CN106495001A - 基于应力应变技术的起重机支腿受力监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于应力应变技术的起重机支腿受力监测系统，包括中央处理器、语音模块、显示模块、短信收发模块，以及与中央处理器通过无线通信模块连接的主梁监测模块、电动葫芦监测模块、钢丝绳监测模块；本发明的主梁监测模块通过应力片和传感器对支腿的跨中、左端梁、右端梁的运动情况进行实时监测，使监测的数据更加精确，电动葫芦监测模块通过位移传感器对制动间隙进行实时监测，钢丝绳监测模块通过霍尔传感器对磁化的钢丝绳进行断丝情况的实时监测，然后将检测的数据传输给中央处理器，超过中央处理设定的阈值后，短信收发模块会自动发送报警短信到工作人员手机上，实现对测试支腿的实时预警。

Description

基于应力应变技术的起重机支腿受力监测系统

技术领域

本发明涉及一种支腿受力监测方法，具体地说涉及基于应力应变技术的起重机支腿受力监测系统。

背景技术

起重机是起重作业的工作装置，安装在通用汽车底盘上、是增强通用汽车底盘自行回转的起重机械E由于它具有行驶速度高、行驶性能符合公路运输法规的要求、可迅速转移作业场地、机动灵活等特点，在国民经济建设中得到了广泛的应用。

为了增加起重机作业稳定性要求快速架设精确的水平基准使车身在工作过程中保持水平状态，在起重机中一般通过液压支腿进行工作，支腿的形式和液压系统的组成多种多样，以往采用手动调整螺杆或液压千斤顶，通过观察水泡，由多人反复操作各螺杆支腿达到水平，但这种方法调整时间长、精度低，操作难度大，且需多人配合操作。后来人们为减少人力成本，设计了一种在油缸中安装压力传感器的方式来实现对各支腿受力监测。通过这种方式虽然能快速对支腿进行监测，但是仍然存在一些问题，各支腿所连接的油缸中的压力受外界的影响很大，所以压力传感器监测到的支腿受力情况也时常不准确，这会对起重机支腿结构和车架结构设计计算造成极大的影响。

因此，如何提高工程车辆的支腿受力监测的安全可靠性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供基于应力应变技术的起重机支腿受力监测系统，解决现有技术中对起重机支腿的监测系统存在监测数据不准确、不能自动对监测结果进行预警的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

基于应力应变技术的起重机支腿受力监测系统，包括中央处理器、语音模块、显示模块、短信收发模块，以及与中央处理器通过无线通信模块连接的主梁监测模块、电动葫芦监测模块、钢丝绳监测模块，其中：

主梁监测模块：监测主梁的应力应变数据，并将监测到的应力应变数据发送到无线通信模块；

电动葫芦监测模块：监测电动葫芦制动器的制动间隙数据，并将监测到的制动间隙数据发送到无线通信模块；

钢丝绳监测模块：监测钢丝绳断丝和截面积损失产生的漏磁信号，并将监测到的漏磁信号发送到无线通信模块；

无线通信模块：将接收的主梁监测模块发送的应力应变数据、电动葫芦监测模块发送的制动间隙数据、钢丝绳监测模块发送的漏磁信号传输给中央处理器；

中央处理器：接收无线通信模块发送的应力应变数据、制动间隙数据、漏磁信号，分析处理后，将处理后的数据信息发送到显示模块，同时发送语音播报指令到语音模块；当接收到的应力应变数据、制动间隙数据、漏磁信号超过设定值时，自动发送报警通知指令到短信收发模块；

语音模块：接收中央处理器传输的语音播报指令，对处理后的应力应变数据、制动间隙数据、漏磁信号进行语音播报；

显示模块：接收中央处理器传输的数据信息，并进行显示；

短信收发模块：接收中央处理器传输的报警通知指令，通过短信发送报警信息到工作人员手机上。

进一步的，本发明和现有技术相比，采用主梁监测模块、电动葫芦监测模块、钢丝绳监测模块通过应力应变技术对起重机支腿的受力安全情况进行检测，相比现有技术中采用压力传感器对起重机支腿进行检测的方式，采用应力应变技术可以有效的测量应变、位移、加速度、扭矩等参数，基于应力应变技术的应变片具有体积小、响应快、测量精确度高、使用简便等优点，所以可以使监测数据更准确。主梁监测模块、电动葫芦监测模块、钢丝绳监测模块将检测的数据通过无线通信模块发送到中央处理器中，中央处理器将数据处理制成应力应变曲线，对支腿运动受力情况进行实时分析。中央处理器设定了报警阈值，当接收到的应力应变数据、制动间隙数据、漏磁信号超过中央处理器设定的阈值时，自动发送报警通知指令到短信收发模块，短信收发模块发送报警通知到工作人员手机上，工作人员及时进行检查维修。通过此方式解决了现有技术中的检测系统不能自动对监测结果进行预警的问题。若接收到的应力应变数据、制动间隙数据、漏磁信号在中央处理器设定的阈值范围内时，中央处理器正常进行数据分析，然后传输到显示模块，通过LCD显示屏显示出来，同时发送语音播报指令给语音模块进行语音播报，即使工作人员不在作为中央处理器的计算机前，仍然可以实时听到语音播报的数据。

所述的主梁监测模块包括跨中应变传感器、左端梁应变传感器、右端梁应变传感器、微控制器、数据存储器，其中：

跨中应变传感器：监测支腿跨中处的应力应变数据，并将监测的应力应变数据发送到微控制器；

左端梁应变传感器：监测支腿左端梁处的应力应变数据，并将监测的应力应变数据发送到微控制器；

右端梁应变传感器：监测支腿右端梁处的应力应变数据，并将监测的应力应变数据发送到微控制器；

微控制器：接收跨中应变传感器、左端梁应变传感器、右端梁应变传感器传输的应力应变数据，并将应力应变数据通过无线通信模块传输给中央处理器和数据存储器；

数据存储器：接收微控制器传输的应力应变数据，并进行存储。

进一步的，通过对支腿价格的有限元分析，其危险截面主要集中在跨中、左端梁、右端梁，跨中是最大应力所在处，左端梁和右端梁最大剪切力所在处，所以本发明主要对支腿的跨中、左端梁、右端梁进行检测。在支腿实时运动过程中，各个传感器与电测应变片结合工作对支腿的跨中、左端梁、右端梁处的应力变化进行监测，并将检测到的数据传输给微控制器，微控制器通过无线通信模块将支腿的主梁数据发送到中央处理器当中进行处理和预警。针对作为微控制器的单片机自带的存储器在运动过程中信息存储不足的缺点，本发明增加了数据存储器来实现扩大容量，当微控制器与中央处理器之间的无线通信意外断开时，数据存储器可以担当起数据备份的作用，不错过任何一个支腿受力变化的过程，使对支腿的应力应变的数据数据分析更加准确有效。

所述的电动葫芦监测模块包括位移传感器、微控制器、数据存储器，其中：

位移传感器：监测电动葫芦制动器的制动间隙数据，并将监测到的制动间隙数据发送到微控制器；

微控制器：接收位移传感器传输的制动间隙数据，并将制动间隙数据通过无线通信模块传输给中央处理器和数据存储器；

数据存储器：接收微控制器传输的制动间隙数据，并进行存储。

进一步的，电动葫芦的核心部件是制动器，制动器是通过锥形制动面的相互摩擦进行制动的，长期使用磨损会增加，造成制动间隙增大，不能进行有效的制动，所以本发明通过传感器对制动间隙间距进行检测，然后微控制器通过无线通信模块将制动间隙数据发送到中央处理器中进行处理分析和预警。数据存储器起扩充微控制器存储容量和备份的作用。

所述的钢丝绳监测模块包括霍尔传感器、微控制器，其中：

霍尔传感器：监测钢丝绳断丝和截面积损失产生的漏磁信号，并将监测到的漏磁信号发送到微控制器；

微控制器：接收霍尔传感器传输的漏磁信号，并将漏磁信号通过无线通信模块传输给中央处理器。

进一步的，钢丝绳是进行头体对接好转载设备的关键部件之一，钢丝绳事先通过励磁器对钢丝绳进行磁化，当作为电感铁芯的钢丝绳截面发生变化时，霍尔传感器检测到钢丝绳周围的漏磁场，用编码器实现对磁场的等距离采样，然后微控制器将采集到的漏磁信号发送到中央处理器中，中央处理器采用现有技术对漏磁信号进行分析，通过本发明实现了对钢丝绳稳定性的实时监测。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明基于应力应变技术的起重机支腿受力监测系统，主梁监测模块通过应力片和传感器对支腿的跨中、左端梁、右端梁的运动情况进行实时监测，使监测的数据更加精确，电动葫芦监测模块通过位移传感器对制动间隙进行实时监测，钢丝绳监测模块通过霍尔传感器对磁化的钢丝绳进行断丝情况的实时监测，然后将检测的数据传输给中央处理器，超过中央处理设定的阈值后，短信收发模块会自动发送报警短信到工作人员手机上，实现对测试支腿的实时预警；若在设定的阈值内，中央处理器进行正常分析，然后语音模块进行语音播报，显示模块进行数据显示。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1所示的基于应力应变技术的起重机支腿受力监测系统，包括中央处理器、语音模块、显示模块、短信收发模块，以及与中央处理器通过无线通信模块连接的主梁监测模块、电动葫芦监测模块、钢丝绳监测模块，其中：

主梁监测模块：监测主梁的应力应变数据，并将监测到的应力应变数据发送到无线通信模块；

电动葫芦监测模块：监测电动葫芦制动器的制动间隙数据，并将监测到的制动间隙数据发送到无线通信模块；

钢丝绳监测模块：监测钢丝绳断丝和截面积损失产生的漏磁信号，并将监测到的漏磁信号发送到无线通信模块；

无线通信模块：将接收的主梁监测模块发送的应力应变数据、电动葫芦监测模块发送的制动间隙数据、钢丝绳监测模块发送的漏磁信号传输给中央处理器；

中央处理器：接收无线通信模块发送的应力应变数据、制动间隙数据、漏磁信号，分析处理后，将处理后的数据信息发送到显示模块，同时发送语音播报指令到语音模块；当接收到的应力应变数据、制动间隙数据、漏磁信号超过设定值时，自动发送报警通知指令到短信收发模块；

语音模块：接收中央处理器传输的语音播报指令，对处理后的应力应变数据、制动间隙数据、漏磁信号进行语音播报；

显示模块：接收中央处理器传输的数据信息，并进行显示；

短信收发模块：接收中央处理器传输的报警通知指令，通过短信发送报警信息到工作人员手机上。

显示模块采用LCD液晶显示屏，中央处理器程序用Visual C++ 6.0开发，包括用户界面、数据库管理、数据分析、报表生成等部分，后台数据库管理采用Access 2003开发，Visual C++可以方便的和数据库进行连接。中央处理器的工作流程是：中央处理器发起链接，在通信协议中包含终端号信息，按顺序对每个终端进行数据采集，也就是依次对主梁监测模块、电动葫芦监测模块、钢丝绳监测模块进行数据收集，收集后，中央处理器进行数据分析，超过设定最大应力阈值时自动通过短信猫发送报警短信给工作人员。

实施例2：

如图1所示的基于应力应变技术的起重机支腿受力监测系统，在实施例1的基础上，所述的主梁监测模块包括跨中应变传感器、左端梁应变传感器、右端梁应变传感器、微控制器、数据存储器，其中：

跨中应变传感器：监测支腿跨中处的应力应变数据，并将监测的应力应变数据发送到微控制器；

左端梁应变传感器：监测支腿左端梁处的应力应变数据，并将监测的应力应变数据发送到微控制器；

右端梁应变传感器：监测支腿右端梁处的应力应变数据，并将监测的应力应变数据发送到微控制器；

微控制器：接收跨中应变传感器、左端梁应变传感器、右端梁应变传感器传输的应力应变数据，并将应力应变数据通过无线通信模块传输给中央处理器和数据存储器；

数据存储器：接收微控制器传输的应力应变数据，并进行存储。

所述的电动葫芦监测模块包括位移传感器、微控制器、数据存储器，其中：

位移传感器：监测电动葫芦制动器的制动间隙数据，并将监测到的制动间隙数据发送到微控制器；

微控制器：接收位移传感器传输的制动间隙数据，并将制动间隙数据通过无线通信模块传输给中央处理器和数据存储器；

数据存储器：接收微控制器传输的制动间隙数据，并进行存储。

所述的钢丝绳监测模块包括霍尔传感器、微控制器，其中：

霍尔传感器：监测钢丝绳断丝和截面积损失产生的漏磁信号，并将监测到的漏磁信号发送到微控制器；

微控制器：接收霍尔传感器传输的漏磁信号，并将漏磁信号通过无线通信模块传输给中央处理器。

本发明的传感器将采集到的模拟信号通过放大、滤波、模数转换电路处理后，存储在微控制器外扩展的数据存储器当中，微控制器与中央处理器之间通过无线收发芯片传输，无线收发芯片可以采用nRF401芯片。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.基于应力应变技术的起重机支腿受力监测系统，其特征在于，包括中央处理器、语音模块、显示模块、短信收发模块，以及与中央处理器通过无线通信模块连接的主梁监测模块、电动葫芦监测模块、钢丝绳监测模块，其中：

主梁监测模块：监测主梁的应力应变数据，并将监测到的应力应变数据发送到无线通信模块；

电动葫芦监测模块：监测电动葫芦制动器的制动间隙数据，并将监测到的制动间隙数据发送到无线通信模块；

钢丝绳监测模块：监测钢丝绳断丝和截面积损失产生的漏磁信号，并将监测到的漏磁信号发送到无线通信模块；

无线通信模块：将接收的主梁监测模块发送的应力应变数据、电动葫芦监测模块发送的制动间隙数据、钢丝绳监测模块发送的漏磁信号传输给中央处理器；

中央处理器：接收无线通信模块发送的应力应变数据、制动间隙数据、漏磁信号，分析处理后，将处理后的数据信息发送到显示模块，同时发送语音播报指令到语音模块；当接收到的应力应变数据、制动间隙数据、漏磁信号超过设定值时，自动发送报警通知指令到短信收发模块；

语音模块：接收中央处理器传输的语音播报指令，对处理后的应力应变数据、制动间隙数据、漏磁信号进行语音播报；

显示模块：接收中央处理器传输的数据信息，并进行显示；

短信收发模块：接收中央处理器传输的报警通知指令，通过短信发送报警信息到工作人员手机上。

2.根据权利要求1所述的基于应力应变技术的起重机支腿受力监测系统，其特征在于，所述的主梁监测模块包括跨中应变传感器、左端梁应变传感器、右端梁应变传感器、微控制器、数据存储器，其中：

跨中应变传感器：监测支腿跨中处的应力应变数据，并将监测的应力应变数据发送到微控制器；

左端梁应变传感器：监测支腿左端梁处的应力应变数据，并将监测的应力应变数据发送到微控制器；

右端梁应变传感器：监测支腿右端梁处的应力应变数据，并将监测的应力应变数据发送到微控制器；

微控制器：接收跨中应变传感器、左端梁应变传感器、右端梁应变传感器传输的应力应变数据，并将应力应变数据通过无线通信模块传输给中央处理器和数据存储器；

数据存储器：接收微控制器传输的应力应变数据，并进行存储。

3.根据权利要求1所述的基于应力应变技术的起重机支腿受力监测系统，其特征在于，所述的电动葫芦监测模块包括位移传感器、微控制器、数据存储器，其中：

位移传感器：监测电动葫芦制动器的制动间隙数据，并将监测到的制动间隙数据发送到微控制器；

微控制器：接收位移传感器传输的制动间隙数据，并将制动间隙数据通过无线通信模块传输给中央处理器和数据存储器；

数据存储器：接收微控制器传输的制动间隙数据，并进行存储。

4.根据权利要求1所述的基于应力应变技术的起重机支腿受力监测系统，其特征在于，所述的钢丝绳监测模块包括霍尔传感器、微控制器，其中：

霍尔传感器：监测钢丝绳断丝和截面积损失产生的漏磁信号，并将监测到的漏磁信号发送到微控制器；

微控制器：接收霍尔传感器传输的漏磁信号，并将漏磁信号通过无线通信模块传输给中央处理器。