CN103374902A - 远程可感知高精度陶瓷活塞杆液压启闭机系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及远程可感知高精度陶瓷活塞杆液压启闭机系统，包括液压启闭机，液压启闭机具有缸体、陶瓷活塞杆、下端盖和磁敏感位移传感器，陶瓷活塞杆具有基体，基体表面设置有槽宽与间隔宽相等的沟槽，磁敏感位移传感器内部集成了两个相位差为90°的传感元件，传感元件的磁力检测方向正对陶瓷活塞杆的中心且与陶瓷活塞杆的轴线正交；还包括电气控制系统、处理器和后台服务器。本发明的行程检测装置直接检测出活塞杆的位移，检测精度高；通过网络将现场PLC数据和现场实时图像资料输送至公司技术部门，实时在线提供技术支持，并且支持远程诊断维护；在外部电源撤除时行程检测装置仍能记录液压缸的工作行程位置，其检测功能不受停电影响。

Description

远程可感知高精度陶瓷活塞杆液压启闭机系统

技术领域

本发明涉及水利水电工程的技术领域，特别涉及远程可感知高精度陶瓷活塞杆液压启闭机系统。

背景技术

目前，国内各个水利工程中液压启闭机设备均为零散的孤岛式布置，设备间缺乏有机组织和联系。液压启闭机设备的控制一般在现场或集控室进行，但操作人员往往缺乏对紧急事故或故障的处理能力，同时由于较多水利工程位于偏远地区，水利工程液压启闭机的售后服务多为电话支持或派遣服务人员现场服务，无法有效及时地提供技术支持，浪费了大量的人力物力资源。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有的带有陶瓷活塞杆行程检测装置的液压启闭机后期维护不方便的不足，本发明提供一种远程可感知高精度陶瓷活塞杆液压启闭机系统，可以实现对液压启闭机的远程感知和远程技术服务，减少了售后服务上的人力物力，且处理故障时间短，提高了维修效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种远程可感知高精度陶瓷活塞杆液压启闭机系统，包括陶瓷活塞杆液压启闭机，所述的陶瓷活塞杆液压启闭机具有缸体、陶瓷活塞杆和下端盖，所述的陶瓷活塞杆具有碳素钢或合金钢的基体，基体表面设置有槽宽与间隔宽相等的沟槽，基体表面具有陶瓷层，所述的下端盖上安装有行程检测装置，所述的行程检测装置包括磁敏感位移传感器和与磁敏感位移传感器相连并对磁敏感位移传感器的输出信号进行处理和运算的信号处理单元，磁敏感位移传感器内部集成了两个相位差90°的传感元件，传感元件接近或接触陶瓷活塞杆的表面，传感元件的磁力检测方向正对陶瓷活塞杆的中心且与陶瓷活塞杆的轴线正交；还包括用于控制陶瓷活塞杆液压启闭机的电气控制系统、用于控制电气控制系统的处理器，以及用于远程感知和控制所述的处理器的后台服务器，所述的处理器通过通信信道与后台服务器连接，所述的后台服务器包括用于与通信信道进行通信的通信服务器、用于处理现场实景数据和支持关键字查询、地址描述的网络服务器、用于获取液压启闭机地理信息的地图服务器，以及用于存储液压启闭机位置信息、工作状态参数和现场图像数据的数据库服务器。

为了满足不同地理环境下的通信，针对部分设备安装在山区的地下或山洞等复杂的环境下，所述的通信信道包括无线感知网，所述的处理器通过无线感知网与后台服务器通信。

为了满足不同的访问需求，所述的网络服务器包括用于处理现场实景数据的WebGIS系统。

为了使在外部电源撤除时仍能记录液压缸的工作行程位置，还包括为磁敏感位移传感器和信号处理单元供电的功率管理单元。在外部电源撤除状态下，若液压缸仍在动作，当电源恢复后，行程检测装置能正确检测出液压缸实际工作行程位置，不需对行程检测装置重新进行校核、设定零位，其检测功能也不受停电影响。

具体的，所述的功率管理单元包括连接外部电源的连接装置、内部电源供给装置以及内外部电源自动切换装置。

进一步地，所述的内部电源供给装置为可重复使用电储能元件。

进一步地，为使结构紧凑，所述的内部电源供给装置为可充电蓄电池或者储能电容。因为信号处理单元和传感元件的功耗较小，所以可充电蓄电池的输出可供磁敏感位移传感器和信号处理单元长时间工作；储能电容体积较小，充电时间短。

本发明的有益效果是，本发明的远程可感知高精度陶瓷活塞杆液压启闭机系统，行程检测装置集成于陶瓷活塞杆上，直接检测出活塞杆的位移，不需转换，故也不存在累积误差，所以其任意行程均可检测，而且检测精度达到Imm以下；通过网络将现场PLC数据和现场实时图像资料输送至公司技术部门，实时在线提供技术支持服务，并且支持远程诊断维护；在系统的外部电源撤除时行程检测装置仍能记录液压缸的工作行程位置，其检测功能不受停电影响。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的远程可感知高精度陶瓷活塞杆液压启闭机系统中液压缸的结构示意图。

图2是本发明的远程可感知高精度陶瓷活塞杆液压启闭机系统中行程检测装置的局部放大图。

图3是本发明的远程可感知高精度陶瓷活塞杆液压启闭机系统中远程控制的系统框图。

图4是本发明的远程可感知高精度陶瓷活塞杆液压启闭机系统中信号处理单元和功率管理单元的电路原理图。

图中1、陶瓷活塞杆，1-1、基体，1-1-1、沟槽，1-2、陶瓷层，2、磁敏感位移传感器，2-1、传感元件，3、信号处理单元，4、下端盖，6、缸体。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1～图4所示的本发明远程可感知高精度陶瓷活塞杆液压启闭机系统，包括陶瓷活塞杆液压启闭机，陶瓷活塞杆液压启闭机具有缸体6、陶瓷活塞杆1和下端盖4，陶瓷活塞杆1具有碳素钢或合金钢的基体1-1，基体1-1表面设置有槽宽与间隔宽相等的沟槽1-1-1，基体1-1表面具有陶瓷层，下端盖4上安装有行程检测装置，行程检测装置包括磁敏感位移传感器2和与磁敏感位移传感器2相连并对磁敏感位移传感器2的输出信号进行处理和运算的信号处理单元3，磁敏感位移传感器2内部集成了两个相位差90°的传感元件2，传感元件2-1接近或接触陶瓷活塞杆1的表面，传感元件2-1的磁力检测方向正对陶瓷活塞杆1的中心且与陶瓷活塞杆1的轴线正交；还包括用于控制陶瓷活塞杆液压启闭机的电气控制系统、用于控制电气控制系统的处理器，以及用于远程感知和控制所述的处理器的后台服务器，所述的处理器通过通信信道与后台服务器连接，所述的后台服务器包括用于与通信信道进行通信的通信服务器、用于处理现场实景数据和支持关键字查询、地址描述的网络服务器、用于获取液压启闭机地理信息的地图服务器，以及用于存储液压启闭机位置信息、工作状态参数和现场图像数据的数据库服务器。

一般地，通信服务器、网络服务器、地图服务器和数据库服务器经过交换机和防火墙后，通过有线通信信道与通信基站通信，通信基站通过无线通信信道与电气控制系统PLC通信；通信服务器还可以通过调制解调器与通信基站进行无线通信。

液压启闭机的电气控制系统PLC通过无线通信信道与通信基站通信，针对部分设备安装在山区的地下或山洞等复杂的环境下，通信信道包括无线感知网，所述的处理器通过无线感知网与后台服务器通信。

为了满足不同的访问需求，网络服务器包括用于处理现场实景数据的WebGIS系统。

通过对电气控制系统PLC进行通信，将现有液压启闭机工作状态参数以及现场图像等，经通信信道传输到后台服务器，专家根据现场出现的故障，实时在线提供技术支持服务，并且增加了设备信息数据库、图像采集及维护保养专家服务系统，支持远程诊断维护。系统还将对数据整理分析，为后期改进设计和状态监测提供数据支持。

还包括为磁敏感位移传感器2和信号处理单元3供电的功率管理单元。功率管理单元包括连接外部电源的连接装置、内部电源供给装置以及内外部电源自动切换装置。内部电源供给装置为可充电蓄电池或者储能电容。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种远程可感知高精度陶瓷活塞杆液压启闭机系统，包括陶瓷活塞杆液压启闭机，所述的陶瓷活塞杆液压启闭机具有缸体(6)、陶瓷活塞杆(1)和下端盖(4)，所述的陶瓷活塞杆(1)具有碳素钢或合金钢的基体(1-1)，基体(1-1)表面设置有槽宽与间隔宽相等的沟槽(1-1-1)，基体(1-1)表面具有陶瓷层，其特征在于：所述的下端盖(4)上安装有行程检测装置，所述的行程检测装置包括磁敏感位移传感器(2)和与磁敏感位移传感器(2)相连并对磁敏感位移传感器(2)的输出信号进行处理和运算的信号处理单元(3)，磁敏感位移传感器(2)内部集成了两个相位差90°的传感元件(2)，传感元件(2-1)接近或接触陶瓷活塞杆(1)的表面，传感元件(2-1)的磁力检测方向正对陶瓷活塞杆(1)的中心且与陶瓷活塞杆(1)的轴线正交；还包括用于控制陶瓷活塞杆液压启闭机的电气控制系统、用于控制电气控制系统的处理器，以及用于远程感知和控制所述的处理器的后台服务器，所述的处理器通过通信信道与后台服务器连接，所述的后台服务器包括用于与通信信道进行通信的通信服务器、用于处理现场实景数据和支持关键字查询、地址描述的网络服务器、用于获取液压启闭机地理信息的地图服务器，以及用于存储液压启闭机位置信息、工作状态参数和现场图像数据的数据库服务器。

2.如权利要求1所述的远程可感知高精度陶瓷活塞杆液压启闭机系统，其特征在于：所述的通信信道包括无线感知网，所述的处理器通过无线感知网与后台服务器通信。

3.如权利要求1所述的远程可感知高精度陶瓷活塞杆液压启闭机系统，其特征在于：所述的网络服务器包括用于处理现场实景数据的WebGIS系统。

4.如权利要求1所述的远程可感知高精度陶瓷活塞杆液压启闭机系统，其特征在于：还包括为磁敏感位移传感器(2)和信号处理单元(3)供电的功率管理单元。

5.如权利要求4所述的远程可感知高精度陶瓷活塞杆液压启闭机系统，其特征在于：所述的功率管理单元包括连接外部电源的连接装置、内部电源供给装置以及内外部电源自动切换装置。

6.如权利要求5所述的远程可感知高精度陶瓷活塞杆液压启闭机系统，其特征是：所述的内部电源供给装置为可重复使用电储能元件。

7.如权利要求5或6所述的远程可感知高精度陶瓷活塞杆液压启闭机系统，其特征是：所述的内部电源供给装置为可充电蓄电池或者储能电容。

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