傳感器技術(shù)在安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘 要：近年來，企業(yè)安全生產(chǎn)事故屢有發(fā)生，給人民群眾生命財(cái)產(chǎn)造成重大損失和極大威脅。這些事故也從另一個(gè)角度反映出企業(yè)對(duì)于自身的可持續(xù)發(fā)展還是不夠重視。伴隨著政府對(duì)企業(yè)的安全監(jiān)督工作不斷加大，落后產(chǎn)能淘汰政策持續(xù)推行，因此推廣企業(yè)運(yùn)用信息自動(dòng)化舉措便顯得尤為必要。伴隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，近年來傳感器技術(shù)在安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用作用日益顯著。作者根據(jù)個(gè)人安全行業(yè)的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，先對(duì)傳感器技術(shù)在安監(jiān)系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行論述，繼而再針對(duì)性分析傳感器技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)，希望能夠引起大家對(duì)傳感器技術(shù)的重視，通過推廣應(yīng)用的方式，有效改善企業(yè)的安全現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：傳感器；安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；引用；發(fā)展

前言

作為大量先進(jìn)技術(shù)的綜合體，傳感器技術(shù)處于科學(xué)界的前沿，代表著現(xiàn)今最先進(jìn)的安全監(jiān)測(cè)技術(shù)。在大量的實(shí)際應(yīng)用過程中，傳感器均能夠快速、準(zhǔn)確的提供所需要的信息，替代了大量操作人員的實(shí)際操作，不僅保證了信息數(shù)據(jù)的采集精度，還保證了傳遞速度，以便更好地對(duì)生產(chǎn)中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量、控制。現(xiàn)階段，傳感器技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥、冶金、電力能源、石油化工、礦山等相關(guān)行業(yè)，并在主要崗位或重要裝置上扮演著極其重要的角色。作為一個(gè)國家數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的重要標(biāo)志，傳感器技術(shù)的成熟發(fā)展已經(jīng)得到了各行各業(yè)的肯定，其在各行業(yè)發(fā)揮的作用還在不斷的迅速擴(kuò)大。

1 傳感器技術(shù)

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中為了檢查、監(jiān)督和控制某個(gè)生產(chǎn)過程或運(yùn)動(dòng)對(duì)象，使它們處于所選工況最佳狀態(tài)，就必須掌握描述它們特性的各種參數(shù)，這就首先要測(cè)量這些參數(shù)的大小、方向、變化速度等等。傳感器是感知被測(cè)量（多為非電量），并把它轉(zhuǎn)化為電量的一種器件或裝置。其通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。敏感元件是傳感器中直接感受被測(cè)量的部分，轉(zhuǎn)換元件是將敏感元件的輸出轉(zhuǎn)換為合適的電信號(hào)部分。傳感器組成如圖1：

2 傳感器技術(shù)在安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的主要應(yīng)用

2.1 傳感器在安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中應(yīng)用的必要性

由于傳感器大多使用光纖，因此說具有抗干擾能力強(qiáng)、抗輻射性能好、體小質(zhì)輕、易彎曲等特點(diǎn)，因此更適合在受限空間、易燃易爆區(qū)域以及強(qiáng)電磁干擾等環(huán)境中應(yīng)用。因此說現(xiàn)階段傳感器適用于絕大多數(shù)的惡劣作業(yè)環(huán)境中，能夠提供高效、可靠的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。例如，在石化企業(yè)成品油罐區(qū)這種高危環(huán)境中，可以通過傳感器來進(jìn)行溫度、壓力、液位、氣體濃度等信息的采集，能夠迅速將信號(hào)上傳至主控室，繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)的安全、高效控制。

2.2 安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)地重要組成

現(xiàn)階段傳感安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由網(wǎng)卡、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集機(jī)、二次儀表以及傳感器等網(wǎng)絡(luò)部件組成，具體如圖2：

2.3 傳感器的工作方式

傳感器系統(tǒng)地工作流程是，先通過傳感器將采集到的參數(shù)轉(zhuǎn)化為光脈沖信號(hào)，并將其通過光纖傳輸?shù)焦怆娹D(zhuǎn)換器，光脈沖信號(hào)通過光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化成為點(diǎn)脈沖信號(hào)的同時(shí)，再進(jìn)行放大整形，傳給二次儀表，通過二次儀表對(duì)電脈沖信號(hào)的線性化處理，進(jìn)行儀表的靈敏度、量程調(diào)節(jié)，以數(shù)字的形式將被測(cè)數(shù)據(jù)顯示出來。

現(xiàn)階段絕大多數(shù)的二次儀表都采取串行通信方式與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集機(jī)相連的方式，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集機(jī)再對(duì)二次儀表傳送過來的信息進(jìn)行加工處理，繼而實(shí)現(xiàn)被監(jiān)測(cè)參數(shù)的顯示、計(jì)量、處理以及報(bào)警等功能，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)的目的。最后，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集機(jī)還能夠通過網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄钟蚓W(wǎng)中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)、情況的信息共享以及自動(dòng)匯報(bào)。

2.4 傳感器的安全機(jī)理

現(xiàn)階段傳感器的安全機(jī)理在于：先將傳感器以及傳感器的測(cè)量單元高水準(zhǔn)安裝在監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，再將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、二次儀表以及光電轉(zhuǎn)換器安裝在儀表操作室內(nèi)部，并使用光纜將各個(gè)部件之間有效連接，繼而再通過光電轉(zhuǎn)換器將傳感器與二次儀表連接起來，最后再通過隔離信號(hào)安全柵、電源安全柵將觀點(diǎn)轉(zhuǎn)換器與二次儀表連接起來，做到被測(cè)現(xiàn)場(chǎng)無電流、電壓等電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的無電監(jiān)測(cè)，保證監(jiān)測(cè)安全、高效。

3 傳感器技術(shù)的未來發(fā)展方向

3.1 新技術(shù)、工藝以及材料的應(yīng)用

隨著大量先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)成功，傳感器制造過程中應(yīng)用了更多的精密加工技術(shù)，大幅度提升了傳感器的性能，與此同時(shí)，由于微電子、微機(jī)械以及超精密加工技術(shù)的逐漸成熟，在傳感器的開發(fā)與制造過程中不斷普及，促進(jìn)了傳感器的微型化方向發(fā)展。

作為傳感器性能提升主要依靠傳感器材料的改進(jìn)，因此說要提高傳感器的技術(shù)水平離不開材料的研發(fā)。雖然現(xiàn)階段應(yīng)用的半導(dǎo)體材料具有體積小、質(zhì)量輕、靈敏度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，并且在傳感器制造中占有很大比例，但是生物、高分子、智能材料、陶等新型材料的開發(fā)與應(yīng)用，也改善了傳感器的性能與應(yīng)用范圍，使其在實(shí)際應(yīng)用中的頻率越來越高。

3.2 傳感器的多維化

現(xiàn)階段的傳感器只能進(jìn)行單一點(diǎn)的數(shù)據(jù)測(cè)量，而未來的傳感器則會(huì)突破現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)方式，從空間上實(shí)現(xiàn)擴(kuò)張，從時(shí)間上實(shí)現(xiàn)廣延，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)量的多元化以及監(jiān)測(cè)方式的模糊識(shí)別。通過電子掃描技術(shù)的應(yīng)用，我們可以將多個(gè)傳感器組合在同一設(shè)備中，繼而實(shí)現(xiàn)多維空間測(cè)量的突破。

3.3 傳感器的集成化

隨著監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，未來的傳感器必然會(huì)具有多點(diǎn)監(jiān)測(cè)、多功能監(jiān)測(cè)的功能，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)平面和空間的測(cè)量。此外，再通過半導(dǎo)體技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)傳感器組成部分的集成化，也可以通過將后續(xù)電路以及傳感器集成化的方式，提高靈敏度，實(shí)現(xiàn)傳感器的生產(chǎn)自動(dòng)化。

3.4 傳感器的多功能

由于現(xiàn)階段對(duì)生產(chǎn)監(jiān)控的力度不斷提升，我們需要同時(shí)進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)控，因此我們就需要采用多種類型與數(shù)量的傳感器來實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)目標(biāo)。傳感器的多功能化就是要將多種信息的監(jiān)測(cè)功能匯集在一種傳感器上，因此能夠在不影響系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下降低采購成本，并且實(shí)現(xiàn)傳感器可靠性與穩(wěn)定性的提升。

3.5 傳感器的智能化

現(xiàn)階段智能化已經(jīng)成為了一種發(fā)展趨勢(shì)，在傳感器的研發(fā)中也開始應(yīng)用智能技術(shù)，創(chuàng)造出高度智能傳感器，并且已經(jīng)取得了一定的成果。智能化傳感器能夠?qū)⑿畔?shù)據(jù)的采集、處理、傳輸實(shí)現(xiàn)一體化，并且還通過自帶微型計(jì)算機(jī)的方式實(shí)現(xiàn)自我診斷、遠(yuǎn)距離通信等功能。我們堅(jiān)信未來智能化傳感器在企業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用必然會(huì)日趨廣泛，有效改善當(dāng)前企業(yè)的安全生產(chǎn)狀況。

4 結(jié)束語

綜上所述，面臨日益嚴(yán)峻的安全生產(chǎn)現(xiàn)狀，我們必須提高安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，傳感器的應(yīng)用對(duì)于安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來說至關(guān)重要。因此我們要加大對(duì)傳感器技術(shù)的研發(fā)力度，通過不斷應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)、材料、工藝等方式，實(shí)現(xiàn)傳感器性能指標(biāo)的不斷提升，提高安全監(jiān)測(cè)效果，為企業(yè)的安全穩(wěn)定發(fā)展提供充分保障。

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作者簡(jiǎn)介：劉軍（1982-），男，漢族，寧夏銀川市人，本科，工程師，工作單位：寧夏回族自治區(qū)安全生產(chǎn)技術(shù)支撐體系專業(yè)中心（有限公司），主要研究安全生產(chǎn)檢測(cè)檢驗(yàn)方向和安全自動(dòng)化。