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1、浅析传感器技术在地铁机电一体化系统中的应用 【摘要】传感器技术属于机电一体化系统中的重点技术，是机电的重要的“感觉器官”，对机电设备的运行有直接的影响。本文将从以下几个方面来具体分析传感器技术在地铁机电一体化系统中的应用，以期能够为传感器技术的合理应用提供参考。 【关键词】传感器技术；地铁机电一体化系统 中图分类号： TH-39文献标识码： A 一、前言 作为地铁机电一体化系统中最为关键的结构，传感器技术在地铁机电一体化系统中扮演者重要的角色。传感器技术可以大大提高地铁机电一体化系统的运行质量，但是必须要确保传感器技术的可靠有效。 二、传感器技术的现状传感器，是一种能够感觉待测量然后根据一定的
2、比例转换成输出信号的装置。在机电一体化系统中，以传感器为基础的检测技术主要功能是检测系统本身和操作的对象，以及系统作业的环境，提供必要的信息来保证系统的正常作业。如今的现代社会已经全面进入了电子化时代，电子信息的类别也得到了越来越大的扩展，信息传递的速度得到了极大的提升。 三、传感器与地铁机电一体化的介绍及联系（一）传感器的概念在工程作业中，能按照固定规律将一种量转换成同种或者不同种量值并且传输出去的工具，我们称它为传感器。传感器和人类的器官有相同点，并且在人类器官上有所延伸。在信息化的社会中，人们通常也利用传感器检测力、压力、速度、温度、流量、湿度、生物量以及更多的非电量信息来促进生产力的发
3、展。（二）地铁机电一体化的简介日本机械振兴协会经济研究所对机电一体化提出的解释在国际上被首次认可，也可以说是机电一体化的初步定义，“机电一体化是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机融合而成的系统总称”。从它的定义上能看出，机电一体化技术涉及到了很多方面，例如，机械制造技术、测试技术、人工智能技术、微电子技术等等。 地铁的特点是人员密集、流动性大，一旦出现事故外部施救处理非常困难，必须依靠自身系统的可靠运作才能确保安全。因此对地铁车站通风空调及防排烟系统（简称环控系统）的要求要高于一般的民用系统。环控系统须满足两个方面的要求，一是日常
4、运营给乘客和设备提供舒适及适宜的环境；二是事故及灾害情况下进行通风、排烟、排毒、排热，起到生命保障及辅助灭火的作用；环控系统应确保上述两个方面的整体安全，不宜片面强调某一方面；但环控系统不是灭火系统。地铁环控系统主要有新风、送风、 回排风、固定排风、间歇排风等等功能。 而地铁屏蔽门是一项集建筑、机械、材料、电子和信息等学科于一体的高科技产品，使用于地铁站台。屏蔽门将站台和列车运行区域隔开，通过控制系统控制其自动开启。地铁屏蔽门分为封闭式、开式和半高式，其中开式和半高式通常被叫作“安全门”，只起到安全和美观的作用。封闭式的通常才被人们叫作“屏蔽门”，也是最常用的一种。 除了保障了列车、乘客进出站
5、时的绝对安全之外，地铁站台安装屏蔽门还可以大幅度地减少司机瞭望次数,减轻了司机的思想负担，并且能有效地减少空气对流造成的站台冷热气的流失，降低列车运行产生的噪音对车站的影响，提供舒适的候车环境，具有节能、安全、环保、美观等功能。地铁屏蔽门系统,使空调设备的冷负荷减少35%以上,环控机房的建筑面积减少50%,空调电耗降低了30%,有明显的节能效果。（三）传感器与地铁屏蔽门的联系地铁在运行过程中，为了提高乘客安全性，一种可以隔绝轨道列车和站台乘客的装置屏蔽门(或安全门)，也应运而生。但轨道列车与安装的屏蔽门(或安全门)之间有约25-30厘米的间距，地铁门与屏蔽门(或安全门)之间的这个空隙大到可以容
6、纳一个人，会出现乘客或者其他物体被夹在这个空间里的危险情况，导致在地铁列车启动时就造成人身伤害或车辆损坏。为了避免这类惨剧的发生，可靠判断屏蔽门(或安全门)之间障碍物的传感器装里就显得非常重要了。 四、传感器在地铁机电一体化系统中的应用1、传感器在地铁环控系统中的应用 在地铁的环境控制系统里，使用室内温湿度传感器、管道温湿度传感器以及Co2浓度传感器。在车站的站厅以和站台区等公共区内以及重要的设备房内设置室内温湿度传感器，以监测车站实时的温度及湿度。这些参数可以帮助运营人员对车站各系统工况进行合理的调整，以保持车站公共区始终处于较为舒适的环境、确保设备房一直处于合适的温度之下。室内温湿度传感器
7、一般装在车站站厅、站台以及设备房的墙面上或顶上。2、传感器地铁屏蔽门系统中的应用 采用2个QS30EX传感器在相距217米的对射距离内，可以检测位于光轴上，且直径大于30mm的不透明物体。对屏蔽门(或安全门)与列车车体之间，乘客或大件物品有意、无意被夹在屏蔽门/安全门与列车车体之间造成危险发出信号给控制器。 如图1所示，在站台的2端分别加装发射和接受.一旦有人闯入屏蔽门和列车车体之间的空隙，就会遮挡红外光线，判断出有障碍物，并及时输出声光报普信号(可选配Banner公司的高亮度LED指示报警灯).同时通知列车司机或车站管理人员。 图1 屏蔽门超远距离红外对射传感器 关于曲线站台，可根据弯曲半径
8、计算出最长的直线段，选择多套QS18短距离红外光电(对射距离20m)拟合曲线工程解决方案。 上海地铁某线延伸段工程案例(见图2)。 图2上海地铁某线延伸段工程案例 五、我国传感器技术发展的若干问题现今自动控制、自动调节的关键环节是传感器的技术，这也是机电一体化系统不可缺少的关键技术，传感器技术水平的高低，能够影响整个系统的性能。传感器的技术水平越高，越能提高数控设备的自动化程度。在机电一体化的系统中，传感器的主要作用便是利用传感检测技术对被控对象的各种信息转化成各种数字信号，以便准确及时的进行处理。如果不能够充分发挥传感器的这种作用，我们便无法准确获得能够让我们的一体化系统正常工作所需的充分信
9、息。1、我国传感器技术和国外传感器技术水平的比较研究近年来，我国也在对传感器技术进行研究开发，主要的研究工作集中在专业研究所和大学。但是即使我国正在大力加强传感器的研究力度，同国外的传感器技术进行比较，我们仍然存在相当大的一段差距的。在以下的几个方面有所体现 （一）我国生产传感器的市场不够成熟，产业结构存在一些问题，例如企业分散，没有强大的实力等等。另外，虽然我国从事传感器研究和生产的单位有非常的多，甚至在世界上来说，都是居于首位的，但是能够形成规模以及具有市场竞争力的却没有几家。 （二）传感器是高科技产品，具有多学科综合以及技术密集型的特点，它的技术水平体现了一个国家的科研水平。而我国在这方
10、面的技术投资显然是不足的，科研资金非常少，因此不能够生产出有竞争力的科技产品，这造成了科研力量与生产需求没有办法统一，这使得我国的传感器技术一直发展缓慢。现今，全球大概有2万多种不同类型的传感器，即使我国经过“八五”、“九五”的发展，到目前为止也只有3000多种，还有很大的发展空间。 （三）我国传感器技术同国外有着非常大的差距，这是由于受我国技术发展水平的影响，没有办法确保它的稳定性和可靠性，从而使传感器的在我国的应用以及发展前景都不是很乐观。2、我国传感器的发展对策现今我国传感器产业与国民经济发展的不相适应，产品技术水平与国外进行比较还有相当大的一段差距，但是从形成稳定市场的角度看，我国的传
11、感器市场发展潜力非常大，所以我国传感器产业发展的前景还是非常好的。因此，我们要致力于加强技术研究和引进先进设备，从而使传感器的科技水平得到发展。可以从以下几个角度提出一些发展对策： （一）开发新型敏感材料。通过各种学科的综合如微电子、光电子、生物化学、信息处理等，使各种技术能够互相渗透和综合利用，希望可以使一批基于新型敏感材料的先进传感器问世。 （二）应用新技术和新的物理效应，使检测领域的应用得到扩大。 六、结束语 综上所述，传感器技术在地铁机电一体化系统中占据着重要的地位，因此，在地铁机电一体化的发展过程中，要更加重视传感器技术的应用，不断优化传感器的各项功能，提高地铁机电一体系统的科学性。 【参考文献】 1邹慧君，田永利，郭为忠.现代机构学的形成、基本内容和应用前景J.机械设计与研究，2012，（02）. 2张青,邹慧君,廖武.广义机构及其概念设计J机械设计与研究,2012,(06).3李瑞琴,邹慧君.机电一体化产品概念设计理论研究现状与发展展望J机械设计与研究,2012,(03).
