一種基于物聯(lián)網(wǎng)的波紋補(bǔ)償器無線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于物聯(lián)網(wǎng)的波紋補(bǔ)償器無線監(jiān)測系統(tǒng)，涉及一種波紋補(bǔ)償器監(jiān)測系統(tǒng)，在波紋補(bǔ)償器上分別安裝溫度傳感器、位移傳感器和壓力傳感器。然后將傳感器收集到的信號(hào)通過轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換，并由單片機(jī)發(fā)送到無線網(wǎng)絡(luò)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行收集，并通過計(jì)算機(jī)內(nèi)部的軟件進(jìn)行存儲(chǔ)，通過與互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)比對(duì)分析，已達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測波紋補(bǔ)償器的工作狀態(tài)，并在各項(xiàng)數(shù)值異常時(shí)發(fā)出警報(bào)，提醒工作人員及時(shí)處理。形成人與物的相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息化、遠(yuǎn)程監(jiān)測和智能化的網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明利用溫度、位移、壓力傳感器以及無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測波紋補(bǔ)償器的狀態(tài)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，對(duì)波紋補(bǔ)償器進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測，避免因波紋補(bǔ)償器的失效引起的損失和事故。
【專利說明】
一種基于物聯(lián)網(wǎng)的波紋補(bǔ)償器無線監(jiān)測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種波紋補(bǔ)償器監(jiān)測系統(tǒng)，特別是涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的波紋補(bǔ)償器無線監(jiān)測系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]波紋補(bǔ)償器:也稱伸縮節(jié)、膨脹節(jié)，它安裝在管道上吸收因溫度、壓力變化而引起的位移，以保障管道安全運(yùn)行。波紋補(bǔ)償器工作原理:波紋補(bǔ)償器的主要彈性元件為不銹鋼波紋管，依靠波紋管伸縮、彎曲來對(duì)管道進(jìn)行軸向、橫向、角向補(bǔ)償。其作用可以起到:1.補(bǔ)償吸收管道軸向、橫向、角向熱變形。2.吸收設(shè)備振動(dòng)，減少設(shè)備振動(dòng)對(duì)管道的影響。3.吸收地震、地陷對(duì)管道的變形量。自80年代初在國內(nèi)市場應(yīng)用以來，至今已有三十多年歷史， 它在石油、化工、供熱、電力、水泥、冶金等工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。波紋管是一種外表面呈波紋狀的薄壁管件，一般由不銹鋼加工制成，具有較高的軸向彈性。這種產(chǎn)品具有位移補(bǔ)償量大、隔離振動(dòng)、承壓能力高、剛度小、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，而且結(jié)構(gòu)型式和補(bǔ)償方式有很大的靈活性。在應(yīng)用中波紋補(bǔ)償器可以被看作一個(gè)彈性元件。波紋補(bǔ)償器所承受的外力復(fù)雜:既有軸向力又有徑向力，應(yīng)力較高，并且它的工作溫度高，工作介質(zhì)常常具有較強(qiáng)的腐蝕性，因而容易發(fā)生失效，一旦失效，會(huì)造成工作介質(zhì)泄漏，導(dǎo)致局部關(guān)系不能工作，如果輸送的是易燃易爆氣體或者液體，更可能誘發(fā)大火甚至爆炸，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，甚至對(duì)工作人員和管道周邊群眾產(chǎn)生生命威脅。
[0003]物聯(lián)網(wǎng)是指通過各種信息傳感設(shè)備，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或過程等各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識(shí)別、管理和控制。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的波紋補(bǔ)償器無線監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用溫度、壓力、位移傳感器監(jiān)測整個(gè)波紋補(bǔ)償器的實(shí)時(shí)狀態(tài)，并通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，當(dāng)數(shù)據(jù)異常時(shí)發(fā)出警報(bào)，并通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端主機(jī)，包括企業(yè)主機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)甚至個(gè)人智能手機(jī)，使工作人員能夠隨時(shí)隨地對(duì)波紋補(bǔ)償器的狀態(tài)有所了解，從而實(shí)現(xiàn)了物與互聯(lián)網(wǎng)與人的相連，達(dá)到遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測波紋補(bǔ)償器，提升生產(chǎn)安全系數(shù)，避免因補(bǔ)償器失效所引起的損失及事故。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種基于物聯(lián)網(wǎng)的波紋補(bǔ)償器無線監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括溫度傳感器、壓力傳感器、 位移傳感器、信號(hào)處理箱、電源模塊，該系統(tǒng)信號(hào)處理箱將傳感器收集的信號(hào)轉(zhuǎn)換，并通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析;溫度傳感器安裝于波紋補(bǔ)償器接管表面，壓力傳感器在接管上打孔嵌入，在波紋管兩端安裝支架用以安裝第一個(gè)位移傳感器，在與第一個(gè)位移傳感器徑向呈90°方向上，同樣方法安裝第二個(gè)位移傳感器;信號(hào)處理箱包括由濾波板，A/D轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)，信號(hào)發(fā)射模塊組成，將傳感器部分收集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并發(fā)送到無線網(wǎng)絡(luò);計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、界面顯示、數(shù)據(jù)分析、警報(bào)處理。
[0006]所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的波紋補(bǔ)償器無線監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)波紋補(bǔ)償器的現(xiàn)場信號(hào)由傳感器收集并導(dǎo)入到信號(hào)處理箱，由信號(hào)處理箱將傳感器部分收集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)分析，發(fā)出警報(bào)。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是:本發(fā)明利用溫度、位移和壓力傳感器以及無線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)測波紋補(bǔ)償器的狀態(tài)， 并將數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸，使工作人員可以隨時(shí)隨地的對(duì)波紋補(bǔ)償器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，替代了原來需要人為的經(jīng)常性的檢查，節(jié)省了人力與時(shí)間，并且擺脫了工作地點(diǎn)對(duì)人員的束縛，避免了因?yàn)檠a(bǔ)償器的失效而引起的損失和生產(chǎn)事故，提高安全生產(chǎn)系數(shù)。【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的傳感器位置裝配圖；圖2為本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0010]如圖所示:1為法蘭，2為溫度傳感器，3為接管，4為導(dǎo)流筒，5為波紋管，6為第一個(gè)位移傳感器，7為位移傳感器支架，8為壓力傳感器。
[0011]本發(fā)明由溫度傳感器，位移傳感器，壓力傳感器，信號(hào)處理箱，電源模塊以及計(jì)算機(jī)構(gòu)成與實(shí)現(xiàn)。其中信號(hào)處理箱里面包括了濾波板，A/D轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)，信號(hào)發(fā)射模塊，并由電源模塊供電，通過對(duì)通用型波紋補(bǔ)償器溫度、位移以及壓力的測量，將信號(hào)轉(zhuǎn)換處理并通過無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端主機(jī)，進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測及故障報(bào)警。
[0012]現(xiàn)場的壓力，溫度，位移通過各自的傳感器傳入到信號(hào)處理箱內(nèi)，在經(jīng)過濾波板和 A/D轉(zhuǎn)換器將收集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并通過帶有信號(hào)發(fā)射模塊的單片機(jī)，以無線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行監(jiān)控與分析。
[0013]本發(fā)明的各個(gè)組成部分功能如下:(1)傳感器部分:主要有高性能的壓力傳感器、位移傳感器和溫度傳感器構(gòu)成，負(fù)責(zé)將波紋補(bǔ)償器上的參數(shù)收集并導(dǎo)入信號(hào)處理箱。
[0014](2)信號(hào)處理箱部分:由濾波板，A/D轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)，信號(hào)發(fā)射模塊組成，將傳感器部分收集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并發(fā)送到無線網(wǎng)絡(luò)。
[0015](3)電源模塊:向傳感器部分及信號(hào)處理箱部分供電。
[0016](4)無線通信網(wǎng)絡(luò):將數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。
[0017](5)計(jì)算機(jī):接收上傳的數(shù)據(jù)，進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示，并通過與正常數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析， 并在接收到異常數(shù)據(jù)時(shí)及時(shí)發(fā)出警報(bào)，通過互聯(lián)網(wǎng)及時(shí)將情況發(fā)送到遠(yuǎn)端主機(jī)。
[0018]本發(fā)明的具體功能實(shí)現(xiàn)不但需要上述硬件的支持，還需要計(jì)算機(jī)軟件的處理與分析，才能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的對(duì)波紋補(bǔ)償器狀態(tài)的檢測以及出現(xiàn)故障時(shí)的及時(shí)預(yù)警。軟件部分涉及到以下幾個(gè)具體功能:(1)數(shù)據(jù)的采集與存儲(chǔ):就是將上述硬件采集到的數(shù)字信號(hào)收集到軟件模塊里并進(jìn)行存儲(chǔ)，以方便調(diào)用。
[0019](2)顯示界面:將采集到的溫度，濕度，壓力信號(hào)實(shí)時(shí)顯示，以及時(shí)觀測波紋補(bǔ)償器的狀態(tài)。
[0020](3)數(shù)據(jù)的分析:收集近一段時(shí)間來采集到的數(shù)據(jù)，以用來判斷波紋補(bǔ)償器是否在正常工作。
[0021](4)警報(bào)處理:如果數(shù)據(jù)分析后波紋補(bǔ)償器沒有正常工作及時(shí)發(fā)出警報(bào)，并對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示及存儲(chǔ)，以提醒工人并及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題所在。
[0022]現(xiàn)在并沒有出現(xiàn)同類型的發(fā)明，本發(fā)明的出現(xiàn)可以在波紋補(bǔ)償器發(fā)生失效時(shí)甚至失效前，通過系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集處理及時(shí)發(fā)出警報(bào)，提醒工作人員提前采取措施，從而避免損失和生產(chǎn)事故。本發(fā)明采用溫度傳感器測量波紋補(bǔ)償器的表面溫度，所以將溫度傳感器2固定在波紋補(bǔ)償器的接管3表面，如圖1所示。
[0023]由于波紋管承受位移具有一定限度，在位移變化過大的時(shí)候極易發(fā)生失效，所以在波紋管兩端安裝支架7，平行于波紋管安裝第一個(gè)位移傳感器8，如圖1中位置所示，雖然理論上波紋補(bǔ)償器兩端所受壓力平均，但在實(shí)際的生產(chǎn)生活中，還是會(huì)產(chǎn)生不平均的壓力， 而這是往往更容易導(dǎo)致波紋補(bǔ)償器的失效，所以可以在與第一個(gè)位移傳感器6徑向呈90°的方向上，以同樣的方法安裝第二個(gè)位移傳感器。[〇〇24]由于波紋補(bǔ)償器承受應(yīng)力較高，所以需要安裝壓力傳感器及時(shí)對(duì)波紋補(bǔ)償器承受壓力狀況進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)需要在接管3處打孔，嵌入壓力傳感器8,安裝位置如圖1中所示。 [〇〇25]在波紋補(bǔ)償器的接管3處焊接支架，以放置信號(hào)處理箱和電源模塊，將傳感器連接到信號(hào)處理箱內(nèi)，并將電源模塊與傳感器和信號(hào)處理箱相連，以達(dá)到供電目的。
[0026]由溫度傳感器2，壓力傳感器8，位移傳感器位移傳感器6收集到的信號(hào)通過濾波板的過濾，然后進(jìn)入到A/D轉(zhuǎn)換器，變成數(shù)字信號(hào)，傳入帶有信號(hào)發(fā)射模塊的單片機(jī)發(fā)送到無線通信網(wǎng)絡(luò)，在遠(yuǎn)端由計(jì)算機(jī)進(jìn)行收集與處理，具體流程如圖2所示。[〇〇27]計(jì)算機(jī)再將硬件轉(zhuǎn)換過來的數(shù)字信號(hào)收集到軟件模塊里；由顯示界面將波紋補(bǔ)償器的溫度，位移，壓力狀況實(shí)時(shí)顯示;數(shù)據(jù)分析，對(duì)最近的工作數(shù)據(jù)進(jìn)行分析;警報(bào)處理，對(duì)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)出警報(bào)，并通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送至遠(yuǎn)端主機(jī)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于物聯(lián)網(wǎng)的波紋補(bǔ)償器無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括溫度傳感 器(2)、壓力傳感器(8)、位移傳感器(6)、信號(hào)處理箱、電源模塊，該系統(tǒng)信號(hào)處理箱將傳感 器收集的信號(hào)轉(zhuǎn)換，并通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析;溫度傳感器 (2)安裝于波紋補(bǔ)償器接管(3)表面，壓力傳感器(8)在接管(3)上打孔嵌入，在波紋管兩端 安裝支架(7)用以安裝第一個(gè)位移傳感器(6)，在與第一個(gè)位移傳感器徑向呈90°方向上，同 樣方法安裝第二個(gè)位移傳感器;信號(hào)處理箱包括由濾波板，A/D轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)，信號(hào)發(fā)射模 塊組成，將傳感器部分收集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并發(fā)送到無線網(wǎng)絡(luò);計(jì)算機(jī)處理 數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、界面顯示、數(shù)據(jù)分析、警報(bào)處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的波紋補(bǔ)償器無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述系 統(tǒng)波紋補(bǔ)償器的現(xiàn)場信號(hào)由傳感器收集并導(dǎo)入到信號(hào)處理箱，由信號(hào)處理箱將傳感器部分 收集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)分析，發(fā)出警 報(bào)。
【文檔編號(hào)】F17D5/06GK106051470SQ201610328609
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月18日
【發(fā)明人】倪洪啟, 孫鳳鳴
【申請人】沈陽化工大學(xué)