浅析光电信息技术在特种设备上的应用

摘要：随着经济地不断发展，特种设备的使用也越来越普及，尤其是在一些危化品生产企业、医疗设备制造企业、医院、冷冻食品制造企业，更为常见。与此同时，特种设备使用的事故也屡见不鲜，这里虽然不乏人为的因素（不合法的使用），但更多的是设备本身缺陷（如缺乏相关的安全配套设施，或者安全装置的不可靠），因此高灵敏度、低成本、高精度的光电信息技术备受特种设备制造厂商的青睐。本文将从安全性能、节能的角度展开，重点介绍光电信息技术在特种设备上的运用。

关键词：光电信息 特种设备 节能

1 概述

光电信息技术是由光学、光电子、微电子、超声波、红外线遥感等技术结合而成的多学科综合技术，涉及光信息的辐射、传输、探测以及光电信息的转换、存储、处理与显示等众多的内容。光电信息技术广泛应用于国民经济和国防建设的各行各业。近年来，随着光电信息技术产业的迅速发展，对人们的生产生活提供了更多的便捷，尤其是在特种设备上，更好地提高了其安全性能，包括节能与可操作性。

所谓的特种设备指的是涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器（含气瓶，下同）、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施。其中锅炉、压力容器（含气瓶）、压力管道为承压类特种设备；电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施为机电类特种设备。特种设备已经在推动经济的发展中起着不可或缺的作用，但是其也存在一定危险性：

例：2013年6月3日清晨，吉林宝源丰禽业公司发生火灾，本次事故系厂房氨气爆炸引发火灾。从德惠市米沙子镇宝源丰禽业有限公司火灾现场救援指挥部获悉，截至6月10日，共造成121人遇难，76人受伤，直接经济损失1.8亿。

因此特种设备的安全使用已经不止是影响到个人的生命财产健康，更加影响到企业的生存和国民经济的健康发展，本文将从光电信息技术的角度论述其在特种设备上的优势。

2 锅炉上的双色液位计的运用

例：2003年10月23日，长沙市星沙开发区某厂发生一起重大锅炉事故，该厂一台江苏无锡锅炉厂2001年1月生产编号为01015， 直编号为L-02的SHL20-2.45/400-AⅡ双锅筒横置式链条炉排锅炉因缺水干烧造成大面积水冷壁管、对流管、过热器管烧坏，直接经济损失达60余万，因停产等造成的间接损失更是无法估量。

上例的事故最主要的原因则是因为该锅炉水位表面不清晰，水位表阀门无法开启，水位自动控制系统、水位系统失灵，是导致事故发生的重要原因。水位计失灵将会导致司炉工无法了解锅筒内水位变化，在运行中就会发生缺水或满水事故。比如电接点水位计往往存在以下的缺陷：①电接点水位计是分段显示，没有精度可言；②损坏率高，由于电极在水中腐蚀或结垢，一般在半年左右就必须更换。③存在假水位和误报警的现象，锅炉中的水经常处于翻滚状态，水汽混合物对电接点水位计形成误显示和误报警现象。④密封点多，导线多，维护工作量大。双色水位计。相比较之下，锅炉双色液位计，选用优质不锈钢及进口电子元件制造，显示部位采用高亮度LED双色发光管，组成柱状显示屏，通过LED光柱的红绿变化来检测所测液位的高低；显示亮度高，可视距离远，标尺清晰，显示角度大，产品更具系列化，智能化。全过程测量防雨防雷，防腐防爆，可耐高温、高压，高密封、防泄露、无盲区，显示醒目，读数直观，且测量范围磊，适用于各种塔、罐、槽球形容器及锅炉等设备的介质液位测量。

3 自动扶梯上的红外遥感技术的运用

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随着近年来房地产行业的高速发展，自动扶梯的使用频率越来越高，如何采用高效节能的电梯控制技术成为了各商家及用户十分关注的话题。在此红外线传感技术发挥其优势。上图中，当人走过装在电梯首尾处时，触动首尾两端的红外线传感开关，使电梯的变频器加速到高速频率，电梯在高速运转时，变频器内置计时器开始计时，如果在设定内的时间段内再无乘客通过电梯，计时将结束，变频器自动切换到低速频率，低速运行。如果在计时器计时期间，有乘客重新触发红外线传感器开关，计时器将重新计时。对电梯的上行和下行，控制采用开关互锁，从而确保扶梯系统能够正常工作。为消耗扶梯下行或者制动过程中产生的多余能量，还需要在变频器上加装制动电阻。

通过红外线遥感的控制能够保证电梯在无人乘坐的情况下保持低速运行或者静止状态，从而降低能耗，减少扶梯运行过程中的磨损。

4 电梯安全光幕的红外技术及其内LED灯的运用

电梯安全光幕是一种利用光线感应原理而制成的电梯门安全保护装置，适用于所有电梯，保护进出电梯乘客的安全。电梯光幕是由安装在电梯轿门两侧的红外发射器和接收器和专用柔性电缆三大部分组成。出于环保和节能需要，越来越多的电梯已经省却了电源盒。光幕发射端内有若干个红外发射管，在MCU的控制下，发射接收管依此打开，自上而下连续扫描轿门区域，形成一个密集的红外线保护光幕。当其中任何一束光线被阻挡时，控制系统立即输出开门信号，轿门即停止关闭并反转开启，直至乘客或阻挡物离开警戒区域后电梯门方可正常关闭，从而达到安全保护目的，这样可避免电梯夹人事故的发生。

LED发光二极管是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。

使用LED发光二极管更新电梯轿厢常规使用的白炽灯、日光灯等照明灯具，可节约照明用量90%左右，灯具寿命是常规灯具的30～50倍。LED灯具功率一般仅为1W，无热量，而且能实现各种外形设计和光学效果，美观大方。

5 结语

除此之外还有很多装置也采用了光电信息技术，如光电平层开关，红外线遥感操控器等等，这里就不一一例举。

相信随着科学技术水平地不断发展进步，光电信息技术方面将会有更大突破，会有更多的技术与生产相结合，制造出更多安全性能高、操作使用方便、节能低廉的特种设备，从而更好地服务于群众，服务于社会主义现代化事业建设。

参考文献：

[1]杨永才，马军山.光电信息技术[M].出版时间：2009年04月.

[2]曾耀传，陈玮.自动扶梯节能改造方案的探讨[J].质量技术监督研究，2011年06期.

[3]鲁迪.《红外系统和变频器在自动扶梯中的应用》来源于互联网.