CN105890840B - 一种移动式设备风压检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动式设备风压检测装置及方法。将风速传感器和风向传感器得出的数据进行实时计算和处理，并在风速传感器的数据条件下对风压数据进行修正，这样的风压曲线准确度更高；将有效迎风面积分隔成若干个辅助风载面积，分隔模型较为合理，简化了建立的数据模型，计算方法更加简便，同时得出的数据模拟更加精确；在距离设备一定距离，架设在地面的扫描仪，对设备进行扫描，确定每个辅助迎风面积的精确测量值；采用分布式的风载作用力计算和测量方法，计算精度更高；采用模块化的检测仪器设计，便于安装和携带。
Description
技术领域
本发明属于领域机械监测领域，尤其涉及一种风压检测方法。
背景技术
随着港口设备大型化发展，部分结构设备的迎风面积也越来越大，故在台风或突发性阵风发生时很容易遭受风力的袭击，所以海港码头的大型机械防风工作，对于生产安全有着非常重要的作用。而真实的风压则是大型设备的抗风防滑能力的计算和选型依据。
虽然现在的大部分移动式设备，比如设备、装卸桥等大型设备，其迎风面积都可以按照相关设计标准来计算，但是目前有诸多难点：首先是现有计算标准都是按照最高点的风速来代替整体设备所承受的风速来计算的，而实际上风速并非是最高点最最大值，对于大高度的设备来讲，风速存在不确定性，因此现有的以最高点为风速计算点的算法计算精度较低；其次，由于天气环境的多变，风速随着不同的高度而不同，而且风向也在实时变化，对于设备所承受的真实的风压检测和计算比较困难；再次，测量真实风压的工具比较笨重，国内还没有便携式的风压检测设备，能够针对设备做整体的计算。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种移动式设备风压检测装置及方法。该装置采用接近自然露天环境下的设备风压检测方法，其具有系统化、智能化、便捷化、高精度、实时监测的特点，可用于现场采集设备的风压数据。对于大型设备的抗风防滑能力的计算和选型提供参考，能够减少经济损失，提高人员安全。
为了达到上述目的，本发明提供的一种移动式设备风压检测方法，包括以下步骤：利用设备将迎风面积分割成若干个辅助迎风面积；在每个辅助迎风面积上设置一个传感器；传感器通过采集的数据分别计算出每个辅助迎风面积的风速曲线和风向矢量参数；根据风速曲线和风向矢量参数进行误差调整，得出每个辅助迎风面积实际对应的实时调整风压曲线；根据架设在地面上的扫描仪，对设备进行扫描，确定辅助迎风面积的精确测量值；在每个挡块上，对应一套压力检测装置，用于检测设备在风压作用下的顶推力，所述压力检测装置包括以下部件：加速度传感器、油缸的运动部件、位移传感器、油压传感器、压载顶推部件、倒爪、螺栓孔；加速度传感器，设置于油缸运动部件上，用于测量设备所受风载荷时顶推油缸引起的加速度；油缸运动部件，作为加速度传感器的载荷，用于进行更换油缸尺寸，适用于不同吨位的设备顶推力大小要求；位移传感器设置于油缸顶部，用于测量设备所受风载荷时顶推油缸引起的位移量；油压传感器设置于油缸的端部，用于测量设备所受风载荷时顶推油缸引起的载荷，用于换算风压；压载顶推部件，用于承受设备的运动载荷，通过倒爪及螺栓孔固定于地面并加大抓地力；根据每个辅助迎风面积上的气象参数，确定整个迎风面积上的整体风压。
其中，所述迎风面积为设备各个外在部件垂直于设备所在轨道的面积。
本发明还提供了一种移动式设备风压检测装置，包括设备、挡块、压力检测装置、扫描仪、显示器及传感器；所述设备将迎风面积分割成若干个辅助迎风面积；在每个辅助迎风面积上设置一个传感器；所述扫描仪架设在地面上；所述挡块设置在设备的端部；在每个挡块上，对应一套压力检测装置；所述压力检测装置、扫描仪、传感器通过CAN总线与可编程控制器及显示器连接。
其中，所述传感器集成了用于测量气象数据的风速传感器和风向传感器。
其中，所述挡块采用磁性材料。
其中，所述压力检测装置采用便携式固定方式。
其中，所述压力检测装置采用油缸压力传感器。
其中，所述压力检测装置包括以下部件：加速度传感器、油缸的运动部件、位移传感器、油压传感器、压载顶推部件、倒爪、螺栓孔；加速度传感器，设置于油缸运动部件上，用于测量设备所受风载荷时顶推油缸引起的加速度；油缸运动部件，作为加速度传感器的载荷，用于进行更换油缸尺寸，适用于不同吨位的设备顶推力大小要求；位移传感器设置于油缸顶部，用于测量设备所受风载荷时顶推油缸引起的位移量；油压传感器设置于油缸的端部，用于测量设备所受风载荷时顶推油缸引起的载荷，用于换算风压；压载顶推部件，用于承受设备的运动载荷，通过倒爪及螺栓孔固定于地面并加大抓地力。
本发明将风速传感器和风向传感器得出的数据进行实时计算和处理，并在风速传感器的数据条件下对风压数据进行修正，这样的风压曲线准确度更高；将有效迎风面积分隔成若干个辅助风载面积，分隔模型较为合理，简化了建立的数据模型，计算方法更加简便，同时得出的数据模拟更加精确；在距离设备一定距离，架设在地面的扫描仪，对设备进行扫描，确定每个辅助迎风面积的精确测量值；采用分布式的风载作用力计算和测量方法，计算精度更高；采用模块化的检测仪器设计，便于安装和携带。
附图说明
图1本发明移动式设备风压检测装置整体结构图。
图2本发明移动式设备风压检测装置的压力检测装置结构图。
附图标识：1-设备、2-挡块、3-压力检测装置、4-扫描仪、5-显示器、6-传感器、301-加速度传感器、302-油缸运动部件、303-位移传感器、304-油压传感器、305-压载顶推部件、306-倒爪、307-螺栓孔。
具体实施方式
下面结合具体实施例及附图详细说明本发明，但本发明并不局限于具体实施例。
实施例1
本实施例的移动式设备风压检测装置，包括设备1，挡块2，压力检测装置3，扫描仪4，显示器5，传感器6。
本实施例的移动式设备风压检测包括以下步骤：
利用设备1将迎风面积分割成若干个辅助迎风面积，设为A1、A2、……、Ai。
在每个辅助迎风面积上设置一个传感器6。
传感器6通过采集的数据分别计算出每个辅助迎风面积的风速值v1、v2、……、vi，和风向矢量参数x1、x2、……、xi。
根据风速曲线数据和风向数据进行误差调整，得出每个辅助迎风面积实际对应的实时调整风压曲线；pi＝0.625vi 2×Ai×xi。
根据架设在地面上的扫描仪4，对设备1进行扫描，确定辅助迎风面积的精确测量值。
在每个挡块2上，对应一套压力检测装置3，检测设备在风压作用下的顶推力。
根据每个辅助迎风面积上的气象参数，确定整个迎风面积上的整体风压，采用分段积分公式进行计算，公式如下：P＝∫pidA。
通过设置在设备1端部的挡块2，将设备1风载所引起的滑动作用力分散到每个挡块2上，大大提高了计算精确度。
压力检测装置3采用便携式固定方式，不仅仅能够在松软地面上采用钢爪固定，满足大推力要求，也能够在坚实地面上采用螺栓固定，方便安装和携带，包括以下部件：
加速度传感器301，测量设备所受风载荷时顶推油缸引起的加速度。
油缸运动部件302，作为传感器的载荷。可以进行更换油缸尺寸，适用于不同吨位的设备顶推力大小要求。
位移传感器303，测量设备所受风载荷时顶推油缸引起的位移量。
油压传感器304，测量设备所受风载荷时顶推油缸引起的载荷，用于换算风压。
压载顶推部件305，用于承受设备的运动载荷。
顶推部件的倒爪(306)，用于固定地面并加大抓地力。
顶推部件的螺栓孔(307)，用于固定地面并加大抓地力。
在进行风压检测的过程中，通过设备1，将设备1的迎风面积进行分割，形成若干个辅助迎风面积，在每个辅助迎风面积上，设置一个传感器6，集成了风速传感器和风向传感器，用于测量气象数据，根据同一时间的风速传感器和风向传感器采集的数据分别计算出每个辅助迎风面积上的风速曲线和风向矢量参数，根据风速曲线数据和风向曲线数据进行误差调整，得出每个辅助迎风面积实际对应的实时调整风压曲线，根据每个实时调整风压曲线计算单位时间内风载面积上对应的风力均值，按照风力均值采用分段积分方法，计算设备整体所受的风压。通过架设在地面上的扫描仪4，对设备进行扫描，确定每个辅助迎风面积的精确测量值。所有传感器通过CAN总线与可编程控制器连接，将数据结果通过显示器5显示，实现了多通道的数据连接，实现了模块化的结构形式。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征，本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述的实施例和说明书描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书和等效物界定。
Claims (6)
1.一种移动式设备风压检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S100：利用设备(1)将迎风面积分割成若干个辅助迎风面积；所述迎风面积为设备(1)各个外在部件垂直于设备(1)所在轨道的面积；
步骤S200：在每个辅助迎风面积上设置一个传感器(6)；
步骤S300：传感器(6)通过采集的数据分别计算出每个辅助迎风面积的风速曲线和风向矢量参数；
步骤S400：根据风速曲线和风向矢量参数进行误差调整，得出每个辅助迎风面积实际对应的实时调整风压曲线；
步骤S500：根据架设在地面上的扫描仪(4)，对设备(1)进行扫描，确定辅助迎风面积的精确测量值；
步骤S600：在每个挡块(2)上，对应一套压力检测装置(3)，用于检测设备(1)在风压作用下的顶推力；
所述压力检测装置(3)包括以下部件：加速度传感器(301)、油缸的运动部件(302)、位移传感器(303)、油压传感器(304)、压载顶推部件(305)、倒爪(306)、螺栓孔(307)；
加速度传感器(301)，设置于油缸运动部件(302)上，用于测量设备(1)所受风载荷时顶推油缸引起的加速度；
油缸运动部件(302)，作为加速度传感器(301)的载荷，用于进行更换油缸尺寸，适用于不同吨位的设备(1)顶推力大小要求；
位移传感器(303)设置于油缸顶部，用于测量设备(1)所受风载荷时顶推油缸引起的位移量；
油压传感器(304)设置于油缸的端部，用于测量设备(1)所受风载荷时顶推油缸引起的载荷，用于换算风压；
压载顶推部件(305)，用于承受设备(1)的运动载荷，通过倒爪(306)及螺栓孔(307)固定于地面并加大抓地力；
步骤S700：根据每个辅助迎风面积上的气象参数，确定整个迎风面积上的整体风压。
2.一种移动式设备风压检测装置，其特征在于，包括设备(1)、挡块(2)、压力检测装置(3)、扫描仪(4)、显示器(5)及传感器(6)；所述设备(1)将迎风面积分割成若干个辅助迎风面积；在每个辅助迎风面积上设置一个传感器(6)；所述扫描仪(4)架设在地面上；所述挡块(2)设置在设备(1)的端部；在每个挡块(2)上，对应一套压力检测装置(3)；所述压力检测装置(3)、扫描仪(4)、传感器(6)通过CAN总线与可编程控制器及显示器(5)连接；
所述压力检测装置(3)包括以下部件：加速度传感器(301)、油缸的运动部件(302)、位移传感器(303)、油压传感器(304)、压载顶推部件(305)、倒爪(306)、螺栓孔(307)；
加速度传感器(301)，设置于油缸运动部件(302)上，用于测量设备(1)所受风载荷时顶推油缸引起的加速度；
油缸运动部件(302)，作为加速度传感器(301)的载荷，用于进行更换油缸尺寸，适用于不同吨位的设备(1)顶推力大小要求；
位移传感器(303)设置于油缸顶部，用于测量设备(1)所受风载荷时顶推油缸引起的位移量；
油压传感器(304)设置于油缸的端部，用于测量设备(1)所受风载荷时顶推油缸引起的载荷，用于换算风压；
压载顶推部件(305)，用于承受设备(1)的运动载荷，通过倒爪(306)及螺栓孔(307)固定于地面并加大抓地力。
3.根据权利要求2所述的一种移动式设备风压检测装置，其特征在于，所述传感器(6)集成了用于测量气象数据的风速传感器和风向传感器。
4.根据权利要求2所述的一种移动式设备风压检测装置，其特征在于，所述挡块(2)采用磁性材料。
5.根据权利要求2所述的一种移动式设备风压检测装置，其特征在于，所述压力检测装置(3)采用便携式固定方式。
6.根据权利要求2所述的一种移动式设备风压检测装置，其特征在于，所述压力检测装置(3)采用油缸压力传感器。
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