[發(fā)明專利]多層多采集點(diǎn)的起重機(jī)械結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310574689.4
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103557890A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙偉;楊恒;李昕欣;魏文杉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G08C17/02
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及起重機(jī)械領(lǐng)域，特別是涉及一種多層多采集點(diǎn)的起重機(jī)械結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

我國經(jīng)濟(jì)正處于快速平穩(wěn)的發(fā)展階段，起重機(jī)械作為重要的國民生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)用于多種場合，導(dǎo)致全國起重機(jī)械事故呈高發(fā)態(tài)勢，事故數(shù)量連續(xù)五年高居各類特種設(shè)備事故首位，造成的生命、財產(chǎn)損失十分巨大。由于起重機(jī)械設(shè)計及生產(chǎn)中存在不可避免的瑕疵，且在運(yùn)行過程中受載荷、環(huán)境變化、不當(dāng)操作等因素的影響，金屬結(jié)構(gòu)會逐漸出現(xiàn)不同程度的老化，直接影響著整機(jī)的安全性和可靠性，所以需要對起重機(jī)械的健康狀況進(jìn)行實(shí)時在線監(jiān)測，從而提高起重機(jī)械使用的安全性。

研究一種能夠在線監(jiān)測并評價起重機(jī)械健康狀況的系統(tǒng)成為該領(lǐng)域技術(shù)人員的追求目標(biāo)。例如，在申請?zhí)枮?01210457715.0的中國專利文獻(xiàn)中公開了一種起重機(jī)械的健康診斷與安全監(jiān)控方法及其裝置。該裝置包含的多個傾角傳感器、加速度傳感器等設(shè)置在起重機(jī)械上，并通過傳輸線連接至A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，由CPU模塊進(jìn)行分析處理來確定起重機(jī)械的健康狀態(tài)。

又例如，在申請?zhí)枮?01310036500的中國專利文獻(xiàn)中公開了一種工程起重機(jī)的安全評估決策系統(tǒng)及其安全評估決策方法，在該安全評估決策系統(tǒng)中，外部數(shù)據(jù)檢測模塊所包含的各傳感器設(shè)置在起重機(jī)上，各傳感器再通過線纜連接至數(shù)據(jù)采集模塊，控制模塊再根據(jù)工程起重機(jī)的受力模型及數(shù)據(jù)采集模塊提供的來自各傳感器所感測的信息，計算工程起重機(jī)各關(guān)鍵結(jié)構(gòu)點(diǎn)的應(yīng)力。

然而，在上述幾種工程機(jī)械的監(jiān)測系統(tǒng)中，都是通過電纜連接分布于起重機(jī)械各處的傳感器，實(shí)現(xiàn)供電和模擬信號傳輸，這導(dǎo)致信號容易受到干擾，結(jié)果的準(zhǔn)確性和靈敏度嚴(yán)重不足。

為此，在申請?zhí)枮?01220097551的中國專利文獻(xiàn)中公開了一種基于無線傳感節(jié)點(diǎn)的起重機(jī)械健康監(jiān)測系統(tǒng)。該起重機(jī)械健康監(jiān)測系統(tǒng)包括多個傳感器采集系統(tǒng)和一個數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)，每一傳感器采集系統(tǒng)將各自所包含的傳感器所感測的信息以無線方式發(fā)送給數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)，再由數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸給數(shù)據(jù)處理和控制服務(wù)器。該種方式雖然避免了現(xiàn)場繁瑣布線，但無線網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)速度較慢，而且各傳感器所感測的信息經(jīng)由無線網(wǎng)關(guān)后再傳輸給由遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)處理和控制服務(wù)器，延遲較長。

由于現(xiàn)有各種工程機(jī)械的健康監(jiān)測系統(tǒng)都存在不足，故需要進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種高精度高準(zhǔn)確性的多層多采集點(diǎn)的起重機(jī)械結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種多層多采集點(diǎn)的起重機(jī)械結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，其至少包括：

分別設(shè)置在起重機(jī)械不同位置的多個傳感器；

分別設(shè)置在起重機(jī)械一關(guān)鍵位置的多個數(shù)據(jù)采集結(jié)點(diǎn)，每一數(shù)據(jù)采集結(jié)點(diǎn)均與各自所在位置附近的至少一個傳感器連接，用于存儲來自傳感器的信息和/或?qū)碜詡鞲衅鞯男畔⑦M(jìn)行預(yù)分析以確定起重機(jī)械是否有異常；其中，每一數(shù)據(jù)采集結(jié)點(diǎn)包括無線通訊模塊和有線通訊模塊中的一種；

設(shè)置在所述起重機(jī)械的狀態(tài)結(jié)點(diǎn)分析中心，用于與各數(shù)據(jù)采集結(jié)點(diǎn)通信以及對來自各數(shù)據(jù)采集結(jié)點(diǎn)的信息進(jìn)行分析以確定所述起重機(jī)械的結(jié)構(gòu)健康狀況。

優(yōu)選地，與數(shù)據(jù)采集結(jié)點(diǎn)連接的傳感器為應(yīng)力傳感器、聲發(fā)射傳感器、模態(tài)傳感器以及環(huán)境參數(shù)傳感器中的一種或多種。

優(yōu)選地，在所有數(shù)據(jù)采集結(jié)點(diǎn)中，部分?jǐn)?shù)據(jù)采集結(jié)點(diǎn)包括無線通訊模塊，部分無線通訊模塊包括有線通訊模塊。

優(yōu)選地，所述無線通訊模塊包括ZIGBEE通訊模塊；所述有線通訊模塊包括以太網(wǎng)通訊模塊；更為優(yōu)選地，采用ZIGBEE通訊模塊的各數(shù)據(jù)采集結(jié)點(diǎn)各自與所述狀態(tài)分析結(jié)點(diǎn)通信所采用的頻段不完全相同。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集結(jié)點(diǎn)基于數(shù)字信號處理器或微處理器來構(gòu)建。

優(yōu)選地，所述狀態(tài)結(jié)點(diǎn)分析中心包括能向預(yù)定設(shè)備實(shí)時發(fā)送警報信息的警報發(fā)布模塊；更為優(yōu)選地，所述狀態(tài)結(jié)點(diǎn)分析中心基于單片機(jī)、工控機(jī)或計算機(jī)來構(gòu)建。

優(yōu)選地，所述多層多采集點(diǎn)的起重機(jī)械結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)還包括：與所述狀態(tài)結(jié)點(diǎn)分析中心連接的遠(yuǎn)程監(jiān)控中心；更為優(yōu)選地，包括有線通信模塊的數(shù)據(jù)采集結(jié)點(diǎn)基于自身的有線通信模塊將信息傳送至所述遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。