[發明專利]一種弧形啟閉閘門狀態監測與綜合診斷方法

有效

• 申請號: 201811191857.0
• 申請日: 2018-10-12
• 公開（公告）號: CN109443424B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 劉輝;陳啟明;林放;丁坦;姜曉彤;趙紅;陳迪煌;萬英杰
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;E02B7/20;E02B7/42
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 彭艷君

1.一種弧形啟閉閘門狀態監測與綜合診斷方法，弧形啟閉閘門包括閘門控制系統和閘門本體結構，閘門控制系統包括閘門升降系統、閘門啟閉系統和卷揚系統；閘門本體結構包括閘門門頁、支臂和支絞；其特征是，包括以下步驟：

步驟1、閘門控制系統的健康狀態監測及診斷；直接從閘門控制系統讀取對應的控制信號以及執行機構的反饋信號，根據信號之間的邏輯和耦合關系來判斷閘門控制系統的健康狀態；

步驟2、閘門本體結構的健康狀態監測及診斷；首先判斷閘門門頁的健康狀態，然后判斷閘門支臂的健康狀態，最后判斷閘門支絞的健康狀態，從而綜合得出閘門本體結構的健康狀態，對處于非健康的閘門部位，進行報警警告，同時給出閘門本體需要維修的部位；

步驟3、將閘門控制系統的健康狀態數據與閘門本體結構的健康狀態數據綜合合成，得到弧形啟閉閘門的健康狀態數據；

步驟4、通過工控機接收健康狀態數據，利用LABVIEW進行信號處理與數據計算，采用故障診斷算法得到弧形啟閉閘門的健康狀態監測結果；

步驟1的實現包括以下步驟：

步驟1.1、通過Modbus以太網通訊讀取閘門控制系統中的提升、下降、停止、安全制動、工業制動控制輸出，得到閘門升降系統的狀態信號；

步驟1.2、將提升信號、下降信號、停止信號、安全制動信號、工業制動信號使用組合邏輯，完成升降系統健康狀態的判斷；當提升或下降信號與安全制動信號同時出現時，表示升降系統出現異常；當停止信號與安全制動信號同時出現時，表示升降系統正常；

步驟1.3、采用RS232通訊方式讀取的閘門開度與閘門荷重數據得到閘門啟閉系統的健康狀態；

步驟1.4、根據閘門開度與閘門荷重數據之間的關系判斷閘門啟閉系統的健康狀態；當閘門開度與閘門荷重呈正向比例關系時表示啟閉系統正常，當閘門開度與閘門荷重呈反向比例關系時表示啟閉系統異常；

步驟1.5、采用RS485通訊方式讀取的卷揚控制變頻器的輸出電壓、電流、頻率、溫度數據，得到卷揚系統的狀態信號；

步驟1.6、根據卷揚控制變頻器的輸出頻率與卷揚機輸出電流進行比較判斷卷揚系統的健康狀態；當卷揚機輸出電流與卷揚控制變頻器輸出頻率成正向比例關系時，表示閘門卷揚系統正常；當卷揚機輸出電流與卷揚控制變頻器輸出頻率成反向比例關系或隨機關系時，表示閘門卷揚系統異常；

步驟1.7、綜合閘門升降系統、啟閉系統、卷揚系統的健康狀態，根據組合邏輯算法進行判斷，得到閘門控制系統的健康狀態；當閘門升降系統、啟閉系統、卷揚系統中任何一個出現故障，則判斷為閘門控制系統存在故障；

步驟2的實現包括以下步驟：

步驟2.1、根據Modbus232通訊規約讀取的應力傳感器數據得到閘門門頁、支臂、支絞的狀態信號；

步驟2.3、根據采集應力傳感器數據與預先設定的閾值進行對比，分別判斷閘門門頁、支臂、支絞所處的健康、危險、失效階段，綜合三者的健康狀態階段得到閘門本體結構的健康狀態階段。

2.如權利要求1所述的弧形啟閉閘門狀態監測與綜合診斷方法，其特征是，判斷閘門門頁、支臂、支絞所處的健康、危險、失效階段包括以下步驟：

步驟2.3.1、若閘門門頁應力傳感器綜合數據超過閘門正常運行數據的20％，則閘門門頁為失效狀態；

步驟2.3.2、若閘門門頁應力傳感器綜合數據超過閘門正常運行數據的10％，則閘門門頁為危險狀態；

步驟2.3.3、若閘門門頁應力傳感器綜合數據不超過閘門正常運行數據，則閘門門頁為健康狀態；

步驟2.3.4、若支臂應力傳感器綜合數據超過閘門正常運行數據的25％，則支臂為失效狀態；

步驟2.3.5、若支臂應力傳感器綜合數據超過閘門正常運行數據的15％，則支臂為危險狀態；

步驟2.3.6、若支臂應力傳感器綜合數據有超過閘門正常運行數據，則支臂為健康狀態。

3.如權利要求1所述的弧形啟閉閘門狀態監測與綜合診斷方法，其特征是，判斷閘門本體結構的健康狀態的階段包括：當應力傳感器數據小于或等于實際運行最大數據的100％時，閘門本體結構為健康；當應力傳感器數據大于實際運行數據的100％，小于等于實際運行最大數據的115％時，閘門本體結構為危險；當應力傳感器數據大于實際運行數據的115％，小于等于實際運行最大數據的130％時，閘門本體結構為失效。

4.如權利要求1所述的弧形啟閉閘門狀態監測與綜合診斷方法，其特征是，Modbus以太網采用帶屏蔽的網線進行數據傳送，Modbus232以及RS485均使用帶屏蔽的同軸電纜進行信號傳輸，信號傳輸線路之間避免平行走線。