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)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第1頁(yè)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)主要傳感器監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第2頁(yè)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)組成及其發(fā)展

一監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第3頁(yè)（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)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”：即依據(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

監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第4頁(yè)

在人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钪?，人體實(shí)際上就是一個(gè)“監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)”。人經(jīng)過(guò)五官（傳感器）感受外界信息，經(jīng)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)）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)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)作用組成及其作用監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第5頁(yè)

煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)控系統(tǒng)層次上普通是分為兩級(jí)或三級(jí)管理計(jì)算機(jī)集散系統(tǒng)（DCS:DistributingCenterSystem），普通包含測(cè)控分站級(jí)和中心站級(jí)（見(jiàn)圖1）。圖1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)組成及其作用監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第6頁(yè)

安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)是當(dāng)前當(dāng)代化工礦企業(yè)生產(chǎn)和管理有效工具。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)主要確保。安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)自動(dòng)采集資料、處理資料并進(jìn)行控制系統(tǒng),含有及時(shí)、準(zhǔn)確、連續(xù)、可靠?jī)?yōu)點(diǎn),對(duì)保障礦井安全,提升礦井“一通三防”管理水平,增強(qiáng)礦井抗災(zāi)能力等方面含有非常主要作用。安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)作用一、安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)組成及其作用監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第7頁(yè)

（一）安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控作用

煤炭高產(chǎn)、高效、安全生產(chǎn)主要確保。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)備健康情況等監(jiān)控系統(tǒng)，提升了生產(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)備健康情況等監(jiān)控系統(tǒng)，提升了生產(chǎn)率和設(shè)備利用率，增強(qiáng)了礦山安全。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第8頁(yè)

（1）礦井監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)并進(jìn)行控制系統(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)越主要作用。為深入加強(qiáng)通風(fēng)安全監(jiān)控設(shè)備裝備、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)控作用監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第9頁(yè)（2）礦井監(jiān)控系統(tǒng)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，從而降低了瓦斯與煤塵爆炸、火災(zāi)、水災(zāi)、頂板等災(zāi)害與事故發(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)控作用監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第10頁(yè)

（3）礦井監(jiān)控系統(tǒng)推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了軌道運(yùn)輸、膠帶運(yùn)輸、采區(qū)變電所、水泵房等地面遠(yuǎn)動(dòng)控制，從而大大降低了井下作業(yè)人員。因?yàn)榫伦鳂I(yè)人員降低，發(fā)生重大惡性事故概率也大大降低。將井下操作由地面遠(yuǎn)動(dòng)操作，所以改進(jìn)了作業(yè)環(huán)境，從而吸引一些業(yè)務(wù)素質(zhì)高人從事這些遠(yuǎn)動(dòng)操作工作，進(jìn)而降低了誤操作及違章作業(yè)概率。（一）安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控作用監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第11頁(yè)（4）煤礦井下是一個(gè)特殊工作環(huán)境:

有瓦斯（主要成份是甲烷）等易燃?xì)怏w;

有硫化氫等腐蝕性氣體;

有淋水、環(huán)境潮濕、空間狹小、礦塵大;

電磁干擾嚴(yán)重、電網(wǎng)電壓波動(dòng)大、工作場(chǎng)所分散且距離遠(yuǎn)，所以礦井系統(tǒng)監(jiān)控不一樣于普通工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)。

（一）安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控作用監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第12頁(yè)（5）電氣防爆。普通工業(yè)系統(tǒng)均工作在非爆炸性環(huán)境中，而礦井監(jiān)控系統(tǒng)工作在有瓦斯和煤塵爆炸性環(huán)境煤礦井下。所以，礦井監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備必須是防爆型電氣設(shè)備。傳輸距離遠(yuǎn)。普通工業(yè)監(jiān)控對(duì)系統(tǒng)傳輸距離要求不高，而礦井監(jiān)控系統(tǒng)傳輸距離要求更高。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)宜采取樹(shù)形結(jié)構(gòu)。監(jiān)控對(duì)象改變遲緩。電網(wǎng)電壓波動(dòng)大，電磁干擾嚴(yán)重。工作環(huán)境惡劣。檢測(cè)設(shè)備采取遠(yuǎn)程供電。不宜采取中繼器。（一）安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控作用監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第13頁(yè)（6）軌道運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)主要用來(lái)監(jiān)測(cè)信號(hào)機(jī)狀態(tài)、電動(dòng)轉(zhuǎn)撤機(jī)狀態(tài)、機(jī)車(chē)位置、機(jī)車(chē)編號(hào)、運(yùn)行方向、運(yùn)行速度、車(chē)皮數(shù)、空（實(shí)）車(chē)皮書(shū)等，并實(shí)現(xiàn)信號(hào)機(jī)、電動(dòng)轍機(jī)閉鎖控制、地面遠(yuǎn)程速度與控制等。（一）安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控作用監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第14頁(yè)

（7）膠帶運(yùn)輸監(jiān)控主要用來(lái)監(jiān)測(cè)皮帶速度、軸溫?zé)熿F、堆煤、橫向撕裂、跑偏、打滑、電動(dòng)機(jī)運(yùn)輸狀態(tài)、煤倉(cāng)煤位等，并實(shí)現(xiàn)順煤流開(kāi)啟，逆煤流停頓閉鎖控制和安全保護(hù)、地面遠(yuǎn)程速度與控制、皮帶火災(zāi)監(jiān)測(cè)與控制等。提升運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)主要用來(lái)監(jiān)測(cè)罐籠位置、速度、安全門(mén)狀態(tài)、搖臺(tái)狀態(tài)、阻車(chē)器狀態(tài)等，并實(shí)現(xiàn)推車(chē)、提升閉鎖控制等。

（一）安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控作用監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第15頁(yè)

（8）供電監(jiān)控系統(tǒng)主要用來(lái)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)電壓、電流、功率、功率因數(shù)、饋電開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電網(wǎng)絕緣狀態(tài)等，并實(shí)現(xiàn)漏電保護(hù)、饋電開(kāi)關(guān)閉鎖控制、地面遠(yuǎn)程控制等。排水監(jiān)控系統(tǒng)主要用來(lái)監(jiān)測(cè)水倉(cāng)水位、水泵開(kāi)停、水泵工作電壓、電流、功率、閥門(mén)狀態(tài)、流量、壓力等，并實(shí)現(xiàn)閥門(mén)開(kāi)關(guān)、水泵開(kāi)?？刂啤⒌孛孢h(yuǎn)程控制等。（一）安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控作用監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第16頁(yè)（9）環(huán)境監(jiān)測(cè)主要監(jiān)測(cè)一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、溫度、壓差、煙霧等，并經(jīng)過(guò)風(fēng)門(mén)、風(fēng)窗控制，實(shí)現(xiàn)均壓滅火控制、制氮與注氮控制、地音、頂板位置、位移速度、位移加速度、紅外發(fā)射、電磁發(fā)射等，并實(shí)現(xiàn)礦山壓力預(yù)報(bào)等。（一）安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控作用監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第17頁(yè)

（10）礦山壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要用來(lái)監(jiān)測(cè)地音、頂板位置、位移速度、位移加速度、紅外發(fā)射、電磁發(fā)射等，并實(shí)現(xiàn)礦山壓力預(yù)報(bào)。大型機(jī)電設(shè)備健康情況監(jiān)控系統(tǒng)主要用來(lái)監(jiān)測(cè)機(jī)械振動(dòng)、油質(zhì)量污染等，并實(shí)現(xiàn)故障診療。（一）安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控作用監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第18頁(yè)（二）、安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展歷程

安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)，起源于對(duì)礦井瓦斯進(jìn)行檢測(cè)安全需求。最早見(jiàn)諸于學(xué)會(huì)匯報(bào)瓦斯爆炸事故是發(fā)生于1675年英國(guó)北威爾士欣煤礦一次瓦斯爆炸。

第一次傷亡超出百人瓦斯爆炸事故發(fā)生于1825年英國(guó)奈爾生多煤礦，死亡102人。

第一個(gè)傷亡超出千人瓦斯爆炸事故發(fā)生于19法國(guó)傅立葉煤礦，死亡1099人。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第19頁(yè)（三）

瓦斯檢測(cè)技術(shù)發(fā)展過(guò)程

正是基于煤礦瓦斯爆炸事故危害巨大，瓦斯監(jiān)測(cè)儀器就伴伴隨對(duì)瓦斯安全問(wèn)題研究而出現(xiàn)。（二）、安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展歷程最早應(yīng)用儀器來(lái)檢測(cè)礦井瓦斯?jié)舛葒?guó)家是英國(guó)，在18創(chuàng)造了第一項(xiàng)監(jiān)測(cè)瓦斯儀器—安全燈，它是利用火焰高度來(lái)測(cè)量瓦斯?jié)舛?。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第20頁(yè)光學(xué)瓦斯檢定器是1925年在日本創(chuàng)造一個(gè)檢測(cè)瓦斯技術(shù)，當(dāng)今世界上占主要地位是催化型瓦斯監(jiān)測(cè)儀器。（二）安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展歷程1960年代，英、美、法、德、日、前蘇等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，都把發(fā)展催化型儀器作為瓦斯檢測(cè)主要方向。1973年，由重慶煤礦安全儀器廠等5家單位協(xié)作，研制AYJ-1型瓦斯遙測(cè)儀，其后又研制出了ABD—1型瓦斯斷電報(bào)警儀、AQD—1型采煤機(jī)瓦斯斷電控制儀等。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第21頁(yè)1980年代，伴隨引進(jìn)消化并深入實(shí)現(xiàn)“國(guó)產(chǎn)化”，創(chuàng)造了一系列適合我國(guó)煤礦條件監(jiān)控系統(tǒng)。

1990年，我國(guó)先后研制出KJ2、KJ4、KJ8、KJ13、KJ19、KJ38、KJ66、KJ75、KJ80等煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。

（二）、安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展歷程后，我國(guó)對(duì)全部煤礦用KJ系列煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，投運(yùn)到煤礦井下為KJ…N，或KJ…NA型號(hào)。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第22頁(yè)礦區(qū)當(dāng)代化安全監(jiān)測(cè)檢測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第23頁(yè)

依據(jù)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)組成，其主要技術(shù)指標(biāo)，主要是以組成系統(tǒng)各個(gè)子系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)為特征。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)技術(shù)指標(biāo)

測(cè)控分站容量：是輸入、輸出量個(gè)數(shù)及類型。

接配傳感器：是指所接配傳感器種類等。

檢測(cè)精度：是反應(yīng)分站性能優(yōu)劣主要指標(biāo)之一，普通用滿量程相對(duì)誤差來(lái)表示。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第24頁(yè)一、安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)組成及其作用測(cè)控分站分辨率

：反應(yīng)分站對(duì)微小模入量改變敏感程度

。

轉(zhuǎn)換時(shí)間：指A/D一次轉(zhuǎn)換所需時(shí)間，其倒數(shù)稱為轉(zhuǎn)換率

。

傳輸距離

：是傳感器宇分站間信號(hào)傳輸最遠(yuǎn)距離

。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第25頁(yè)一、安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)組成及其作用中心站主機(jī)型號(hào)及配置

：CPU型號(hào)，內(nèi)存容量，硬盤(pán)容量等

。

容量

：即系統(tǒng)可帶分站數(shù)量

。

信息傳輸方式

：即時(shí)分制還是頻分制，是頻帶傳輸還是基帶傳輸方式

。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第26頁(yè)一、安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)組成及其作用國(guó)內(nèi)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)總結(jié)我國(guó)最近煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展概況，主要表現(xiàn)在以下5個(gè)方面：（1）礦井安全監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作逐步完善。

（2）開(kāi)發(fā)新型傳輸技術(shù)，系統(tǒng)容量擴(kuò)大。

（3）應(yīng)用軟件豐富，系統(tǒng)功效增強(qiáng)。

（4）礦井專業(yè)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不停涌現(xiàn)。

（5）重視、加強(qiáng)傳感器開(kāi)發(fā)研究。

監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第27頁(yè)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展

我國(guó)礦井安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)發(fā)展方向

（1）緊密結(jié)合我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)國(guó)情。我國(guó)是一個(gè)煤礦災(zāi)害事故嚴(yán)重，尤其是瓦斯爆炸事故頻發(fā)產(chǎn)煤大國(guó)。

（2）重視專業(yè)化或教授系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。開(kāi)發(fā)安全監(jiān)控技術(shù)應(yīng)尤其注意將諸如瓦斯涌出規(guī)律、瓦斯突出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)等融入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，才能充分發(fā)揮監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作用。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第28頁(yè)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展方向

（3）繼續(xù)深入強(qiáng)化傳感器技術(shù)研究。應(yīng)重視以下方面：a、關(guān)注國(guó)內(nèi)外傳感器發(fā)展熱點(diǎn)，借鑒傳感器新技術(shù)，開(kāi)發(fā)適合用于煤礦安全傳感器。b、處理煤礦安全傳感器穩(wěn)定性、可靠性，提升傳感器制作質(zhì)量，在很大程度上依賴制作工藝。c、應(yīng)高度重視傳感器功效材料研究。當(dāng)今世界各國(guó)已把納米技術(shù)納入了自己關(guān)鍵技術(shù)中。

監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第29頁(yè)結(jié)果：系統(tǒng)概述與關(guān)鍵功效監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第30頁(yè)31系統(tǒng)概述與關(guān)鍵功效監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第31頁(yè)32系統(tǒng)概述與關(guān)鍵功效經(jīng)過(guò)基于蒙特卡羅方法瓦斯數(shù)據(jù)分析預(yù)測(cè)模型，不但能夠?qū)ΦV井整體瓦斯涌出量進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，而且還可預(yù)測(cè)出瓦斯涌出總量在礦井中分布和流動(dòng)狀態(tài)，預(yù)測(cè)出礦井可能瓦斯?jié)舛瘸尴锏篮蛥^(qū)域。從而極大地提升了礦井安全生產(chǎn)預(yù)警能力和事故防范能力。同時(shí)還能夠?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，能夠求得礦井近期歷史瓦斯涌出量統(tǒng)計(jì)與分析、瓦斯?jié)舛冉y(tǒng)計(jì)分析、瓦斯流量情況以及對(duì)瓦斯流量預(yù)測(cè)等波動(dòng)規(guī)律，判斷瓦斯測(cè)定當(dāng)前值所反應(yīng)礦井瓦斯安全水平，顯著提升對(duì)礦井瓦斯異常判斷和應(yīng)對(duì)能力。高效通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)分析伎倆通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖生成和編輯開(kāi)放可擴(kuò)展軟件架構(gòu)專業(yè)性可視化平臺(tái)圖形間、圖與數(shù)據(jù)間聯(lián)動(dòng)基于各種數(shù)學(xué)方法通風(fēng)瓦斯數(shù)據(jù)分析模型三維立體圖展現(xiàn)形式以安全分區(qū)為理論基礎(chǔ)分析模式各種瓦斯實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警方式蒙特卡羅分析預(yù)測(cè)模型集成各種常見(jiàn)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第32頁(yè)33系統(tǒng)概述與關(guān)鍵功效監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第33頁(yè)34體系架構(gòu)與功效詳述實(shí)時(shí)顯示巷道濃度、流量、涌出量及測(cè)點(diǎn)濃度、移動(dòng)平均線改變情況按照濃度、涌出量、超限次數(shù)和波動(dòng)程度進(jìn)行排行分析利用大量各類型圖表，動(dòng)態(tài)展示系統(tǒng)實(shí)時(shí)解算數(shù)據(jù)，方便監(jiān)控人員更加快速發(fā)覺(jué)系統(tǒng)出現(xiàn)異常問(wèn)題。瓦斯數(shù)據(jù)圖表監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第34頁(yè)35體系架構(gòu)與功效詳述分析某時(shí)間段后巷道瓦斯?jié)舛鹊竭_(dá)各安全等級(jí)可能性分析某時(shí)間段后巷道瓦斯?jié)舛戎饕淖儏^(qū)間以大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)作為分析依據(jù)，提供對(duì)瓦斯?jié)舛融厔?shì)分析，為及時(shí)有效采取防災(zāi)避災(zāi)辦法提供預(yù)警。瓦斯態(tài)勢(shì)分析監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第35頁(yè)3636體系架構(gòu)與功效詳述巡檢管理巡檢統(tǒng)計(jì)依據(jù)礦井排班設(shè)計(jì)對(duì)各個(gè)班次巡檢情況進(jìn)行登記，方便于結(jié)合監(jiān)控及分析數(shù)據(jù)綜合處理。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第36頁(yè)37綜合應(yīng)用—異常排查發(fā)覺(jué)異常目標(biāo)：查看巷道瓦斯?jié)舛雀淖儦v史趨勢(shì)工具：巷道濃度圖瓦斯?jié)舛犬惓z測(cè)發(fā)覺(jué)巷道濃度異常進(jìn)行告警目：對(duì)巷道上下游進(jìn)行分析工具：上下游區(qū)域分析目標(biāo)：分析風(fēng)量調(diào)整造成影響工具：巷道靈敏度分析、風(fēng)流成份分析、瓦斯流分析目標(biāo)：調(diào)整巷道風(fēng)量，得到新通風(fēng)方案工具：風(fēng)網(wǎng)解算對(duì)新方案進(jìn)行確認(rèn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第37頁(yè)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算與監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)大數(shù)據(jù)(BigData),定義是指那些數(shù)據(jù)量尤其大、數(shù)據(jù)類別尤其復(fù)雜數(shù)據(jù)集,這種數(shù)據(jù)集無(wú)法用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存放,管理和處理。簡(jiǎn)言之，與對(duì)象相關(guān)全部數(shù)據(jù)。

云計(jì)算(cloudcomputing)是基于互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)服務(wù)增加、使用和交付模式,通常包括經(jīng)過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化資源。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第38頁(yè)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算與監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，日積月累，統(tǒng)計(jì)海量相關(guān)安全環(huán)境狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)。與礦井計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)鏈接其它業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。對(duì)于海量數(shù)據(jù)挖掘，源于職能管理部門(mén)需求，尤其是安全生產(chǎn)方面要求。各類安全生產(chǎn)狀態(tài)預(yù)測(cè)和防控模型以及結(jié)果驗(yàn)證。安全管理層面，各類安全指標(biāo)考評(píng)。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第39頁(yè)礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器二監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第40頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器（一）傳感器定義、分類及組成結(jié)構(gòu)

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB766687，把“能夠把特定被測(cè)量信息（如物理量、化學(xué)量、生物量等）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用輸出信號(hào)器件或裝置稱為傳感器（Transducer或Sensor）?！眰鞲衅魇巧矬w感官工程模擬物；反過(guò)來(lái)，生物體感官則能夠看作是天然傳感器。

所謂“可用輸出信號(hào)”，是指便于傳輸、便于處理信號(hào)。所以，也能夠把傳感器狹義定義為：能把外界非電量信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出器件或裝置。

監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第41頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第42頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器傳感器組成:傳感器普通是由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和信號(hào)處理電路三部分組成，有時(shí)需要加輔助電源。輔助電源監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第43頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器（二）傳感器靜態(tài)技術(shù)特征1.線性度（非線性誤差）

監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第44頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器2.靈敏度：到達(dá)穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)，輸出改變量△Y與引發(fā)此改變輸入改變量△X之比。3.精度：傳感器精度是指測(cè)量結(jié)果可靠度。指?jìng)鞲衅髟谝髼l件下允許最大絕對(duì)誤差相對(duì)于傳感器滿量程輸出百分?jǐn)?shù)。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第45頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器4.最小檢測(cè)量和分辨率

最小檢測(cè)量是指?jìng)鞲衅髂艽_切反應(yīng)被測(cè)量最低極限量。最小檢測(cè)量越小，表示傳感器檢測(cè)微量能力越高。

因?yàn)閭鞲衅髯钚z測(cè)量M易受噪聲影響，所以普通用相當(dāng)于噪聲電平若干倍被測(cè)量為最小檢測(cè)量，用公式表示為監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第46頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器5.遲滯

遲滯是指在相同工作條件下作全測(cè)量范圍校按時(shí)，在同一校準(zhǔn)中對(duì)應(yīng)同一輸入量正行程和反行程其輸出值間最大偏差。如圖所表示。其數(shù)值用最大偏差或最大偏差二分之一與滿量程輸出百分比表示?；蚴街?，ΔHmax——輸出值在正反行程間最大偏差；δH

——表示傳感器遲滯。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第47頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器（三）幾個(gè)主要傳感器介紹1.瓦斯傳感器熱催化元件：僅有一個(gè)純鉑絲螺旋圈，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造輕易。最大優(yōu)點(diǎn)是抗中毒能力強(qiáng)。鉑絲工作溫度普通為900～1000℃，工作時(shí)鉑絲升華比較嚴(yán)重，線徑縮小，造成儀器零點(diǎn)嚴(yán)重飄移，連續(xù)工作壽命縮短。

載體熱催化元件是當(dāng)前使用最廣泛一個(gè)催化元件，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)使用低濃度甲烷傳感器幾乎都是采取載體熱催化元件。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第48頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器鉑絲線圈作用：首先對(duì)載體和催化劑進(jìn)行加熱，使甲烷等可燃?xì)怏w接觸元件后達(dá)一定氧化狀態(tài)；另方面把甲烷等可燃?xì)怏w在催化劑作用下燃燒生成熱量檢測(cè)出來(lái)。載體普通是三氧化二鋁(Al2O3)，其作用是提供較大反應(yīng)接觸面積、固定鉑絲幾何形狀、附載催化劑、傳導(dǎo)熱量給鉑絲催化劑作用是使氧化反應(yīng)速度加緊，催化劑對(duì)于元件靈敏度、穩(wěn)定性、功耗和壽命等都起決定性影響。慣用催化劑有鈀(Pd)、鉑(Pt)、釷(Th)等。元件配方及工藝較復(fù)雜，各廠家均不相同。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第49頁(yè)主要有黑（熱催化元件）和白（賠償元件）兩種元件，其阻值分別為r1和r2，兩元件放在同一個(gè)待測(cè)氣樣將經(jīng)過(guò)氣室內(nèi)。由固定電阻R1和R2組成電橋另外兩個(gè)橋臂，用電阻溫度系數(shù)小電阻，以提升電橋在高溫時(shí)穩(wěn)定性。為使電橋在無(wú)甲烷等可燃?xì)怏w狀態(tài)下處于平衡狀態(tài)，橋路內(nèi)裝有調(diào)零電位器W1。電阻r2’并聯(lián)在白元件r2上，賠償黑白元件熱學(xué)性質(zhì)差異元件，以改進(jìn)電橋零點(diǎn)飄移。二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第50頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器

熱催化原理又稱催化燃燒原理。甲烷等可燃?xì)怏w在一定溫度條件下，在催化劑（鉑、銠、鈀）等催化作用下，進(jìn)行無(wú)焰燃燒，在一定濃度范圍內(nèi)，定量甲烷燃燒放出定量熱，生成二氧化碳和水。甲烷在空氣中燃燒反應(yīng)式以下：釋放出熱量Q使元件溫度上升，造成鉑絲阻值改變。鉑絲電阻在0～630.74℃范圍內(nèi)與甲烷可燃?xì)怏w濃度成正比。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第51頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器當(dāng)前國(guó)內(nèi)外利用載體熱催化原理元件生產(chǎn)可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警便攜儀廠家和型號(hào)較多，但它們檢測(cè)原理和結(jié)構(gòu)基本一樣這類儀器特點(diǎn)是體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功耗低、性能較穩(wěn)定及使用壽命長(zhǎng)。測(cè)定低濃度可燃?xì)怏w時(shí)，輸出信號(hào)較大(1%CH4時(shí)，輸出電壓可達(dá)150mV以上)，信號(hào)處理和顯示較簡(jiǎn)便、直觀，易于實(shí)現(xiàn)超限報(bào)警、遙測(cè)。其缺點(diǎn)是催化劑與硫、鉛、磷、氯等化合物接觸時(shí)，催化性能逐步降低，使儀器靈敏度降低。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第52頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器某甲烷氣體檢測(cè)便攜儀原理框圖

監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第53頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器載體熱催化元件特征元件活性，元件活性是指元件對(duì)甲烷氧化燃燒速率穩(wěn)定性，元件在新鮮空氣與一定濃度甲烷環(huán)境中，在要求連續(xù)工作時(shí)間里活性下降率工作點(diǎn)和工作區(qū)間，元件工作點(diǎn)是指元件標(biāo)準(zhǔn)工作電壓和電流值監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第54頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器輸出特征是指在不一樣甲烷濃度下，元件活性與甲烷濃度關(guān)系載體熱催化元件輸出特征

監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第55頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器元件中毒特征。載體熱催化元件催化劑鈀(Pd)、鉑(Pt)、釷(Th)等與硫(S)、磷(P)、鉛(Pb)、氯(Cl)、硅(Si)等化合物作用，使其催化活性逐步降低，稱為催化劑中毒載體催化元件激活特征，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間工作元件，碰到較高濃度甲烷氣體(>5.5%～6%)數(shù)分鐘后，元件活性升高，高濃度甲烷氣體消失后，元件在幾十小時(shí)內(nèi)活性又逐步下降到原來(lái)值附近。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第56頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器載體熱催化型儀器反應(yīng)速度，指儀器從接觸到被測(cè)氣體開(kāi)始，到傳感器元件能正確地指示數(shù)據(jù)為止所經(jīng)歷時(shí)間高濃度甲烷氣體影響，載體熱催化元件適應(yīng)檢測(cè)爆炸下限以下濃度范圍可燃?xì)怏w；如甲烷濃度0%～4%)濃度范圍。當(dāng)元件接觸高濃度可燃?xì)怏w時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)兩種不一樣情況。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第57頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器光學(xué)瓦斯檢定器1925年，日本創(chuàng)造；采取光干涉原理制成；測(cè)量范圍：0~10%；0~50%等不一樣濃度檔位；光學(xué)甲烷檢定器使用步驟：檢驗(yàn)吸收管內(nèi)干燥劑，檢驗(yàn)儀器氣密性，檢驗(yàn)干涉條紋是否清楚，調(diào)零，測(cè)定。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第58頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器2.溫度傳感器（1）溫度檢測(cè)方法原理介紹熱電偶法；熱電阻法；半導(dǎo)體熱敏電阻法；紅外輻射法。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第59頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器（2）熱電阻溫度計(jì)熱電阻是利用金屬等材料電阻率隨溫度升高而改變?cè)磉M(jìn)行測(cè)溫。采取金屬材料作溫度敏感元件稱熱電阻，利用半導(dǎo)體材料制成溫度敏感元件稱為熱敏電阻。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第60頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器熱電阻

鉑電阻是由鉑絲繞制而成，鉑電阻因其物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定被作為復(fù)現(xiàn)溫標(biāo)基準(zhǔn)器。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用溫標(biāo)要求，在-259.34～630.74℃溫度范圍內(nèi)以鉑電阻作為標(biāo)準(zhǔn)儀器半導(dǎo)體熱敏電阻

半導(dǎo)體熱敏元件，電阻溫度系數(shù)比較大，其絕對(duì)值比熱電阻大10～100倍，主要原因是半導(dǎo)體中載流子比原子數(shù)目要小幾千到幾萬(wàn)倍。相鄰自由電子間距是原子間距幾十倍，使得自由電子運(yùn)動(dòng)象氣體分子熱運(yùn)動(dòng)一樣監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第61頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器普通半導(dǎo)體熱敏電阻含有負(fù)溫度系數(shù)，也就是溫度升高，電阻值是減小，如圖所表示熱敏電阻和銅電阻比較圖

監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第62頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器熱電阻溫度計(jì)原理圖其基本原理是熱量改變引發(fā)電阻阻值改變，測(cè)量電橋輸出差值信號(hào)，差值信號(hào)大小反應(yīng)了待測(cè)溫度大小。經(jīng)過(guò)對(duì)溫度值與輸出值大小之間關(guān)系標(biāo)定，即可測(cè)得溫度大小。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第63頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器使用熱電阻測(cè)溫，應(yīng)注意因引線較長(zhǎng)帶來(lái)誤差，常采取方法如圖所表示，測(cè)溫電阻和三根導(dǎo)線同時(shí)接到測(cè)溫點(diǎn)，因引線L2和L3分別在兩個(gè)相對(duì)應(yīng)電橋臂上，從而能夠抵消環(huán)境影響。故使用這種方法能夠使用較長(zhǎng)測(cè)量導(dǎo)線進(jìn)行測(cè)溫，這種消除誤差方法通常稱為“三線法”三線法消除誤差

監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第64頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器半導(dǎo)體PN結(jié)測(cè)溫傳感器利用半導(dǎo)體材料制成PN結(jié)型溫度傳感器稱為半導(dǎo)體溫度傳感器。它感溫部分是利用二極管或晶體管PN結(jié)正向電壓相對(duì)于溫度關(guān)系特征。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第65頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器在實(shí)際應(yīng)用中，利用兩個(gè)晶體管基極，如圖所表示。利用晶體管特征和外接電路條件能取得很好線性關(guān)系。將晶體管電路與恒流源電路、放大電路等組合在一起集成于芯片上，就成為集成電路溫度傳感器，如AD590、AN6701測(cè)溫元件等。晶體管PN結(jié)測(cè)溫原理圖

監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第66頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器紅外測(cè)溫儀任何物體只要溫度高于絕對(duì)零度，就會(huì)不停產(chǎn)生紅外輻射，溫度越高，輻射功率越大。只要知道物體溫度T和比輻射率ε，就能計(jì)算出它所發(fā)射輻射功率P；若知道物體所發(fā)射輻射功率，則可求出它溫度。即σ—斯忒藩—波爾茲曼常數(shù)，σ=5.6697×10-12，W/cm2K4；ε—比輻射率，絕對(duì)黑體ε=1.0，非絕對(duì)黑體0＜ε＜1.0；T—物體熱力學(xué)溫度，K。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第67頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器紅外測(cè)溫用檢測(cè)元件有熱敏和光敏電阻兩種，它是一個(gè)非接確式測(cè)溫儀表，其原理如圖所表示。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第68頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器圖中Rb是紅外敏感元件，接收紅外輻射能；Rc是賠償元件，被罩殼隱蔽起來(lái)，不吸收紅外輻射能；Eb和Ec組成偏置放大電源。Rb接收紅外輻射能，其阻值下降，電橋失去平衡，輸出電壓信號(hào)耦合到前置放大器放大，經(jīng)處理和轉(zhuǎn)換步驟，由顯示器顯示，或送到報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警。Rb阻值下降或輸出電壓信號(hào)強(qiáng)弱由紅外輻射能量決定，而接收紅外能量多少與被測(cè)點(diǎn)溫度高低相關(guān)，儀器顯示數(shù)據(jù)就直接反應(yīng)被測(cè)點(diǎn)溫度值及其改變狀態(tài)。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第69頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器紅外測(cè)溫含有測(cè)量靈敏度高、反應(yīng)速度快、測(cè)溫范圍廣、屬于非接觸式測(cè)溫、不影響被測(cè)介質(zhì)溫度場(chǎng)分布優(yōu)點(diǎn)，是發(fā)展測(cè)量技術(shù)、遙感技術(shù)及空間科學(xué)主要伎倆。在礦井火災(zāi)監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)、設(shè)備溫升測(cè)量等方面，含有很好應(yīng)用前景監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第70頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器（3）超聲波旋渦風(fēng)速傳感器傳感器是應(yīng)用卡曼渦街理論來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)速檢測(cè)。所謂卡曼渦街理論，就是在無(wú)限流場(chǎng)中，垂直流體流向插入一根無(wú)限長(zhǎng)非流線型阻擋體（旋渦發(fā)生體），在雷諾數(shù)為200～50000范圍內(nèi)，阻擋體下游將產(chǎn)生內(nèi)旋、相互交替旋渦列,其旋渦頻率f與流體流速V成正比，與阻擋體直徑d成反比，即：監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第71頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器超聲波渦街風(fēng)速傳感器與其它風(fēng)速傳感器相比，含有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)中無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，無(wú)使用磨損問(wèn)題，適于連續(xù)運(yùn)行，使用壽命長(zhǎng)，性能穩(wěn)定；線性輸出范圍寬，原理上沒(méi)有零位漂移，測(cè)量精度高；響應(yīng)快速，而且能區(qū)分風(fēng)向。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第72頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器CO傳感器電化學(xué)池結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖

（4）定電位電化學(xué)一氧化碳傳感器

監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第73頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器上圖是CO傳感器電化學(xué)池結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖。其內(nèi)是一個(gè)裝有三個(gè)電極電池，W為工作極，C為對(duì)極，R為提供恒定電位。該電池在恒定電位器產(chǎn)生0.9～1.1V恒定電位作用下，在恒電位電池場(chǎng)中，通入CO氣體并擴(kuò)散至工作極時(shí)，CO氣體發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO2；氣體中氧擴(kuò)散到對(duì)極C處，發(fā)生還原反應(yīng)。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第74頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器空氣中CO經(jīng)過(guò)擴(kuò)散方式，進(jìn)入電化學(xué)池，在其中發(fā)生電解反應(yīng)，經(jīng)過(guò)檢測(cè)電流，進(jìn)而得到CO濃度。這類儀器或傳感器抗干擾性差，除CH4和CO2基本不參加反應(yīng)，而NO2、H2、SO2、C2H4、H2S均參加反應(yīng)，所以，使用時(shí)應(yīng)在其前端加過(guò)濾劑，方便對(duì)干擾氣體加以吸收，提升檢測(cè)精度。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第75頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器一氧化碳和硫化氫檢測(cè)報(bào)警器一氧化碳隔爆傳感器，由探頭和前置放大器組成，探頭是電化學(xué)極譜電池。前置放大器電路上基準(zhǔn)電壓發(fā)生器經(jīng)過(guò)緩沖放大器，給工作電極（測(cè)量電極）提供基準(zhǔn)電勢(shì)?；鶞?zhǔn)電勢(shì)使探頭工作電極相對(duì)于參比電極有一個(gè)適當(dāng)電電勢(shì)，一氧化碳?xì)怏w經(jīng)過(guò)隔爆片及探頭表面塑料薄膜，以擴(kuò)散方式進(jìn)入探頭發(fā)生氧化反應(yīng)時(shí)，工作電極釋放電子，參比電極取得電子，形成了與一氧化碳濃度成正比電流（微安級(jí)）信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后經(jīng)過(guò)屏蔽電纜傳送到控制單元輸入放大器。其工作原理以下列圖。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第76頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器工作原理框圖監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第77頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器實(shí)例：MSA－580系列硫化氫檢測(cè)報(bào)警器

MSA－580系列硫化氫氣體連續(xù)檢測(cè)系統(tǒng)可連續(xù)檢測(cè)工作場(chǎng)所空氣中硫化氫氣體在0～150mg/m3范圍內(nèi)濃度，并將信號(hào)遠(yuǎn)傳輸?shù)娇刂剖一蛑蛋嗍?。?dāng)空氣中硫化氫濃度到達(dá)15mg/m3時(shí)發(fā)出預(yù)報(bào)警，到達(dá)20mg/m3時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)（設(shè)定點(diǎn)用戶可自行調(diào)整）。信號(hào)傳輸距離可達(dá)1.5km。每臺(tái)儀表可容納1～5個(gè)單元，可同時(shí)監(jiān)測(cè)5個(gè)點(diǎn)空氣中硫化氫氣體濃度，其精度為±5％FS，響應(yīng)時(shí)間小于60S，傳感壽命12個(gè)月。監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第78頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器（5）風(fēng)門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)傳感器監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第79頁(yè)工作原理:KGE12系列風(fēng)門(mén)傳感器是一個(gè)磁性驅(qū)動(dòng)靠近開(kāi)關(guān)，它將觸發(fā)磁鐵裝在風(fēng)門(mén)上，而把開(kāi)關(guān)組件安裝在對(duì)應(yīng)門(mén)框上。當(dāng)風(fēng)門(mén)關(guān)閉時(shí)，觸發(fā)磁鋼緊靠開(kāi)關(guān)組件，由磁力產(chǎn)生磁場(chǎng)使開(kāi)關(guān)組件維持閉合（或斷開(kāi)）狀態(tài)，這時(shí)由舌簧開(kāi)關(guān)輸出一閉合（或斷開(kāi)）信號(hào)給監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分站或向地面?zhèn)鬏斝盘?hào)載波設(shè)備，經(jīng)數(shù)據(jù)線在地面中心站或模擬盤(pán)顯示風(fēng)門(mén)“關(guān)”狀態(tài)。當(dāng)風(fēng)門(mén)打開(kāi)時(shí)，觸發(fā)磁鋼離開(kāi)了舌簧開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)組件即輸出一斷開(kāi)（或閉合）信號(hào)給監(jiān)測(cè)系統(tǒng)讓或向地面?zhèn)鬏斝盘?hào)載波設(shè)備，經(jīng)數(shù)據(jù)線在地面中心站模擬盤(pán)或礦井監(jiān)控系統(tǒng)顯示風(fēng)門(mén)“開(kāi)”狀態(tài)。二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第80頁(yè)產(chǎn)品性能:防爆型式：礦用本質(zhì)安全型。防爆標(biāo)志：ExibI（150℃）使用環(huán)境溫度：-5℃～+40℃；輸入電源：DC10～24V；動(dòng)作距離：大于30mm，小于70mm防護(hù)等級(jí)：IP54；信號(hào)輸出型式：Ⅰ型：一組轉(zhuǎn)換接點(diǎn)，Ⅱ型：恒流-5mA/+5mA，Ⅲ型：恒流0/5mA。輸出信號(hào)傳輸距離：≤2Km；外型尺寸mm：開(kāi)關(guān)組件：138×52×31；觸發(fā)磁鋼：138×52×31；觸發(fā)磁鋼材質(zhì)：氧化物磁鋼；觸發(fā)磁鋼特點(diǎn)：抗老化、抗雜散磁場(chǎng)、全密封；開(kāi)關(guān)組件及觸發(fā)磁鋼兩側(cè)各有二安裝孔，用來(lái)準(zhǔn)確調(diào)整開(kāi)關(guān)組件和觸發(fā)磁鋼距離。二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第81頁(yè)（6）機(jī)電設(shè)備開(kāi)停狀態(tài)傳感器

礦用機(jī)電設(shè)備開(kāi)停傳感器主要用于監(jiān)測(cè)煤礦井下各種機(jī)電設(shè)備（如采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、提升機(jī)、粉碎機(jī)、局站、泵站、風(fēng)機(jī)等）開(kāi)停狀態(tài)，并把檢測(cè)到設(shè)備開(kāi)停信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)傳輸給礦井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)煤礦主要機(jī)電設(shè)備集中自動(dòng)監(jiān)測(cè)，隨時(shí)全方面了解全礦生產(chǎn)，工作情況。

二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第82頁(yè)

KGT9型開(kāi)/停傳感器系礦用本質(zhì)安全型設(shè)備，利用測(cè)定磁場(chǎng)方式，間接測(cè)定設(shè)備工作狀態(tài)。該傳感器把檢測(cè)到開(kāi)/停信號(hào)以±5mA恒流或一繼電器觸點(diǎn)信號(hào)形式傳輸給監(jiān)測(cè)分站。主要技術(shù)指標(biāo)供電電源：本安型15VDC

最大工作電流：30mA

使用環(huán)境：溫度-20℃-40℃

相對(duì)濕度≤95%

輸出信號(hào)：恒流±5mA繼電器觸點(diǎn)信號(hào)防爆標(biāo)志：Exib二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第83頁(yè)KGT9型開(kāi)/停傳感器組成信號(hào)輸出信號(hào)交換

KGT9型開(kāi)/停傳感器由檢測(cè)線圈，放大，檢波，信號(hào)變換及信號(hào)輸出等步驟組成，以下列圖所表示。KGT9型開(kāi)/停傳感器組成傳感器使用時(shí)卡固定在用電設(shè)備供電電纜外皮上，檢測(cè)出電纜內(nèi)有沒(méi)有電流經(jīng)過(guò)，即可判別設(shè)備開(kāi)、停狀態(tài)。普通機(jī)電設(shè)備系三相供電，利用傳感器電感線圈貼近電纜中一相芯線，即可測(cè)得微弱磁感應(yīng)信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)放大，檢波，信號(hào)變換及信號(hào)輸出等步驟，將反應(yīng)設(shè)備開(kāi)/停信息傳給井下監(jiān)控分站，再由井下監(jiān)控分站傳至地面。檢測(cè)線圈放大檢波信號(hào)交換信號(hào)輸出二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及傳感器技術(shù)概述第84頁(yè)二、礦用環(huán)境監(jiān)測(cè)主要傳感器案例神東企業(yè)某礦