mems智能传感器在储煤场物联网系统的应用

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1、142能源技术与管理2012年第4期doi:10.3969/j.issn.1672-9943.2012.04.062电子与计算机技术MEMS智能传感器在储煤场物联网系统的应用宋志军，王雷（徐州中矿奥特麦科技有限公司，江苏徐州221008）［摘要］介绍了MEMS技术的智能传感器在煤场物联网系统中的应用情况，MEMS传感器有着体积小和低功耗等特点，它与智能传感器技术的结合在传感器市场中占有越来越多的份额。着重介绍了煤场物联网的基本拓扑架构，以及各层的功能划分。将MEMS与智能传感器技术应用于储煤场安全监控系

2、统中，以煤场物联网作为平台，不仅实现了远程数据监测和设备控制的功能，还实现了远程数据采集、传感器健康状况监测、传感器数据自校等功能。［关键词］MEMS；智能传感器；筒仓；圆型煤场；煤炭自燃监测［中图分类号］TP212.6［文献标识码］B［文章编号］1672-9943(2012)04-0142-03量轻、易于集成和耐恶劣工作环境等优势，促进了0引言传感器微型化、智能化、多功能化发展，正逐步扩MEMS传感器是采用微机械加工技术的新一大着市场占有率。按照被测量的量可分为温度、加代传感器，是MEMS技术的一个主

3、要分支。世界速度、压力、位移、流量、磁场、气体成分传感器等，上多个发达国家将MEMS传感器技术列为战略目前使用最广泛的是MEMS压力传感器［1］、MEMS性的研究领域之一，纷纷投入大量资金进行专项加速度计［2］、MEMS陀螺仪［3］等。随着市场的引导研究。国内的一些高校和研究机构在做MEMS传和新型材料等领域的融合，各类MEMS传感器的感器的开发和研究工作，但在灵敏度、可靠性等方新产品不断涌现出来，并且各类技术参数和性能面与国外相比还存在较大差距。也有了进一步的提高，温度、气体、压力等传感器在应用过程中

4、，通常将MEMS传感器与智能具有耐高温、耐腐蚀和防辐射等性能。传感器技术相结合，在MEMS器件上添加单片机在各类储煤场的监控系统中，使用的传感器等外围电路，在其体积小、功耗低等特点的基础主要有温度传感器、可燃气体传感器、明火传感上，更添加了无线传输、设备自检、自补偿等功能，器、烟雾传感器、氧气传感器等。这些新型的使单个传感器更加独立化和智能化。MEMS传感器有着传统传感器无可比拟的优势和在火电、煤化工、冶金、港口仓储等需要大量特点。储煤的行业，煤炭会在储煤筒仓、圆型煤场等设施文献[4]介绍了一种新型的M

5、EMS温度传感中长期存放。煤的氧化反应过程中会产生大量的器，在测温方面相对传统传感器有着很大的优势［5］。热，并且挥发出多种可燃性气体。热量无法散去会这种传感器具有较低的功耗，静态时（无温度变化导致煤炭发生自燃现象，而可燃气体在封闭煤场时）其输出几乎为零，几乎不耗电；同时输出具有中积聚有可能引发爆炸事故。通过封闭煤场煤炭很好的线性，不需要非线性补偿等优点。自燃监控系统的研发，依托于煤场物联网平台，将文献［6］、［7］介绍了基于MEMS技术的新型各类MEMS智能传感器应用于物联网的感知层，可燃气体传感器的

6、研究。传统的热催化检测可燃使传感器更加智能地、方便地监控储煤场，保证电气体的方式应用很广泛，但是它存在着检测精度厂等安全绿色地生产。低、检测范围窄、对高浓度瓦斯无法正常检测、催化剂中毒、需要经常校准等缺点［8-10］。1MEMS技术文献[6]文献[7]中给出的新型MEMS传感器随着加工工艺和各类电子电路技术的发展，具有检测精度高、量程大、重量轻、便于携带等优MEMS传感器凭着功耗低、可靠性高、体积小、重点。2012年第4期宋志军，等MEMS智能传感器在储煤场物联网系统的应用143时，对其自身产生的数据飘

7、移进行补偿；在数据传2智能传感器输方面，不仅仅需要数据可以在总线上传输，还需智能传感器从其功能来说是具有一种或多种要将数据通过无线的方式发送到数据采集网关，敏感功能，能够完成信号探测、变换处理、逻辑判甚至直接连接到Internet网络中。所以在开发功断、功能计算和双向通讯，内部可实现自检、自校、能较强大而全面的智能传感器时，一般需要在传自补偿、自诊断以及具备以上部分功能或全部功感器上加装单片机和外围电路，通过单片机的编能的器件。智能传感器是由传统的传感器和微处程来实现想要的功能。目前大量的智能传感器也理

8、器相结合而成的，随着应用需求的多样化和信是通过这种方法来实现的［11-13］。息一体化，单个传感器独立使用的场合越来越少，3储煤场物联网更多的是多传感器参数的测量和多对象的控制，这对传感器提出了更高的要求，即准确度高、可靠煤场物联网拓扑结构如图1所示，按照物联性好、易于组网、并具有信息处理和自检等智能功网的架构分为应用层、网络层和感知层。能。最上面的应用层包括了远程监控终端、手持文献[11]介绍了一种智能温度传感器LM90，监控设备、远程监