隨著微信號測量技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、防爆技術(shù)與電化學(xué)研究等技術(shù)的發(fā)展與融合，各種傳感器被廣泛應(yīng)用于礦山環(huán)境安全監(jiān)測和生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控中。而且隨著礦用傳感器技術(shù)的應(yīng)用和無線通信技術(shù)的發(fā)展，礦用便攜式磁致伸縮位移傳感器也在礦山安全生產(chǎn)中發(fā)揮越來越重要的作用。礦用傳感器屬于礦內(nèi)信息采集終端，是礦山監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)獲取被測信號的重要部件 , 是被測參數(shù)與監(jiān)測系統(tǒng)之間聯(lián)系的紐帶,是確保礦山生產(chǎn)安全、輔助環(huán)境監(jiān)測的有力助手。
1 礦用傳感器發(fā)展現(xiàn)狀
信息化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，使得采礦業(yè)也在進(jìn)行著技術(shù)革新，礦井下的安全監(jiān)測系統(tǒng)和生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)都離不開傳感器的輔助與支持，可以說礦用傳感器是礦井生產(chǎn)安全的守衛(wèi)者。井下的每一種生產(chǎn)環(huán)境因素和安全監(jiān)測信息的采集每時每刻都離不開傳感器的參與。目前礦用傳感器在環(huán)境監(jiān)測方面、生產(chǎn)設(shè)備運行方面、供電系統(tǒng)調(diào)度監(jiān)控方面、運輸系統(tǒng)監(jiān)測監(jiān)控方面都發(fā)揮著舉足輕重的作用。
2 礦用傳感器現(xiàn)存問題
2.1 傳感器的檢測與維護(hù)
在礦山開采過程中，采集各種數(shù)據(jù)的傳感器是保證設(shè)備運行、生產(chǎn)安全的前提條件，只有傳感器穩(wěn)定可靠工作，才能為監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)提供真實有效的測量數(shù)據(jù)，但由于礦井下環(huán)境復(fù)雜，礦塵、潮濕、電磁干擾等問題使得傳感器的性能受到影響，為保證這些傳感器在測量時和數(shù)據(jù)傳輸時的準(zhǔn)確性，傳感器的定期檢測和更換是的 [1]。對于不同種類的傳感器，原理各異、使用壽命長短不同，因此不同傳感器檢測方式和檢定系統(tǒng)也是不同的，安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中的各種氣體傳感器是礦井生產(chǎn)安全重要保證，因此這類傳感器是每年檢測的重點，要使用合適的氣體傳感器檢定系統(tǒng)對這些傳感器做好檢測與維護(hù)工作。
2.2 傳感器信號傳輸干擾與誤報問題
傳感器信號在礦井傳輸過程中，受到電磁干擾和傳輸距離的影響很大，導(dǎo)致傳感器出現(xiàn)傳輸延遲，報警器誤報等現(xiàn)象時有發(fā)生，歸結(jié)其原因，主要是由于井下大型機(jī)電設(shè)備和可控硅變速調(diào)節(jié)設(shè)備在工作時會發(fā)出強(qiáng)烈的電磁場，這些磁場干擾與傳感器傳輸線路的信號相疊加，造成原始信號的湮沒或誤報。解決這類問題的方法可以從提高傳感器傳輸線路的抗力入手，不斷改進(jìn)自身的性能。
3 礦用傳感器在礦山生產(chǎn)安全監(jiān)測中的應(yīng)用
傳感器是一種信號測量儀器，在礦山的開采、挖掘、運輸、環(huán)境監(jiān)測、生產(chǎn)過程中每一個環(huán)節(jié)都缺少不了數(shù)據(jù)測量，采礦工作面無人操作在不久也會成為可能，傳感器技術(shù)在機(jī)電自動化控制，環(huán)境自動化監(jiān)測這些功能里是最前置的測量器件，缺少傳感器這些安全監(jiān)測系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)都是一紙空談。下面簡單介紹礦用傳感器在這幾方面的應(yīng)用。
3.1 在環(huán)境監(jiān)測方面的應(yīng)用
礦井環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中，各種終端數(shù)據(jù)的采集工作都是通過傳感器完成的，目前國內(nèi)在監(jiān)控系統(tǒng)中礦用傳感器種類和產(chǎn)品已經(jīng)相當(dāng)齊備，瓦斯檢測、氣體傳感器、礦壓傳感器、溫度傳感器、風(fēng)速傳感器等在監(jiān)測系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。
3.1.1 礦用氣體傳感器
礦井下易燃易爆氣體種類多，由于可燃和有毒性氣體，曾引起過千人以上傷亡的災(zāi)難性事件，礦井中的這些可燃?xì)怏w對人們的生命和財產(chǎn)造成了極大的威脅，氣體傳感器在井下就是危險氣體監(jiān)測的哨兵，目前氣體傳感器主要可檢測瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、氧氣、甲烷等氣體。按其氣敏性的不同，井下礦用傳感器一般采用電化學(xué)型、光化學(xué)型和固體電解質(zhì)傳感器較多，光纖激光甲烷檢測技術(shù)現(xiàn)在也越來越成熟，在傳感器的檢測校準(zhǔn)和長距離傳輸?shù)目垢蓴_性方面都有改善。
3.1.2 礦壓傳感器
礦壓監(jiān)測的規(guī)范化、準(zhǔn)確化是確保礦石開采和挖掘工作面安全的重要保證 , 由礦壓引起的開采施工現(xiàn)場頂板塌落的事故會造成較大的財產(chǎn)和安全損失，因此礦壓觀測和礦壓監(jiān)測是不容忽視的，與安全生產(chǎn)同等重要，對于礦壓傳感器的研制，一直以來礦產(chǎn)企業(yè)投入了大量的人力物力，對于井下頂板壓力多點實時監(jiān)測一直是研究人員需要攻克的難題，目前測頂板壓力多使用光纖光柵技術(shù)，將測力錨桿探入頂板內(nèi)部，多點實時監(jiān)測，將測量數(shù)據(jù)回傳到井上監(jiān)測裝置，穩(wěn)定性高，抗力強(qiáng) [3]，礦壓傳感器是保證礦壓正常穩(wěn)定、安全生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)和必要手段。
3.1.3 礦用溫度傳感器
溫度是重要的環(huán)境參數(shù)之一，溫度傳感器技術(shù)穩(wěn)定，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，在礦井除了監(jiān)測環(huán)境溫度、水溫外，還用于對溫度要求高的大型機(jī)電設(shè)備中，防止機(jī)電設(shè)備由于溫度過高而使控制線路損壞，一般可安裝于設(shè)備的外殼或內(nèi)部，用于溫度檢測，超限報警提醒等。
3.2 生產(chǎn)設(shè)備運行方面的應(yīng)用
礦用傳感器可以實現(xiàn)對井下機(jī)電設(shè)備的啟停監(jiān)控、礦井提升機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵等大型機(jī)電設(shè)備的監(jiān)測監(jiān)控，提高了礦井生產(chǎn)設(shè)備運行的現(xiàn)代化、自動化控制水平，是礦井的安全生產(chǎn)的重要保證。
提升機(jī)在礦井運輸方面十分重要，是聯(lián)系地面和井下的咽喉要道。屬于通過改變勢能進(jìn)行運輸?shù)拇笮蜋C(jī)電設(shè)備，提升機(jī)一般功率都較大、提升能力較強(qiáng)，因此對于提升機(jī)的控制和保護(hù)裝置都有嚴(yán)格的要求，隨著工業(yè)自動控制技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，礦井提升機(jī)的后備保護(hù)控制逐漸成熟，目前在提升機(jī)控制中使用提升機(jī)過卷保護(hù)器、提升機(jī)深度指示器、行程位置傳感器、防爆磁性開關(guān)、電壓和電流變送器、功率變送器等測量控制部件，有效的保證了提升機(jī)工作的穩(wěn)定性和可靠性。壓風(fēng)機(jī)和水泵等監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定工作也是井下安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，電壓、電流功率變送器、風(fēng)速傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、風(fēng)包定點傳感器、軸承定點式溫度傳感器、自動風(fēng)門控制傳感器、水泵效率檢測器、水倉水位檢測壓力變送器等諸多傳感器在水泵和風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中被廣泛使用。
3.3供電系統(tǒng)監(jiān)控方面的應(yīng)用
供電系統(tǒng)是礦山生產(chǎn)的能量來源。一般井下供電系統(tǒng)包括井下變電所、采區(qū)變電所、工作面配電點或移動變電站和高低壓電纜網(wǎng) [4]。井下變電所由兩回路或更多高壓電纜供電，采區(qū)變電所一般設(shè)在靠近采區(qū)的山上或礦山井巷中，變電所室內(nèi)設(shè)有高壓防爆配電箱、變壓器和低壓饋電開關(guān)，向采區(qū)各低壓負(fù)荷供電。礦井的電力調(diào)度監(jiān)控對于整個礦區(qū)的安全生產(chǎn)意義重大，目前在電力調(diào)度方面所使用的傳感器有 ：有功功率變送器、功率因數(shù)傳感器、電壓變送器、電流變送器等，實現(xiàn)了變電所、采區(qū)變電所到各用電負(fù)荷的合理可靠供電。
3.4 運輸系統(tǒng)監(jiān)測監(jiān)控方面的應(yīng)用
運輸系統(tǒng)對于礦井的生產(chǎn)運輸、人員運輸、緊急搶險救援都是非常重要的。我國在逐漸實現(xiàn)礦井運輸?shù)淖詣踊?。目前國?nèi)的礦井運輸方式，主要以軌道運輸為主，為了礦用電機(jī)車行車安全，在電機(jī)車和軌道上安裝了多種傳感器，以便隨時監(jiān)測超限信號。
行車安全檢測裝置可以實現(xiàn)機(jī)車測速、超速報警、電池檢測和記錄歷程等功能。相應(yīng)的使用了速度傳感器、架線電壓測量傳感器、電池容量檢測傳感器等多種行車安全參數(shù)監(jiān)測，為井下的軌道安全運輸提供了科學(xué)的依據(jù)和可靠的保障。
在采礦工作面，可以對運輸皮帶的狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，由稱重傳感器、測速傳感器等組成的礦用微機(jī)皮帶秤，使得礦石的稱重更加便捷。運輸系統(tǒng)自帶速度傳感器，可以實現(xiàn)打滑監(jiān)測、斷帶保護(hù)、過速和欠速提醒等功能，礦用傳感器在綜采面的監(jiān)測和控制系統(tǒng)中作用明顯。
4 結(jié)語
礦用傳感器對于礦山生產(chǎn)安全的重要性是不言而喻的，在環(huán)境安全監(jiān)測和設(shè)備運行監(jiān)控領(lǐng)域，傳感器發(fā)揮著重要作用，礦用傳感器的穩(wěn)定性和可靠性會影響整個礦山安全監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定 ,從礦內(nèi)每一種可燃?xì)怏w的含量變化到礦用提升機(jī)上速度的變化都實時的受到傳感器的監(jiān)控，因此由于傳感器的重要作用使得對它的研究也在不斷前行，提高礦用傳感器的測量性能是一方面，其次對于礦用傳感器的維護(hù)、更新和重復(fù)使用率也提出了新的要求，今后礦用傳感器應(yīng)從節(jié)能性、多點采集、便攜式與傳輸穩(wěn)定等幾方面進(jìn)一步研究。
關(guān)鍵詞：傳感器 監(jiān)控系統(tǒng) 環(huán)境監(jiān)測 報警器 自動化控制