淺析傳感器技術(shù)在地鐵機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、淺析傳感器技術(shù)在地鐵機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用 【摘要】傳感器技術(shù)屬于機(jī)電一體化系統(tǒng)中的重點(diǎn)技術(shù)，是機(jī)電的重要的“感覺(jué)器官”，對(duì)機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行有直接的影響。本文將從以下幾個(gè)方面來(lái)具體分析傳感器技術(shù)在地鐵機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用，以期能夠?yàn)閭鞲衅骷夹g(shù)的合理應(yīng)用提供參考。 【關(guān)鍵詞】傳感器技術(shù)；地鐵機(jī)電一體化系統(tǒng) 中圖分類號(hào)： th-39文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： a 一、前言 作為地鐵機(jī)電一體化系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)，傳感器技術(shù)在地鐵機(jī)電一體化系統(tǒng)中扮演者重要的角色。傳感器技術(shù)可以大大提高地鐵機(jī)電一體化系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，但是必須要確保傳感器技術(shù)的可靠有效。 二、傳感器技術(shù)的現(xiàn)狀傳感器，是一種能夠感覺(jué)待測(cè)量然后根據(jù)一定的

2、比例轉(zhuǎn)換成輸出信號(hào)的裝置。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，以傳感器為基礎(chǔ)的檢測(cè)技術(shù)主要功能是檢測(cè)系統(tǒng)本身和操作的對(duì)象，以及系統(tǒng)作業(yè)的環(huán)境，提供必要的信息來(lái)保證系統(tǒng)的正常作業(yè)。如今的現(xiàn)代社會(huì)已經(jīng)全面進(jìn)入了電子化時(shí)代，電子信息的類別也得到了越來(lái)越大的擴(kuò)展，信息傳遞的速度得到了極大的提升。 三、傳感器與地鐵機(jī)電一體化的介紹及聯(lián)系（一）傳感器的概念在工程作業(yè)中，能按照固定規(guī)律將一種量轉(zhuǎn)換成同種或者不同種量值并且傳輸出去的工具，我們稱它為傳感器。傳感器和人類的器官有相同點(diǎn)，并且在人類器官上有所延伸。在信息化的社會(huì)中，人們通常也利用傳感器檢測(cè)力、壓力、速度、溫度、流量、濕度、生物量以及更多的非電量信息來(lái)促進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)

3、展。（二）地鐵機(jī)電一體化的簡(jiǎn)介日本機(jī)械振興協(xié)會(huì)經(jīng)濟(jì)研究所對(duì)機(jī)電一體化提出的解釋在國(guó)際上被首次認(rèn)可，也可以說(shuō)是機(jī)電一體化的初步定義，“機(jī)電一體化是在機(jī)械的主功能、動(dòng)力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)融合而成的系統(tǒng)總稱”。從它的定義上能看出，機(jī)電一體化技術(shù)涉及到了很多方面，例如，機(jī)械制造技術(shù)、測(cè)試技術(shù)、人工智能技術(shù)、微電子技術(shù)等等。 地鐵的特點(diǎn)是人員密集、流動(dòng)性大，一旦出現(xiàn)事故外部施救處理非常困難，必須依靠自身系統(tǒng)的可靠運(yùn)作才能確保安全。因此對(duì)地鐵車站通風(fēng)空調(diào)及防排煙系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱環(huán)控系統(tǒng)）的要求要高于一般的民用系統(tǒng)。環(huán)控系統(tǒng)須滿足兩個(gè)方面的要求，一是日常

4、運(yùn)營(yíng)給乘客和設(shè)備提供舒適及適宜的環(huán)境；二是事故及災(zāi)害情況下進(jìn)行通風(fēng)、排煙、排毒、排熱，起到生命保障及輔助滅火的作用；環(huán)控系統(tǒng)應(yīng)確保上述兩個(gè)方面的整體安全，不宜片面強(qiáng)調(diào)某一方面；但環(huán)控系統(tǒng)不是滅火系統(tǒng)。地鐵環(huán)控系統(tǒng)主要有新風(fēng)、送風(fēng)、 回排風(fēng)、固定排風(fēng)、間歇排風(fēng)等等功能。 而地鐵屏蔽門是一項(xiàng)集建筑、機(jī)械、材料、電子和信息等學(xué)科于一體的高科技產(chǎn)品，使用于地鐵站臺(tái)。屏蔽門將站臺(tái)和列車運(yùn)行區(qū)域隔開(kāi)，通過(guò)控制系統(tǒng)控制其自動(dòng)開(kāi)啟。地鐵屏蔽門分為封閉式、開(kāi)式和半高式，其中開(kāi)式和半高式通常被叫作“安全門”，只起到安全和美觀的作用。封閉式的通常才被人們叫作“屏蔽門”，也是最常用的一種。 除了保障了列車、乘客進(jìn)出站

5、時(shí)的絕對(duì)安全之外，地鐵站臺(tái)安裝屏蔽門還可以大幅度地減少司機(jī)瞭望次數(shù),減輕了司機(jī)的思想負(fù)擔(dān)，并且能有效地減少空氣對(duì)流造成的站臺(tái)冷熱氣的流失，降低列車運(yùn)行產(chǎn)生的噪音對(duì)車站的影響，提供舒適的候車環(huán)境，具有節(jié)能、安全、環(huán)保、美觀等功能。地鐵屏蔽門系統(tǒng),使空調(diào)設(shè)備的冷負(fù)荷減少35%以上,環(huán)控機(jī)房的建筑面積減少50%,空調(diào)電耗降低了30%,有明顯的節(jié)能效果。（三）傳感器與地鐵屏蔽門的聯(lián)系地鐵在運(yùn)行過(guò)程中，為了提高乘客安全性，一種可以隔絕軌道列車和站臺(tái)乘客的裝置屏蔽門(或安全門)，也應(yīng)運(yùn)而生。但軌道列車與安裝的屏蔽門(或安全門)之間有約25-30厘米的間距，地鐵門與屏蔽門(或安全門)之間的這個(gè)空隙大到可以容

6、納一個(gè)人，會(huì)出現(xiàn)乘客或者其他物體被夾在這個(gè)空間里的危險(xiǎn)情況，導(dǎo)致在地鐵列車啟動(dòng)時(shí)就造成人身傷害或車輛損壞。為了避免這類慘劇的發(fā)生，可靠判斷屏蔽門(或安全門)之間障礙物的傳感器裝里就顯得非常重要了。 四、傳感器在地鐵機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用1、傳感器在地鐵環(huán)控系統(tǒng)中的應(yīng)用 在地鐵的環(huán)境控制系統(tǒng)里，使用室內(nèi)溫濕度傳感器、管道溫濕度傳感器以及co2濃度傳感器。在車站的站廳以和站臺(tái)區(qū)等公共區(qū)內(nèi)以及重要的設(shè)備房?jī)?nèi)設(shè)置室內(nèi)溫濕度傳感器，以監(jiān)測(cè)車站實(shí)時(shí)的溫度及濕度。這些參數(shù)可以幫助運(yùn)營(yíng)人員對(duì)車站各系統(tǒng)工況進(jìn)行合理的調(diào)整，以保持車站公共區(qū)始終處于較為舒適的環(huán)境、確保設(shè)備房一直處于合適的溫度之下。室內(nèi)溫濕度傳感器

7、一般裝在車站站廳、站臺(tái)以及設(shè)備房的墻面上或頂上。2、傳感器地鐵屏蔽門系統(tǒng)中的應(yīng)用 采用2個(gè)qs30ex傳感器在相距217米的對(duì)射距離內(nèi)，可以檢測(cè)位于光軸上，且直徑大于30mm的不透明物體。對(duì)屏蔽門(或安全門)與列車車體之間，乘客或大件物品有意、無(wú)意被夾在屏蔽門/安全門與列車車體之間造成危險(xiǎn)發(fā)出信號(hào)給控制器。 如圖1所示，在站臺(tái)的2端分別加裝發(fā)射和接受.一旦有人闖入屏蔽門和列車車體之間的空隙，就會(huì)遮擋紅外光線，判斷出有障礙物，并及時(shí)輸出聲光報(bào)普信號(hào)(可選配banner公司的高亮度led指示報(bào)警燈).同時(shí)通知列車司機(jī)或車站管理人員。 圖1 屏蔽門超遠(yuǎn)距離紅外對(duì)射傳感器 關(guān)于曲線站臺(tái)，可根據(jù)彎曲半徑

8、計(jì)算出最長(zhǎng)的直線段，選擇多套qs18短距離紅外光電(對(duì)射距離20m)擬合曲線工程解決方案。 上海地鐵某線延伸段工程案例(見(jiàn)圖2)。 圖2上海地鐵某線延伸段工程案例 五、我國(guó)傳感器技術(shù)發(fā)展的若干問(wèn)題現(xiàn)今自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是傳感器的技術(shù)，這也是機(jī)電一體化系統(tǒng)不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)，傳感器技術(shù)水平的高低，能夠影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。傳感器的技術(shù)水平越高，越能提高數(shù)控設(shè)備的自動(dòng)化程度。在機(jī)電一體化的系統(tǒng)中，傳感器的主要作用便是利用傳感檢測(cè)技術(shù)對(duì)被控對(duì)象的各種信息轉(zhuǎn)化成各種數(shù)字信號(hào)，以便準(zhǔn)確及時(shí)的進(jìn)行處理。如果不能夠充分發(fā)揮傳感器的這種作用，我們便無(wú)法準(zhǔn)確獲得能夠讓我們的一體化系統(tǒng)正常工作所需的充分信

9、息。1、我國(guó)傳感器技術(shù)和國(guó)外傳感器技術(shù)水平的比較研究近年來(lái)，我國(guó)也在對(duì)傳感器技術(shù)進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，主要的研究工作集中在專業(yè)研究所和大學(xué)。但是即使我國(guó)正在大力加強(qiáng)傳感器的研究力度，同國(guó)外的傳感器技術(shù)進(jìn)行比較，我們?nèi)匀淮嬖谙喈?dāng)大的一段差距的。在以下的幾個(gè)方面有所體現(xiàn) （一）我國(guó)生產(chǎn)傳感器的市場(chǎng)不夠成熟，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)存在一些問(wèn)題，例如企業(yè)分散，沒(méi)有強(qiáng)大的實(shí)力等等。另外，雖然我國(guó)從事傳感器研究和生產(chǎn)的單位有非常的多，甚至在世界上來(lái)說(shuō)，都是居于首位的，但是能夠形成規(guī)模以及具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的卻沒(méi)有幾家。 （二）傳感器是高科技產(chǎn)品，具有多學(xué)科綜合以及技術(shù)密集型的特點(diǎn)，它的技術(shù)水平體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家的科研水平。而我國(guó)在這方

10、面的技術(shù)投資顯然是不足的，科研資金非常少，因此不能夠生產(chǎn)出有競(jìng)爭(zhēng)力的科技產(chǎn)品，這造成了科研力量與生產(chǎn)需求沒(méi)有辦法統(tǒng)一，這使得我國(guó)的傳感器技術(shù)一直發(fā)展緩慢?，F(xiàn)今，全球大概有2萬(wàn)多種不同類型的傳感器，即使我國(guó)經(jīng)過(guò)“八五”、“九五”的發(fā)展，到目前為止也只有3000多種，還有很大的發(fā)展空間。 （三）我國(guó)傳感器技術(shù)同國(guó)外有著非常大的差距，這是由于受我國(guó)技術(shù)發(fā)展水平的影響，沒(méi)有辦法確保它的穩(wěn)定性和可靠性，從而使傳感器的在我國(guó)的應(yīng)用以及發(fā)展前景都不是很樂(lè)觀。2、我國(guó)傳感器的發(fā)展對(duì)策現(xiàn)今我國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不相適應(yīng)，產(chǎn)品技術(shù)水平與國(guó)外進(jìn)行比較還有相當(dāng)大的一段差距，但是從形成穩(wěn)定市場(chǎng)的角度看，我國(guó)的傳感器市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿Ψ浅４?，所以我?guó)傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前景還是非常好的。因此，我們要致力于加強(qiáng)技術(shù)研究和引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，從而使傳感器的科技水平得到發(fā)展。可以從以下幾個(gè)角度提出一些發(fā)展對(duì)策： （一）開(kāi)發(fā)新型敏感材料。通過(guò)各種學(xué)科的綜合如微電子、光電子、生物化學(xué)、信息處理等，使各種技術(shù)能夠互相滲透和綜合利用，希望可以使一批基于新型敏感材料的先進(jìn)傳感器問(wèn)世。 （二）應(yīng)用新技術(shù)和新的物理效應(yīng)，使檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用得到擴(kuò)大。 六、結(jié)束語(yǔ) 綜上所述，傳感器技術(shù)在地鐵機(jī)電一體化系統(tǒng)中占據(jù)著重要的地位，因此，在地鐵機(jī)電一體化的發(fā)展過(guò)程中，要更加重視傳感器技術(shù)的應(yīng)用，不斷優(yōu)化傳感