亚洲狠狠干,亚洲国产福利精品一区二区,国产八区,激情文学亚洲色图

基于物聯(lián)網(wǎng)的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全預(yù)警系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:8183062閱讀:300來源:國知局
專利名稱:基于物聯(lián)網(wǎng)的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與大型起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù),尤其涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全預(yù)警系統(tǒng)。
背景技術(shù)
起重機(jī)械是主要工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的“骨干”,但大型起重機(jī)械安全問題面臨的形勢和挑戰(zhàn)卻非常嚴(yán)峻,重特大事故仍時(shí)有發(fā)生。隨著我國起重機(jī)數(shù)量急增,其事故數(shù)量連續(xù)五年高居各類特種設(shè)備事故首位;與此同時(shí),全國上下對公共安全方面要求越來越高,使得特種設(shè)備特別是起重機(jī)在保安全、促發(fā)展方面責(zé)任更重、壓力更大。因此,研究起重機(jī)安全預(yù)警技術(shù)是當(dāng)務(wù)之急。目前,國內(nèi)對起重機(jī)械安全保證仍然以維保單位的“定期保養(yǎng),事后維修”和質(zhì)檢部門的2年一個(gè)周期的定期檢驗(yàn)為主,缺乏大型起重機(jī)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與預(yù)警技術(shù),尚未能對大型起重機(jī)運(yùn)行安全問題采取更有針對性、更有效的措施,防止各類公共安全事故的發(fā)生,因此,亟需提出一種有針對性的措施來預(yù)防此類事故發(fā)生,起重機(jī)械結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全預(yù)警技術(shù)便隨之而生。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述中存在的問題與缺陷,本發(fā)明提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全預(yù)警系統(tǒng),該系統(tǒng)的核心是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)用于起重機(jī)的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全預(yù)警技術(shù)中,結(jié)合不受電磁干擾的光纖光柵傳感技術(shù)、無線傳輸技術(shù)、智能識別與專家系統(tǒng)等技術(shù)手段,將起重機(jī)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測由定期檢測提升至實(shí)時(shí)在線監(jiān)測層次,具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、防雷、高精度、寬量程、高可靠性、智能性、壽命長等特點(diǎn)。所述技術(shù)方案如下:
基于物聯(lián)網(wǎng)的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全預(yù)警系統(tǒng),包括:物聯(lián)網(wǎng)感知層、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層,所述物聯(lián)網(wǎng)感知層,用于采集起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)健康參數(shù)的光信號,將光信號解調(diào)成電信號,并將傳感數(shù)據(jù)電信號壓縮封裝后傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層;物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層,用于接收電信號數(shù)據(jù),對電信號進(jìn)行識別處理,并將識別處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送到物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層;物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層,將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并判定是否發(fā)出報(bào)警信號。本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是:將光纖光柵傳感技術(shù)引入到大型起重機(jī)械健康監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)中,改變常規(guī)應(yīng)力測試效率低、強(qiáng)度大、無法長期監(jiān)測的不足,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、分布式地獲取起重機(jī)械結(jié)構(gòu)在整機(jī)運(yùn)行過程中關(guān)鍵參數(shù),為實(shí)時(shí)監(jiān)測大型起重機(jī)械安全狀況提供新的手段?;谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù),可全天候?qū)Υ笮推鹬貦C(jī)金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行全生命周期的實(shí)時(shí)健康監(jiān)測與安全預(yù)警,具有無電磁干擾、精度高、量程寬、可靠性高、壽命長等特點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層采用基于現(xiàn)代移動通信網(wǎng)絡(luò)(EDGE/3G)的分布式測量技術(shù),通過應(yīng)力、應(yīng)變及溫度數(shù)據(jù)采集和特征提取,實(shí)現(xiàn)起重機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷、壽命預(yù)測等功能。業(yè)務(wù)平臺軟件系統(tǒng)提供廣州轄區(qū)內(nèi)大型起重機(jī)械設(shè)備的資料收錄、翻查等功能。


圖1是基于物聯(lián)網(wǎng)的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖;圖2是物聯(lián)網(wǎng)感知層組成結(jié)構(gòu)圖;圖3是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層組成結(jié)構(gòu)圖;圖4是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層組成結(jié)構(gòu)圖;圖5是業(yè)務(wù)平臺軟件系統(tǒng)軟件功能模塊結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述:本實(shí)施例提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全預(yù)警系統(tǒng),該系統(tǒng)包括:物聯(lián)網(wǎng)感知層、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層,所述物聯(lián)網(wǎng)感知層,用于采集起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)健康參數(shù)的光信號,將光信號解調(diào)成電信號,并將傳感數(shù)據(jù)電信號壓縮封裝后傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層;物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層,用于接收電信號數(shù)據(jù),對電信號進(jìn)行識別處理,并將識別處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送到物聯(lián) 網(wǎng)應(yīng)用層;物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層,將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并判定是否發(fā)出報(bào)警信號。上述起重機(jī)主金屬結(jié)構(gòu)參數(shù)包括應(yīng)力、應(yīng)變、溫度和加速度參數(shù)等。上述物聯(lián)網(wǎng)感知層基于物聯(lián)網(wǎng)的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全預(yù)警系統(tǒng)的毛細(xì)血管,包括焊接在起重機(jī)I上的光纖光柵傳感器、光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)和信息處理與網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)模塊,其中,信息處理與網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)模塊包括顯示器4和安裝在解調(diào)儀上的主動程序。焊接在起重機(jī)上的光纖光柵傳感器組成傳感網(wǎng),實(shí)時(shí)采集起重機(jī)主金屬結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變、溫度等結(jié)構(gòu)健康參數(shù)的光信號;與各路光纖光柵傳感器連接的光纖光柵傳感器解調(diào)儀,把采集到的光信號解調(diào)成電信號;與光纖光柵傳感器解調(diào)儀2連接的信息處理與網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)模塊,通過傳感信號編解碼協(xié)同信息處理,傳感器中間件技術(shù)等手段,將傳感數(shù)據(jù)電信號進(jìn)行壓縮封裝后傳輸?shù)綌?shù)據(jù)傳輸單元3 (DTU)(如圖2所示)。上述物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層是基于物聯(lián)網(wǎng)的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全預(yù)警系統(tǒng)的動靜脈,包括數(shù)據(jù)傳輸單元DTU、TCP/IP協(xié)議、EDGE/3G協(xié)議和防火墻(如圖3所示),其中數(shù)據(jù)傳輸單元(DTU)接收來自解調(diào)儀封裝后的傳感數(shù)據(jù)電信號,通過Internet網(wǎng)絡(luò),采用EDGE/3G協(xié)議,將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程中央服務(wù)器;遠(yuǎn)程中央服務(wù)器用于接收經(jīng)解調(diào)過的起重機(jī)結(jié)構(gòu)健康參數(shù)電信號,進(jìn)而對該信號進(jìn)行識別處理。上述物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層是基于物聯(lián)網(wǎng)的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全預(yù)警系統(tǒng)的心臟,包括所述物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層包括業(yè)務(wù)平臺軟件系統(tǒng)與人機(jī)界面。其中,業(yè)務(wù)平臺軟件系統(tǒng)硬件部分包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器、短信服務(wù)器、電腦客戶端和手機(jī)客戶端(如圖4所示),數(shù)據(jù)庫服務(wù)器獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)過積累分析后組建起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全預(yù)警系統(tǒng)的心臟。如圖5所示,為業(yè)務(wù)平臺軟件系統(tǒng)軟件功能模塊結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)包括:用戶信息管理模塊、系統(tǒng)配置模塊、信息采集與傳輸模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、現(xiàn)場顯示模塊、用戶幫助模塊。用戶信息管理模塊主要用于存放可以訪問本系統(tǒng)的用戶個(gè)人信息和用戶權(quán)限管理,包括用戶名、登陸密碼、用戶權(quán)限以及用戶的詳細(xì)資料等。系統(tǒng)配置模塊用于信息采集時(shí)硬件部分的相關(guān)參數(shù)的設(shè)置。該模塊由傳感器設(shè)置與采集方式設(shè)置組成。傳感器設(shè)置主要設(shè)定光纖光柵傳感器的中心波長、所在通道、測量類型,以及計(jì)算所需物理量所需系數(shù)。采集方式設(shè)定模塊用于設(shè)定采集的采集控制方式與采集頻率。信息采集與傳輸模塊負(fù)責(zé)讀取光纖光柵傳感實(shí)時(shí)波長信息,經(jīng)溫度及應(yīng)變計(jì)算獲得結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)應(yīng)變信息并存儲數(shù)據(jù);同時(shí),將監(jiān)測信息定時(shí)或?qū)崟r(shí)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。數(shù)據(jù)庫管理模塊主要用于監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲和查詢。包括起重機(jī)信息、傳感器信息和監(jiān)測數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)分析模塊是健康監(jiān)測系統(tǒng)的核心模塊。它實(shí)現(xiàn)了對其中機(jī)械關(guān)鍵結(jié)構(gòu)應(yīng)變信息的實(shí)時(shí)顯示功能,同時(shí)結(jié)合損傷預(yù)警、損傷識別、壽命評估等相關(guān)理論,對起重機(jī)的健康狀況進(jìn)行評價(jià),監(jiān)測信息超出設(shè)定范圍時(shí)向指定手機(jī)用戶發(fā)送短信報(bào)警,并給出維護(hù)建議?,F(xiàn)場顯示模塊負(fù)責(zé)向現(xiàn)場用戶顯示結(jié)構(gòu)各處的應(yīng)變情況,并顯示預(yù)警信息,緊急時(shí)可控制蜂鳴器發(fā)出警報(bào)。用戶幫助模塊用于向用戶介紹系統(tǒng)的使用說明。通過數(shù)據(jù)通信將信息傳輸?shù)街醒胩幚砥骱?,業(yè)務(wù)平臺軟件系統(tǒng)采集數(shù)據(jù),通過一次線性擬合公式T = MU-Atl)+Ttl (式中,M (°C/nm)為溫度系數(shù),入(nm)為光波當(dāng)前波長,X ^—般取Ttl=CTC的波長,溫度傳感器在Ttl溫度下的波長為\ )計(jì)算光線光柵溫度傳感器的溫度,再通過溫度補(bǔ)償公式I = N(A1-A0)+B(Atl-Ato)-Q AT (N為應(yīng)變計(jì)的應(yīng)變系數(shù)(U I /nm) ;B為傳感器修正系數(shù)(ii I /nm) ; A:為應(yīng)變光纖當(dāng)前的波長值(nm) 0為應(yīng)變光纖初始的波長值(nm) ; A tl為溫補(bǔ)光纖當(dāng)前的波長值(nm);入t(l為溫補(bǔ)光纖初始的波長值(nm) ;a (u U0C)為被測物體熱膨脹系數(shù),A T=IOO X U tl-X t(l),單位取°C )計(jì)算應(yīng)變值,最終獲得應(yīng)力值;然后進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲;計(jì)算后的應(yīng)力值與計(jì)算好的應(yīng)力閾值進(jìn)行比較(這個(gè)閾值是通過材料力學(xué)方法,有限元方法計(jì)算得出的,主要是材料所能承受的最大拉力或壓力),從而判定是否發(fā)送預(yù)警信息;人機(jī)界面安裝于司機(jī)室,預(yù)報(bào)警信號實(shí)時(shí)傳輸?shù)剿緳C(jī)室;超過閾值,人機(jī)界 面就會發(fā)出報(bào)警信號提示操作人員采取緊急措施,同時(shí)報(bào)警信號超過EDGE/3G技術(shù),以短信方式發(fā)送到主管起重機(jī)安全運(yùn)行的工作人員手機(jī)客戶端;具有網(wǎng)絡(luò)連接的個(gè)人電腦終端,用于遠(yuǎn)程瀏覽起重機(jī)結(jié)構(gòu)健康狀況。上述物聯(lián)網(wǎng)感知層、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層三個(gè)部分密不可分,共同組成一個(gè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)起重機(jī)械結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全預(yù)警任務(wù)。隨著數(shù)據(jù)的累積,建立起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測評估系統(tǒng),用于起重機(jī)在線評估、安全預(yù)警、壽命預(yù)測、安全性、耐久性等方面的安全評估工作。在起重機(jī)械安全評估的基礎(chǔ)上,對起重機(jī)械進(jìn)行系統(tǒng)測試并展開應(yīng)用示范,逐步完善系統(tǒng),為產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例,并不用以限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.基于物聯(lián)網(wǎng)的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全預(yù)警系統(tǒng),其特征在于,所述系統(tǒng)包括:物聯(lián)網(wǎng)感知層、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層,所述 物聯(lián)網(wǎng)感知層,用于采集起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)健康參數(shù)的光信號,將光信號解調(diào)成電信號,并將傳感數(shù)據(jù)電信號壓縮封裝后傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層; 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層,用于接收電信號數(shù)據(jù),對電信號進(jìn)行識別處理,并將識別處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送到物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層; 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層,將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并判定是否發(fā)出報(bào)警信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全預(yù)警系統(tǒng),其特征在于,所述物聯(lián)網(wǎng)感知層、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層分別是基于物聯(lián)網(wǎng)的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全預(yù)警系統(tǒng)的毛細(xì)血管、動靜脈和心臟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全預(yù)警系統(tǒng),其特征在于,所述起重機(jī)主金屬結(jié)構(gòu)參數(shù)包括應(yīng)力、應(yīng)變、溫度和加速度參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全預(yù)警系統(tǒng),其特征在于,所述物聯(lián)網(wǎng)感知層包括光纖光柵傳感器、光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)和信息處理與網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全預(yù)警系統(tǒng),其特征在于,所述物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層包括數(shù)據(jù)傳輸單元DTU、TCP/IP協(xié)議和EDGE/3G協(xié)議。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全預(yù)警系統(tǒng),其特征在于,所述物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層包括業(yè)務(wù)平臺軟件系統(tǒng)與人機(jī)界面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全預(yù)警系統(tǒng),其特征在于,所述業(yè)務(wù)平臺·軟件系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器、短信服務(wù)器、電腦客戶端和手機(jī)客戶端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全預(yù)警系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括物聯(lián)網(wǎng)感知層、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層,所述物聯(lián)網(wǎng)感知層,用于采集起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)健康參數(shù)的光信號,將光信號解調(diào)成電信號,并將傳感數(shù)據(jù)電信號壓縮封裝后傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層;物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層,用于接收電信號數(shù)據(jù),對電信號進(jìn)行識別處理,并將識別處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送到物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層;物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層,將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并判定是否發(fā)出報(bào)警信號。本發(fā)明基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),可全天候?qū)Υ笮推鹬貦C(jī)金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行全生命周期的實(shí)時(shí)健康監(jiān)測與安全預(yù)警,具有無電磁干擾、精度高、量程寬、可靠性高、壽命長等特點(diǎn)。
文檔編號B66C15/06GK103241658SQ20131015278
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月27日
發(fā)明者黃國健, 王偉雄, 王新華, 王東輝 申請人:廣州市特種機(jī)電設(shè)備檢測研究院
網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點(diǎn)贊!
1