)：：結(jié)構(gòu)中無(wú)運(yùn)動(dòng)動(dòng)部件，無(wú)使使用磨損問(wèn)題題，適于連續(xù)續(xù)運(yùn)行，使用用壽命長(zhǎng)，性性能穩(wěn)定；線線性輸出范圍圍寬，原理上上沒(méi)有零位漂漂移，測(cè)量精精度高；響應(yīng)應(yīng)迅速，而且且能辨別風(fēng)向向。二、礦用環(huán)境境監(jiān)測(cè)主要傳傳感器CO傳感器電化學(xué)學(xué)池結(jié)構(gòu)及工工作原理示意意圖（4）定電位電化學(xué)學(xué)一氧化碳傳傳感器二、礦用環(huán)境境監(jiān)測(cè)主要傳傳感器上圖是CO傳感器的電化化學(xué)池結(jié)構(gòu)及及工作原理示示意圖。其內(nèi)內(nèi)是一個(gè)裝有有三個(gè)電極的的電池，W為工作極，C為對(duì)極，R為提供恒定電電位。該電池在恒定定電位器產(chǎn)生生0.9～1.1V的恒定電位作作用下，在恒恒電位電池場(chǎng)場(chǎng)中，通入CO氣體并擴(kuò)散至至工作極時(shí)，，CO氣體發(fā)生氧化化反應(yīng)生成CO2；氣體中的氧擴(kuò)擴(kuò)散到對(duì)極C處，發(fā)生還原原反應(yīng)。二、礦用環(huán)境境監(jiān)測(cè)主要傳傳感器空氣中的CO通過(guò)擴(kuò)散方式式，進(jìn)入電化化學(xué)池，在其其中發(fā)生電解解反應(yīng)，通過(guò)過(guò)檢測(cè)電流，，進(jìn)而得到CO濃度。這類儀器或傳傳感器抗干擾擾性差，除CH4和CO2基本不不參加加反應(yīng)應(yīng)，而而NO2、H2、SO2、C2H4、H2S均參加加反應(yīng)應(yīng)，因因此，，使用用時(shí)應(yīng)應(yīng)在其其前端端加過(guò)過(guò)濾劑劑，以以便對(duì)對(duì)干擾擾氣體體加以以吸收收，提提高檢檢測(cè)精精度。。二、礦礦用環(huán)環(huán)境監(jiān)監(jiān)測(cè)主主要傳傳感器器一氧化化碳和和硫化化氫檢檢測(cè)報(bào)報(bào)警器器一氧化化碳隔隔爆傳傳感器器，由由探頭頭和前前置放放大器器組成成，探探頭是是電化化學(xué)極極譜電電池。。前置置放大大器電電路上上的基基準(zhǔn)電電壓發(fā)發(fā)生器器通過(guò)過(guò)緩沖沖放大大器，，給工工作電電極（（測(cè)量量電極極）提提供基基準(zhǔn)電電勢(shì)。?；鶞?zhǔn)準(zhǔn)電勢(shì)勢(shì)使探探頭的的工作作電極極相對(duì)對(duì)于參參比電電極有有一個(gè)個(gè)合適適的電電電勢(shì)勢(shì)，一一氧化化碳?xì)鈿怏w通通過(guò)隔隔爆片片及探探頭表表面的的塑料料薄膜膜，以以擴(kuò)散散方式式進(jìn)入入探頭頭發(fā)生生氧化化反應(yīng)應(yīng)時(shí)，，工作作電極極釋放放電子子，參參比電電極獲獲得電電子，，形成成了與與一氧氧化碳碳濃度度成正正比的的電流流（微微安級(jí)級(jí)）信信號(hào)，，該信信號(hào)經(jīng)經(jīng)過(guò)放放大后后通過(guò)過(guò)屏蔽蔽電纜纜傳送送到控控制單單元的的輸入入放大大器。。其工工作原原理如如下圖圖。二、礦礦用環(huán)環(huán)境監(jiān)監(jiān)測(cè)主主要傳傳感器器工作原原理框框圖二、礦礦用環(huán)環(huán)境監(jiān)監(jiān)測(cè)主主要傳傳感器器實(shí)例：：MSA－580系列硫硫化氫氫檢測(cè)測(cè)報(bào)警警器MSA－580系列硫硫化氫氫氣體體連續(xù)續(xù)檢測(cè)測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)可連連續(xù)檢檢測(cè)工工作場(chǎng)場(chǎng)所空空氣中中硫化化氫氣氣體在在0～150mg/m3范圍內(nèi)內(nèi)的濃濃度，，并將將信號(hào)號(hào)遠(yuǎn)傳傳輸?shù)降娇刂浦剖一蚧蛑蛋喟嗍摇?。?dāng)空氣氣中硫硫化氫氫濃度度達(dá)到到15mg/m3時(shí)發(fā)出出預(yù)報(bào)報(bào)警，，達(dá)到到20mg/m3時(shí)發(fā)出出報(bào)警警信號(hào)號(hào)（設(shè)設(shè)定點(diǎn)點(diǎn)用戶戶可自自行調(diào)調(diào)整））。信號(hào)傳傳輸距距離可可達(dá)1.5km。每臺(tái)臺(tái)儀表表可容容納1～5個(gè)單元元，可可同時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)測(cè)5個(gè)點(diǎn)的的空氣氣中的的硫化化氫氣氣體濃濃度，，其精精度為為±5％FS，響應(yīng)應(yīng)時(shí)間間小于于60S，傳感感壽命命12個(gè)月。。二、礦礦用環(huán)環(huán)境監(jiān)監(jiān)測(cè)主主要傳傳感器器（5）風(fēng)門開開關(guān)狀狀態(tài)傳感器器工作原原理:KGE12系列風(fēng)風(fēng)門傳傳感器器是一一種磁磁性驅(qū)驅(qū)動(dòng)的的接近近開關(guān)關(guān)，它它將觸觸發(fā)磁磁鐵裝裝在風(fēng)風(fēng)門上上，而而把開開關(guān)組組件安安裝在在對(duì)應(yīng)應(yīng)的門門框上上。當(dāng)風(fēng)門門關(guān)閉閉時(shí)，，觸發(fā)發(fā)磁鋼鋼緊靠靠開關(guān)關(guān)組件件，由由磁力力產(chǎn)生生的磁磁場(chǎng)使使開關(guān)關(guān)組件件維持持閉合合（或或斷開開）狀狀態(tài)，，這時(shí)時(shí)由舌舌簧開開關(guān)輸輸出一一閉合合（或或斷開開）信信號(hào)給給監(jiān)測(cè)測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)分站站或向向地面面?zhèn)鬏斴斝盘?hào)號(hào)的載載波設(shè)設(shè)備，，經(jīng)數(shù)數(shù)據(jù)線線在地地面中中心站站或模模擬盤盤顯示示風(fēng)門門“關(guān)關(guān)”狀狀態(tài)。。當(dāng)風(fēng)門門打開開時(shí)，，觸發(fā)發(fā)磁鋼鋼離開開了舌舌簧開開關(guān)，，開關(guān)關(guān)組件件即輸輸出一一斷開開（或或閉合合）信信號(hào)給給監(jiān)測(cè)測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)讓或或向地地面?zhèn)鱾鬏斝判盘?hào)的的載波波設(shè)備備，經(jīng)經(jīng)數(shù)據(jù)據(jù)線在在地面面中心心站模模擬盤盤或礦礦井監(jiān)監(jiān)控系系統(tǒng)顯顯示風(fēng)風(fēng)門““開””狀態(tài)態(tài)。二、礦礦用環(huán)環(huán)境監(jiān)監(jiān)測(cè)主主要傳傳感器器產(chǎn)品性性能:防爆型型式：：礦用用本質(zhì)質(zhì)安全全型。。防爆爆標(biāo)志志：ExibI（150℃）使用環(huán)環(huán)境溫溫度：：-5℃℃～+40℃；輸入電電源：：DC10～24V；動(dòng)作距距離：：不小小于30mm，不大大于70mm防護(hù)等等級(jí)：：IP54；信號(hào)輸輸出型型式：：Ⅰ型：一一組轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換接接點(diǎn)，，Ⅱ型：恒恒流-5mA/+5mA，Ⅲ型：恒恒流0/5mA。輸出信號(hào)傳傳輸距離：：≤2Km；外型尺寸mm：開關(guān)組件件：138×52×31；觸發(fā)磁鋼：：138×52×31；觸發(fā)磁鋼材材質(zhì)：氧化化物磁鋼；；觸發(fā)磁鋼特特點(diǎn)：抗老老化、抗雜雜散磁場(chǎng)、、全密封；；開關(guān)組件及及觸發(fā)磁鋼鋼兩側(cè)各有有二安裝孔孔，用來(lái)精精確調(diào)整開開關(guān)組件和和觸發(fā)磁鋼鋼的距離。。二、礦用環(huán)環(huán)境監(jiān)測(cè)主主要傳感器器（6）機(jī)電設(shè)備備開停狀態(tài)態(tài)傳感器礦用機(jī)電設(shè)設(shè)備開停傳傳感器主要要用于監(jiān)測(cè)測(cè)煤礦井下下各種機(jī)電電設(shè)備（如如采煤機(jī)、、運(yùn)輸機(jī)、、提升機(jī)、、粉碎機(jī)、、局站、泵泵站、風(fēng)機(jī)機(jī)等）的開開停狀態(tài)，，并把檢測(cè)測(cè)到的設(shè)備備開停信號(hào)號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)傳傳輸給礦井井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)煤煤礦主要機(jī)機(jī)電設(shè)備的的集中自動(dòng)動(dòng)監(jiān)測(cè)，隨隨時(shí)全面了了解全礦的的生產(chǎn)，工工作狀況。。二、礦用環(huán)環(huán)境監(jiān)測(cè)主主要傳感器器KGT9型開/停傳感器系系礦用本質(zhì)質(zhì)安全型設(shè)設(shè)備，利用用測(cè)定磁場(chǎng)場(chǎng)的方式，，間接的測(cè)測(cè)定設(shè)備的的工作狀態(tài)態(tài)。該傳感感器把檢測(cè)測(cè)到的開/停信號(hào)以±5mA的恒流或一一繼電器觸觸點(diǎn)信號(hào)的的形式傳輸輸給監(jiān)測(cè)分分站。主要技術(shù)指指標(biāo)供電電源：：本本安安型15VDC最大工作電電流：30mA使用環(huán)境：：溫溫度度-20℃-40℃相對(duì)濕度≤≤95%輸出信號(hào)：：恒恒流流±5mA繼電器觸點(diǎn)點(diǎn)信號(hào)防爆標(biāo)志：：Exib二、礦用環(huán)環(huán)境監(jiān)測(cè)主主要傳感器器KGT9型開/停傳感器的的組成信號(hào)號(hào)輸出信號(hào)號(hào)交換KGT9型開/停傳感器由由檢測(cè)線圈圈，放大，，檢波，信信號(hào)變換及及信號(hào)輸出出等環(huán)節(jié)組組成，如下下圖所示。。KGT9型開/停傳感器的的組成傳感器使用用時(shí)卡固定定在用電設(shè)設(shè)備供電電電纜外皮上上，檢測(cè)出出電纜內(nèi)有有無(wú)電流通通過(guò)，即可可鑒別設(shè)備備開、停狀狀態(tài)。一般般機(jī)電設(shè)備備系三相供供電，利用用傳感器的的電感線圈圈貼近電纜纜中一相芯芯線，即可可測(cè)得微弱弱的磁感應(yīng)應(yīng)信號(hào)，該該信號(hào)經(jīng)放放大，檢波波，信號(hào)變變換及信號(hào)號(hào)輸出等環(huán)環(huán)節(jié)，將反反映設(shè)備開開/停信息傳給給井下監(jiān)控控分站，再再由井下監(jiān)監(jiān)控分站傳傳至地面。。檢測(cè)線圈放大檢波信號(hào)交換信號(hào)輸出二、礦用環(huán)環(huán)境監(jiān)測(cè)主主要傳感器器二、礦用環(huán)環(huán)境監(jiān)測(cè)主主要傳感器器案例2010年神東公司司某礦，電電工檢修局局扇開關(guān)，，因操作方方面原因，，觸電死亡亡。（7）核子皮帶帶秤為了檢測(cè)皮皮帶運(yùn)輸煤煤量，人們們研制出利利用放射性性原理的核核子皮帶秤秤，該皮帶帶秤檢測(cè)裝裝置如右圖圖所示。只需將檢測(cè)測(cè)框架套在在皮帶外即即可使用。。由于采用這這種非接觸觸測(cè)量，不不需對(duì)原皮皮帶機(jī)改造造，因而安安裝使用方方便。二、礦用環(huán)環(huán)境監(jiān)測(cè)主主要傳感器器放射源置于于框架的上上方，是一一個(gè)以鉛為為防護(hù)層的的密閉容器器，其中裝裝有放射性同位位素鈷(Co60)或銫(Cs137)，容器下方方開口，使使同位素放放射的γ射線按一定定放射角普普照整個(gè)皮皮帶寬度上上的物料。。這些能量量有一部分分被輸送帶帶上的物料料吸收，其其余的就被被安裝在輸輸送帶下的的探測(cè)器接接收。探測(cè)器常用用的探測(cè)器器有電離室室和閃爍計(jì)計(jì)數(shù)器兩類類，其作用用是將核輻輻射轉(zhuǎn)變?yōu)闉殡娦盘?hào)，，待和測(cè)速速傳感器的的信號(hào)相乘乘之后，即即可顯示出出單位時(shí)間間內(nèi)輸送物物料的重量量。二、礦用環(huán)環(huán)境監(jiān)測(cè)主主要傳感器器FBC-1391系列微機(jī)核核子皮帶秤秤主要技術(shù)術(shù)指標(biāo)放射器銫銫137源強(qiáng)50-100毫居里射線泄露量量1m處低于國(guó)際際居民安全全標(biāo)準(zhǔn)5毫西沃/年精度1%皮帶寬度300-1500mm輸出1-5mA顯示6位累計(jì)量顯顯示，最大大99999.9t二、礦用環(huán)環(huán)境監(jiān)測(cè)主主要傳感器器二、礦用環(huán)環(huán)境監(jiān)測(cè)主主要傳感器器(8)礦山壓力傳傳感器二、礦用環(huán)環(huán)境監(jiān)測(cè)主主要傳感器器(8)礦山壓力傳傳感器二、礦用環(huán)環(huán)境監(jiān)測(cè)主主要傳感器器（9）煤倉(cāng)料位位傳感器原理：超聲聲波碰到雜雜質(zhì)或分界界面會(huì)產(chǎn)生生顯著反射射形成反射射成回波，，碰到活動(dòng)動(dòng)物體能產(chǎn)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)應(yīng)。此超聲波檢測(cè)測(cè)廣泛應(yīng)用在在工業(yè)、國(guó)國(guó)防、生物物醫(yī)學(xué)等方方面以超聲聲波作為檢檢測(cè)手段，，必須產(chǎn)生生超聲波和和接收超聲聲波。完成成這種功能能的裝置就就是超聲波傳感感器。應(yīng)用：GUL60物位傳感器器（以下簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱傳感器器），系本本質(zhì)安全型型，防爆標(biāo)標(biāo)志為“ExibI”。主要用于于煤礦煤倉(cāng)倉(cāng)倉(cāng)位測(cè)量量，現(xiàn)場(chǎng)顯顯示并產(chǎn)生生信號(hào)傳給給上位機(jī)或或者綜合控控制站，以以達(dá)到及時(shí)時(shí)準(zhǔn)確的判判定和控制制煤倉(cāng)情況況。1）針對(duì)煤煤倉(cāng)情況，，倉(cāng)高7~8m，倉(cāng)口直徑徑2~3m，可選用量量程大的超超聲波傳感感器傳感器器，如RUC600，QT50U（檢測(cè)距離離6m，8m），一方面面可提高聲聲波強(qiáng)度，，減小粉塵塵的影響，，同時(shí)也可可以利用其其自身較強(qiáng)強(qiáng)的振動(dòng)能能量增強(qiáng)自自身的清潔潔能力。2）安裝必必須在倉(cāng)口口中心位置置，注意最最好不要高高于倉(cāng)口面面，同時(shí)也也要保證超超聲波傳感感器垂直安安裝于煤料料表面。3）安裝完完畢后，可可通過(guò)電位位器調(diào)節(jié)旋旋鈕（S1，S2）或按鍵來(lái)來(lái)調(diào)整傳感感器工作范范圍（2~6m），同時(shí)觀觀察傳感器器指示燈狀狀態(tài)，使其其測(cè)量信號(hào)號(hào)達(dá)到最佳佳狀態(tài)。4）檢驗(yàn)傳傳感器輸出出值與倉(cāng)位位實(shí)際標(biāo)定定值是否相相符，輸出出儀表顯示示與標(biāo)定結(jié)結(jié)果相差0.1左右，說(shuō)明明測(cè)量結(jié)果果能夠較好好的反映煤煤倉(cāng)內(nèi)的實(shí)實(shí)際料位。。思考題：1．簡(jiǎn)述載體體熱催化型型元件檢測(cè)測(cè)可燃?xì)怏w體的原理。。2．為什么載載體熱催化化型儀器只只能測(cè)量低低濃度可燃燃?xì)怏w？3.簡(jiǎn)述定電位位電化學(xué)一一氧化碳傳傳感器檢測(cè)測(cè)原理。4.根據(jù)空氣流流動(dòng)渦街原原理，安裝裝風(fēng)速傳感感器時(shí)，應(yīng)應(yīng)該遵循哪哪些原則？？5.簡(jiǎn)述電氣設(shè)設(shè)備開停傳傳感器工作作原理。6.傳感器的靜靜態(tài)特性有有哪些？9、靜夜四無(wú)無(wú)鄰，荒居居舊業(yè)貧。。。12月-2