[发明专利]提升机滚筒应力场检测与节点能量收集装置及方法

权利要求书

1.一种提升机滚筒应力场检测与节点能量收集方法，其特征在于，应力无线传感器节点的供能方法是：采用微型风力发电机和锂电池混合结构对应力无线传感器节点供电，使得各组件优势互补；提升机滚筒应力场的检测方法是：设定采样频率，设定时钟同步，按照设定的采样频率分别触发应力无线传感器工作节点和汇聚节点，应力无线传感器工作节点将收集的信息发送到汇聚节点，汇聚节点对接受到的信息进行判断，数据正常则进行预处理，之后通过USB接口将数据发送给工控机，当数据异常或工作节点未发送数据时，汇聚节点则要求故障节点5s内做出正常响应，否则就弃之并打开冗余节点代替故障节点完成对提升机滚筒应力场的检测；工控机将接收的信息处理得到滚筒应力场状态。

2.一种实现权利要求1所述提升机滚筒应力场检测与节点能量收集方法的装置，其特征在于，本发明的装置包括提升机滚筒、应力无线传感器工作节点、应力无线传感器冗余节点、汇聚节点、USB接口和工控机；应力无线传感器工作节点和冗余节点间隔性地均匀固定在提升机滚筒上，汇聚节点固定在提升机操作台外壳上，汇聚节点通过USB接口与工控接相连。

3.根据权利要求2所述的提升机滚筒应力场检测与节点能量收集装置，其特征在于，所述的应力无线传感器工作节点和冗余节点由微型风力发电机、同步电荷提取电路、Buck-Boost调压器、应变片、信号调理电路、MCU微控芯片、UWB无线收发芯片、FLASH扩展存储器、PCB天线、时钟芯片和电源模块构成；应变片与信号调理电路连接，信号调理电路的输出端与MCU微控芯片连接，MCU微控芯片的输出端与UWB无线收发芯片、FLASH扩展存储器连接，时钟芯片输出端与MCU微控芯片相连，UWB无线收发芯片输出端与PCB天线连接，微型风力发电机与同步电荷提取电路连接，同步电荷提取电路与电源模块连接，电源模块与Buck-Boost调压器连接，Buck-Boost调压器与信号调理电路、MCU微控芯片、UWB无线收发芯片与时钟芯片连接。

4.根据权利要求2所述的提升机滚筒应力场检测与节点能量收集装置，其特征在于，所述的汇聚节点由MCU微控芯片、UWB无线收发芯片、FLASH扩展存储器、USB接口电路、PCB天线、时钟芯片、AC-DC开关电源模块和低压差线性稳压器构成，MCU微控芯片的输出端与UWB无线收发芯片、FLASH扩展存储器和USB接口电路相接，时钟芯片与MCU微控芯片相连，UWB无线收发芯片与PCB天线连接，与交流电连接的AC-DC开关电源模块输出端与低压差线性稳压器连接，低压差线性稳压器与MCU微控芯片、UWB无线收发芯片和时钟芯片连接。

5.根据权利要求3所述的提升机滚筒应力场检测与节点能量收集装置，其特征在于，所述的微型风力发电机为基于风致振动机理的微型压电风力发电机，所述的微型压电风力发电机由硅衬底、压电复合梁和质量块组成；压电复合梁采用悬臂梁结构，采用微加工技术将一端固定于硅衬底上，压电复合梁中含有多层PZT压电片，每一层PZT压电片的上下表面均有金属电极用于收集电荷，其中每两层PZT压电片之间的金属电极共用；质量块位于压电复合梁自由端。