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
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，礦井中的這些可燃氣體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 [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電設(shè)備中，防止機電設(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)對井下機電設(shè)備的啟停監(jiān)控、礦井提升機、風(fēng)機、水泵等大型機電設(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行運輸?shù)拇笮蜋C電設(shè)備，提升機一般功率都較大、提升能力較強，因此對于提升機的控制和保護裝置都有嚴格的要求，隨著工業(yè)自動控制技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，礦井提升機的后備保護控制逐漸成熟，目前在提升機控制中使用提升機過卷保護器、提升機深度指示器、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工作的穩(wěn)定性和可靠性。壓風(fēng)機和水泵等監(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，為了礦用電機車行車安全，在電機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、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)每一種可燃氣體的含量變化到礦用提升機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、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