[实用新型]金属结构智能动态应变遥测装置

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及一种起重机械金属结构的动态应力无线遥测装置。 

背景技术

起重机械金属结构强度动态测试一般采用动态应变仪完成，常用的动态应变测试仪大多采用有线方式，应变计通过导线与动态应变仪相连，动态应变仪后接PC机实现数据采集与分析。有线的动态应变采集需要布置大量传输导线，存在检测效率低、人力物力消耗大，且易受外界干扰等缺点。 

目前，研究的无线应变遥测系统主要存在以下缺陷：1)采用传统的应变测量方法：应变测量时，电阻应变计构成桥路，测量信号经过放大并通过A/D(模/数)转换器转换成数字信号。传统的应变测试方法桥路匹配电阻的精度要求高，桥压调节、温度补偿、增益补偿等硬件电路相对复杂。2)主要通过构建无线传感器网络实现近距离无线测试。应用于起重机械金属结构的测量存在测试距离近、金属障碍物绕射和透射能力差等特点。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种新的金属结构智能动态应变遥测装置，本实用新型能克服现有的有线测试方法的低效率和无线方法的传输性能缺陷，硬件结构简单，测量精度高，任何一点的测试距离均在GPRS(封包无线数据服务)公网范围内不受限制，且该装置还可实现与金属结构相关的状态参数采集。遥测的结果将可以为金属结构的安全评价提供重要的价值。 

实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：金属结构智能动态应变遥测装置包括设置在起重机上的多个应变计和无线应变采集节点、无线参数采集节点，以及远程主机；应变计将采集信号传送至相应的无线应变采集节点，无线参数采集节点获取起重机结构安全评价有关的其它状态运行参数，所有的无线应变采集节点和无线参数采集节点再将信号通过通信网络传送至远程主机。 

本实用新型的有益效果是：结构简单化，测量精度高，测点位置不受限制，测试距离远，能实现公网范围内不受限制。本发明采用TDC技术实现应变信号采集，充分利用GPRS公网硬件，做到真正意义上的无线检测，无线应变采集节点间距不受限制，数据传输距离不受限制，信号绕射能力和抗干扰能力强。本实用新型结构简单，性能稳定，适合在实际工程中应用推广。 

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图。其中，图1-1是比较器电路，图1-2是TDC测量电路模块，图1-3是GPRS DTU，图1-4是单片机电路，图1-5是5.0V电压转换电路，图1-6是SIM卡插槽，图1-7是3.3V电源转换电路。 

图2是无线采集节点的构造图。 

图3为在门座式起重机上的应用。 

图4是本系统的整体结构框图。 

图中，1：磁座孔；2：电源孔；3：节点底座；4：电源模块；5：接线孔；6：应变采集节点GPRS DTU；7：引针接口；8：控制器模块；9：节点上盖；10：节点开关按钮；11：工作指示灯；12：睡眠指示灯；13：天线；14：防水装置底座；15：防水装置上盖；16：接线防水罩；17：天线防水罩；18：起重机；19：无线应变采集节点A；20：无线应变采集节点B；21：无线参数采集节点；22：远程主机。 

具体实施方式

本实用新型提出一种适合港口等恶劣环境下起重机金属结构动态应力信号的远程无线采集系统。系统由无线应变采集节点、无线参数采集节点和远程主机组成，详见图3。无线应变采集节点包括电源模块、时间数字转换器、控制器以及应变采集节点GPRS DTU单元组成。无线参数采集节点包括单片机(内置ADC)和GPRS DTU，主要负责与结构评价有关的参数(如起重量、活动结构的位置信息等)。无线远程主机通过固定IP及端口，将命令经GPRS网络发送给无线应变采集节点，唤醒采集节点，采集节点将采集的动态应力信号通过GPRS网络返回到远程主机，从而实现金属结构动态应变信号的远程无线采集。 

该系统具有远程监测、实时性强、结构简单等特点，适合于港口等环境下起重运输机械的金属结构强度检测的工程应用。 

在图2中，两个磁座孔1用于安装磁座，将无线采集节点固定在起重机金属结构上，通过电源孔2可以接外部电源，电源模块4和GPRS DTU通过引针接口7与控制器模块8相接，实现供电需要和信息传递。节点开关按钮10、工作指示灯11和睡眠指示灯12控制显示节点工作状态。天线13是可折叠的，即全向天线。