传感器在煤矿机电一体化技术中运用Word格式.docx

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关键词............................4

一、机电一体化技术概述............4

1.1、机电一体化技术...................4

1.2、机电一体化产品“传感器”.........4

二，传感器煤矿机电一体化、自动化中的应用..5

2.1、传感器在提升机中的应用.........5

2.2、传感器在采煤机中的应用.7

2.3、传感器在带式输送机中的应用......8

2.4、传感器在其他煤矿机电一体化装置中的应用..9

三、传感器在煤矿机电一体化技术中的发展10

四、结束语..........................12

五、参考文献........................13

摘要

随着我国加人世贸组织，各行各业抓住机遇迎接挑战，竞相发展，机电一体化技术在大幅度地提高产品的性能、质量和可靠性：

提高制造水平，增加产品的应变能力：

提高劳动生产率，节约大量能源和材料消耗起着重大作用。

特别是煤炭系统认识到高效、安全、机械化采煤离不开机电一体化技术，因此利用机电一体化技术进行旧设备改造和开发新产品方面取得一定的成效。

人们清楚地认识到机电一体化技术和产品的发展，是实现高效、安全、机械化采煤和煤矿机电产品更新换代的重要途径。

社会经济的持续发展使得煤炭资源的需求量不断提升，在“要产量，更要安全”的时代背景下，机电一体化在提高煤矿生产量，保证施工安全方面发挥了巨大的作用，而传感器则是机电一体化系统中最为重要的“感受器官”。

从某种意义上讲，机电一体化系统的设计，就是根据功能要求进行传感器设计。

传感器的好与坏直接影响到机电一体化系统的控制性能，以及系统运行的稳定性和可靠性，传感器技术是机电一体化系统的关键环节，传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础,是现代科技的开路先锋。

本文结合当前煤矿生产情况，对传感器在煤矿中的应用做了进一步的探究，并简略分析阐述其发展趋势。

关键词机电一体化技术；

传感器；

应用；

发展趋势

一、机电一体化技术概述

1.1、机电一体化技术

机电一体化技术顾名思义，“机电一体化技术”就是机械、计算机、信息处理和自动控制技术综合运用的复合技术，微电子技术与传统机械相互渗透而形成的综合电气、机械、计算机技术、信息技术等为一体的新兴技术。

机电一体化技术显示了强大的生命力，它顺应了当今科学技术发展的规律。

而煤炭生产是将煤炭通过深处采掘---运送到地面，因此需采用大量的机电设备技术来实现这一目标，而实现高产高效保证是机电一体化技术。

1.2、机电一体化产品“传感器”。

机电一体化产品“传感器”是人们为了研究自然现象，仅仅依靠人们的五官获取外界信息是远远不够的。

于是发明了能够代替或补充人们的五官的传感器,工程上也叫“变换器”。

由于传感器总是位于测试系统的最前端，用于获取检测信息，其性能直接影响整个系统测试的质量。

因此，传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

传感器技术是一项当今世界令人瞩目的迅猛发展起来的高新技术之一，它与通信技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱。

如果说计算机是人类大脑的扩展,那么传感器就是人类五官的延伸，当集成电路、计算机技术飞速发展时，人们才逐步认识信息摄取装置——传感器没有跟上信息技术的发展而惊呼“大脑发达、五官不灵“。

传感器技术是精密机械技术、测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术、电子学、光学、声学、仿生学、材料科学等众多学科相互交叉综合高新技术之一。

二，传感器煤矿机电一体化、自动化中的应用

2.1传感器在提升机中的应用

矿井提升机是矿山企业生产过程中的重要设备之一,提升机的安全、可靠运行,直接影响到矿山企业生产状况和经济效益。

传统提升机在减速与爬行段的速度控制性能较差,常出现减速段速度控制不平稳,停车位置不准确，控制方式繁琐、可靠性低、调速性能差等现象,给提升系统增加了机械冲击,缩短了安全使用寿命,降低生产效率。

随着超声波传感器技术和PLC（可编程控制器）控制技术的发展,以超声波测距传感器作为采集信息手段,PLC作为控制核心,研究开发了一种矿井提升机按恒定的速度单元,克服了传统提升机控制系统减速单元凸轮板制作困难、减速度不稳定、故障点多等弊病,提高了提升机减速阶段减速性能。

矿井提升机是目前煤矿机电一体化、自动化水平最高的设备，全数字化交直流提升机。

尤其是内装式提升机，从结构上将滚筒和驱动合为一体，机械结构大大简化，充分体现了机械-电力电子-计算机-自动控制的综合体。

而全数字化提升机高度可靠，采用总线方式，大大简化了电器安装，此外，硬件配置简单，互相兼容。

采用PLC与变频器相结合的控制方案对传统电控系统进行改造，变频调速是通过改变定子供电频率，成功实现了提升电动机大范围的无级平滑调速，在运行过程中能随时根据电动机的负载情况，使电机始终处于最佳运行状态，能够满足提升机特殊工作环境的要求且有着明显的节电效果；

采用PLC对提升系统进行保护和监控，使系统更加安全可靠。

变频调速系统将是提升机电控系统的发展方向。

2.2传感器在采煤机械中的应用

（1）、例如：

上海辉格科技发展有限公司研发生产的SST300倾角传感器在采煤机滚筒自动调高实验装置及控制中，模拟采煤机运行情况。

将倾角传感器安装在机身和摇臂上，位移传感器安装在油缸上。

机身和摇臂上的倾角传感器输出与相应的倾角预设值作比较，其差值作为倾角控制器输入，倾角控制器的输出作为油缸位移控制器的预设值，与油缸位移传感器的输出数据相比较，其误差送油缸位移控制器，油缸位移控制器的输出控制伺服阀的开度和方向,实现滚筒高度调节。

上海辉格科技发展有限公司研发生产的SST300倾角传感器就能很好的应用在该调节控制中，它实现真正意义上的综合绝对精度，该产品已经得到了广泛的推广及应用。

（2），随着国家对煤炭安全标准的逐步完善以及煤矿工人安全意识的不断提高,煤矿的安全检测成为了煤炭安全生产中重中之重,由于井下环境复杂,布线问题困难,智能、可靠的检测设备可以大大的减少煤矿事故的发生。

瓦斯是煤矿开采的伴生物,极大的影响煤矿的安全生产。

因而做到边开采、边控制瓦斯溢出量,使用自动化的无线的传感网络代替繁琐复杂的布线,已经成为目前煤炭行业研究的热点。

因此，无线瓦斯传感器网络来实现采煤机的自动控制。

在生产过程中自动采集这些数据并有效进行技术集成,然后把相关信息实时反馈指令传递给采煤机的支架,确定合理的采煤机割煤速度及移架速度,可以有效防止工作面瓦斯集聚,保证工作面安全,降低人工操作的失误,提高生产效率和机械化开采水平。

2.3传感器在带式输送机中的应用

带式输送机由于长距离连续输送、输送量大、运行可靠、效率高和易于实现自动化等特点，已成为煤矿井下原煤输送系统的主要运输设备。

带式输送机的胶带张力是力学参数,要测试张力信号的大小,关键是信号的采集和处理。

信号的采集主要依靠各种类型的传感器,信号的处理则依靠各类电子计算机。

测试系统就是把张力信号的物理量通过传感器转换成电压信号,实现测量、记录和数据处理的自动化，常采用打滑检测装置、跑偏开关及事故拉绳开关等进行保护。

所有控制及传感器信号输进控制箱，进行分析判定，并发出控制各种设备的指令，带式输送机的安全运转得到完善保护。

保证带式输送机的运行安全。

2.4传感器在其他煤矿机电一体化装置中的应用

随着近年来电子计算机和自动控制技术的发展,采煤技术设备的自动化也日趋成熟,液压支架的电液控制也随之发展起来。

液压支架电液控制系统是目前液压支架最先进的控制方式,是集机械与电子计算机等相结合。

在煤矿生产中，液压支架是煤矿综合机械化采煤工作面的支护设备，也是综采的关键设备。

在国家煤矿安全生产形势的迫切需要下，液压支架则向电液控制方向发展，将计算机技术与液压控制有机结合，实现定压双向邻架或成组自动移架，避免对顶板和支架产生冲击载荷。

液压支架电液控制系统是具有单片机、传感器等电子装置和液压回路控制部件，其中传感器部分主要是压力传感器和倾角传感器。

压力传感器用于检测液压支架前、后支柱及前伸梁的压力值；

倾角传感器用于检测液压支架水平面X轴和Y轴的倾斜角度值。

此外，电液控制装置还可检测支架的工作状态。

三、传感器在煤矿机电一体化技术中的发展趋势

随着人类探知领域和空间的拓展，电子信息种类日益繁多，信息传递速度日益加快，信息处理能力日益增强，相应的信息采集—-传感技术也将日益发展。

近年来，我国自主研发生产煤矿机电一体化设备具有智能化、程序化、信息化的特点，以及设备体积小、操作、维护方便、保护齐全、性能可靠等优点。

这些设备在煤炭生产中的广泛应用，不仅减轻了操作人员的劳动强度，而且极大地提高了煤矿的生产水平和能力，创造了巨大的经济效益和社会效益。

但是，我国的煤矿机电一体化技术与发达国家相比，还有一定的差距，因此还有很多的工作需要继续研究，未来的传感器也将无所不能，无所不在。

传感器技术今后的发展方向可有几方面：

（1）加速开发新型敏感材料开发，各学科，各种新技术的互相渗透和综合利用，可望研制出带有新型敏感材料的传感器。

（2）向集成化高精度发展：

开发研制灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器以确保生产自动化的可靠性。

（3）向微型化发展：

通过发展新的材料及加工技术实现传感器微型化将是近年热点。

（4）向多功能传感器：

随着传感器技术和微机技术的飞速发展，在许多应用领域中，为了能够完美而准确地反映客观事物和环境，往往需要同时测量大量的物理量。

用单独一个传感器系统来同时实现多种传感器的功能。

（5）向无线网络化传感器

　　传感器网络综合了传感器技术、计算技术、现代网络及通信技术、信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，对信息进行处理后将所感知信息传送到用户终端，实现系统控制目的。

传感器网络技术是研究机电一体化系统中的信息传递问题，系统中信息和能量的传递和转换更顺畅，系统各部分有机地结合，形成完整的系统。

传感器技术是在机电一体化技术的基础上发展起来，随着机电一体化技术的发展而发展，传感器技术的研究也必然促进机电一体化的发展。

四、结束语

传感器有着十分广泛的应用前景，它不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域有具有巨大的运用价值，在未来还将在许多新兴领域体现其优越性，如家用、保健、交通等领域。

我们可以大胆的预见，将来传感器将无处不在，将完全融入我们的生活。

传感器网络将是未来的一个无孔不入的十分庞大过程，其应用可以涉及到人类日常生活和社会生产活动的所有领域。

但是，我们还应该清楚的认识到，传感器才刚刚开始发展，它的技术、应用都还还远谈不上成熟，但我们相信未来传感器一定推动整个社会行业的发展。

其应用可以涉及到人类生活和社会活动的所有领域。

目前，成熟的通信技术都可能经过适当的改进和进一步发展，应用到无线传感器网络中，形成新的市场增长点，创造无线通信的新天地。

近年来，随着微电子技术、计算机技术、软件技术、传感器技术和自动化技术的飞快发展，信息流成为机电一体化的主要特色。

其产品实现自动化、数字化、智能化，在性能和功能方面均实现了质的飞跃。

因此，机电一体化技术是企业信息化的重要支撑技术，是矿山综合自动化的基础。

机电一体化技术在煤矿采、掘、运装备的应用和推广，极大地提升了我国煤矿生产的综合实力，为实现高效、安全