CN108996399B - 一种桥吊监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明一种桥吊监测系统，包括至少一台服务器和一用于监控和管理的计算机构成的远程终端，桥吊上设置有光纤光栅温度传感器、光纤光栅应变传感模块，倾角传感器、加速度传感器、塔吊风速仪以及摄像模块，光纤光栅温度传感器用于测量桥吊海港环境的温度数据，光纤光栅应变传感模块用于测量桥吊结构的受力数据，倾角传感器用于测量桥吊与水平面的倾斜数据，加速度传感器用于测量桥吊运行中的惯性数据，塔吊风速仪用于测量桥吊海港环境的风速数据，摄像模块用于监控桥吊在海港的运行情况，光纤传感分析仪将温度数据、受力数据、倾斜数据、惯性数据、风速数据、运行情况通过通讯网络发送给远程终端，从而远程终端对桥吊是否出现故障进行实时监控。
Description
技术领域
本发明涉及桥吊机械技术领域，特别是一种桥吊监测系统。
背景技术
桥吊是码头上用于进行装卸作业的起重机。码头上用于将集装箱吊起进行装卸作业的起重机的简称。桥吊作业能力决定着一个码头的货物吞吐能力。桥吊运行时是否出现故障的监测是十分重要的，桥吊的安全性不仅影响到施工的安全，而且还影响码头货物的吞吐能力。
集装箱桥吊机械日趋大型化，例如最大外伸距离已达到60m、最大起升高度已达到40m，工作速度参数高值化，例如满载时主起升速度已达到90米/分，吊具下额定起重量重型化，例如吊具下额定起重量已达到55-65t。桥吊的高参数值给其在运行中带来了整体结构偏软、冲击震动过大等问题。所以，对桥吊进行状态监测与评估在实际工程中尤为关键。此外，桥吊在码头前沿分布分散，工作环境恶劣，人工作业难度大，成本高。桥吊在作业时如果出现故障停机会影响港口的正常作业，同时还会造成经济损失，所以及时发现桥吊的故障隐患、对故障作出反应是码头设备管理人员密切关注的问题。现有技术中的桥吊状态检测与评估系统对桥吊机械状态进行定期监测，但是定期监测需要桥吊停机，会影响到港口的正常生产。
发明内容
为克服上述问题，本发明的目的是提供一种桥吊监测系统，克服现有技术中监测桥吊机械状态过程中需要桥吊停机、不能全程实时监测的技术问题。
本发明采用以下方案实现：一种桥吊监测系统，包括至少一台服务器和一用于监控和管理的计算机构成的远程终端，所述桥吊上设置有光纤光栅温度传感器、光纤光栅应变传感模块，倾角传感器、加速度传感器、塔吊风速仪以及摄像模块，所述光纤光栅温度传感器用于测量桥吊海港环境的温度数据，所述光纤光栅应变传感模块用于测量桥吊结构的受力数据，所述倾角传感器用于测量桥吊与水平面的倾斜数据，所述加速度传感器用于测量桥吊运行中的惯性数据，所述塔吊风速仪用于测量桥吊海港环境的风速数据，所述摄像模块用于监控桥吊在海港的运行情况，所述光纤光栅温度传感器、光纤光栅应变传感模块，倾角传感器、加速度传感器、塔吊风速仪、摄像模块分别将采集的温度数据、受力数据、倾斜数据、惯性数据、风速数据、运行情况发送到一桥吊监控室内，所述桥吊监控室内设置有光纤传感分析仪，所述光纤传感分析仪将温度数据、受力数据、倾斜数据、惯性数据、风速数据、运行情况通过通讯网络发送给所述远程终端，从而远程终端对桥吊是否出现故障进行实时监控。
进一步的，所述光纤光栅应变传感模块包括第一光纤光栅应变传感器、第二光纤光栅应变传感器、第三光纤光栅应变传感器、第四光纤光栅应变传感器、第五光纤光栅应变传感器、第六光纤光栅应变传感器、第七光纤光栅应变传感器、第八光纤光栅应变传感器、第九光纤光栅应变传感器、第十光纤光栅应变传感器、1分3光路盒、1分8光光路盒、以及光缆接续盒，所述第一光纤光栅应变传感器测量桥吊点A，所述点A位于桥吊的前大梁上面板处；所述第二光纤光栅应变传感器测量桥吊点B，所述点B位于桥吊的前大梁下面板处；所述第三光纤光栅应变传感器测量桥吊点C，所述点C位于桥吊的前长拉杆下端与前大梁连接处；所述第四光纤光栅应变传感器测量桥吊点D，所述点D位于桥吊的前大梁下面板靠近海侧梯形架处；所述第五光纤光栅应变传感器测量桥吊点E，所述点E位于桥吊的前短拉杆上端处；所述第六光纤光栅应变传感器测量桥吊点F，所述点F位于桥吊的海侧立柱内面板处；所述第七光纤光栅应变传感器测量桥吊点G，所述点G位于桥吊的后长拉杆中部；所述第八光纤光栅应变传感器测量桥吊点H，所述点H位于桥吊的后短拉杆下端；所述第九光纤光栅应变传感器测量桥吊点I，所述点I位于桥吊的海侧下横梁下面板与滑轮连接处；所述第十光纤光栅应变传感器测量桥吊点J，所述点J位于桥吊的海侧梯形架下端靠近前大梁处；所述第一光纤光栅应变传感器、第二光纤光栅应变传感器、第三光纤光栅应变传感器与所述1分3光路盒连接，所述第四光纤光栅应变传感器、第五光纤光栅应变传感器、第六光纤光栅应变传感器、第七光纤光栅应变传感器、第八光纤光栅应变传感器、第九光纤光栅应变传感器、第十光纤光栅应变传感器与所述1分8光光路盒连接，所述1分3光路盒、1分8光光路盒经光缆接续盒与所述光纤传感分析仪连接。
进一步的，所述摄像模块包括网络高速球摄像机、网络视频服务器、交换机、路由器、视频解码器以及显示屏，所述网络高速球摄像机设置于桥吊的前大梁后端支架上，所述网络高速球摄像机经网络视频服务器与所述交换机连接，所述路由器、视频解码器均与所述交换机连接，所述显示屏与所述解码器连接，所述网络视频服务器、交换机、路由器、视频解码器以及显示屏安装于所述桥吊监控室内；所述显示屏能显示网络高速摄像机拍摄的视频数据，所述网络视频服务器将视频数据通过交换机和路由器经通讯网络发送给远程终端。
进一步的，所述光纤光栅温度传感器和塔吊风速仪均设置于前短拉杆上端，所述倾角传感器、加速度传感器均垂直设置于所述前大梁下面板。
本发明的有益效果在于：本发明能对桥吊多方位进行监测，能获取桥吊海港环境的温度数据，桥吊结构的受力数据，桥吊与水平面的倾斜数据，桥吊运行中的惯性数据，桥吊海港环境的风速数据，桥吊在海港的运行情况，从而能及时发现桥吊存在的故障隐患，为港口的安全生产提供技术保障。且光纤光栅应变传感器监测采用全光网络结构，提高了整个系统的抗干扰能力。
附图说明
图1是本发明的系统结构示意图。
图2是本发明的桥吊正面结构示意图。
图3是本发明的桥吊侧面结构示意图。
图4是图2中的局部结构示意图。
图5是本发明的光纤光栅应变传感模块网络布局图。
图6是本发明的摄像模块的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
请参阅图1至图6所示，本发明的一种桥吊监测系统，包括至少一台服务器和一用于监控和管理的计算机构成的远程终端，所述桥吊上设置有光纤光栅温度传感器、光纤光栅应变传感模块，倾角传感器、加速度传感器、塔吊风速仪以及摄像模块，所述光纤光栅温度传感器用于测量桥吊海港环境的温度数据，所述光纤光栅应变传感模块用于测量桥吊结构的受力数据，所述倾角传感器用于测量桥吊与水平面的倾斜数据，所述加速度传感器用于测量桥吊运行中的惯性数据，所述塔吊风速仪用于测量桥吊海港环境的风速数据，所述摄像模块用于监控桥吊在海港的运行情况，所述光纤光栅温度传感器、光纤光栅应变传感模块，倾角传感器、加速度传感器、塔吊风速仪、摄像模块分别将采集的温度数据、受力数据、倾斜数据、惯性数据、风速数据、运行情况发送到一桥吊监控室内，所述桥吊监控室内设置有光纤传感分析仪，所述光纤传感分析仪将温度数据、受力数据、倾斜数据、惯性数据、风速数据、运行情况通过通讯网络发送给所述远程终端，从而远程终端对桥吊是否出现故障进行实时监控。所述光纤传感分析仪的型号为QSA01-04；所述光纤光栅温度传感器的型号为QST100；所述倾角传感器的型号为：LCF-100；所述加速度传感器的型号为：LSMP；所述塔吊风速仪的型号为：数字风速仪WTF-B100。
倾角传感器LCF-100是一款模拟电压输出的单轴倾角传感器，内置微型固体摆捶，通过测量静态重力场变化，转换成倾角变化，变化通过电压（0～5V）方式输出。主要用来测量物体与水平面的倾斜。
倾角传感器本产品采用非接触式测量原量，能实时输出当前的姿态倾角，使用简单，无需找回相对变化变的两个面安装。最新的微机电系统MEMS传感生产工艺生产,高精度、体积小、抗外界电磁干扰能力强、承受冲击震动能力强。是工业设备，平台测量姿态的理想选择。安装时应保持传感器安装面与被测目标面平行，并减少动态和加速度对传感器的影响。倾角传感器可水平安装也可以垂直安装，垂直安装只适用单轴倾角传感器，对于量程≤60°的产品请采用水平安装。
塔吊风速仪是专为各种大型机械设备而研制开发的大型智能风速传感报警设备，其内部采用了先进的微处理器作为控制核心，外围采用了先进的数字通讯技术。系统稳定性高、抗干扰能力强，检测精度高，风杯采用特殊材料制成，机械强度高、抗风能力强，显示器机箱设计新颖独特，坚固耐用，安装使用方便。所有的电接口均符合国际标准，安装时免调试，适用于不同的工作环境。
数字风速仪能够测量不同环境、不同条件下的气流，特别适合对各种低空气流的测量。数字风速仪广泛应用于室内供暖、室内通风、空气调控和气象学测量研究。根据安全要求，塔吊上面是必须安装风速仪的，通过风速仪就可以随时了解风速情况，这样可以确保塔吊运行安全，这一点在气候变化剧烈的地区尤为重要。
另外，本发明的桥吊监测系统具有良好的计算机界面、可显示监测结构的模拟图、显示传感器所监测的实际位置以及物理参数的变化，当使用中桥吊结构某些地方受到外力作用（江水的冲击、海水的腐蚀、地震台风等自然灾害的威胁、还有各种交通工具对桥梁结构造成的缓慢的损害）出现异常时，显示屏显示画面及监测事故音响同时发出报警信号，可通过计算机的桥梁群模拟图直接查看，并能迅速准确地判断出发生故障的实际位置，很大程度地提高了桥梁运行的可靠性及技术管理水平。系统为星型网状拓扑结构，通过光纤分析仪将信号处理系统与分布于桥吊上的传感器连接起来。每个通道可并接12个光纤光栅温度传感器或串接18个光纤光栅温度传感器，易于安装维护与系统拓展。传感器与传输线路均为光纤材质，不带电，不受电磁干扰，能在恶劣电磁环境下可靠运行。
其中，本发明的所述光纤光栅应变传感模块包括第一光纤光栅应变传感器、第二光纤光栅应变传感器、第三光纤光栅应变传感器、第四光纤光栅应变传感器、第五光纤光栅应变传感器、第六光纤光栅应变传感器、第七光纤光栅应变传感器、第八光纤光栅应变传感器、第九光纤光栅应变传感器、第十光纤光栅应变传感器、1分3光路盒、1分8光光路盒、以及光缆接续盒，所述第一光纤光栅应变传感器测量桥吊点A，所述点A位于桥吊的前大梁上面板处；所述第二光纤光栅应变传感器测量桥吊点B，所述点B位于桥吊的前大梁下面板处；所述第三光纤光栅应变传感器测量桥吊点C，所述点C位于桥吊的前长拉杆下端与前大梁连接处；所述第四光纤光栅应变传感器测量桥吊点D，所述点D位于桥吊的前大梁下面板靠近海侧梯形架处；所述第五光纤光栅应变传感器测量桥吊点E，所述点E位于桥吊的前短拉杆上端处；所述第六光纤光栅应变传感器测量桥吊点F，所述点F位于桥吊的海侧立柱内面板处；所述第七光纤光栅应变传感器测量桥吊点G，所述点G位于桥吊的后长拉杆中部；所述第八光纤光栅应变传感器测量桥吊点H，所述点H位于桥吊的后短拉杆下端；所述第九光纤光栅应变传感器测量桥吊点I，所述点I位于桥吊的海侧下横梁下面板与滑轮连接处；所述第十光纤光栅应变传感器测量桥吊点J，所述点J位于桥吊的海侧梯形架下端靠近前大梁处；所述第一光纤光栅应变传感器、第二光纤光栅应变传感器、第三光纤光栅应变传感器与所述1分3光路盒连接，所述第四光纤光栅应变传感器、第五光纤光栅应变传感器、第六光纤光栅应变传感器、第七光纤光栅应变传感器、第八光纤光栅应变传感器、第九光纤光栅应变传感器、第十光纤光栅应变传感器与所述1分8光光路盒连接，所述1分3光路盒、1分8光光路盒经光缆接续盒与所述光纤传感分析仪连接。
其中，本发明的第一光纤光栅应变传感器、第二光纤光栅应变传感器、第三光纤光栅应变传感器、第四光纤光栅应变传感器、第五光纤光栅应变传感器、第六光纤光栅应变传感器、第七光纤光栅应变传感器、第八光纤光栅应变传感器、第九光纤光栅应变传感器、第十光纤光栅应变传感器分布的桥吊上的位置，现有技术中并未公开，该分布的位置是获得桥吊结构的受力数据是否准确的关键，即本专利获得的桥吊结构受力数据是十分精确的，从而能更准确的监测桥吊是否存在安全隐患。所述光纤光栅应变传感器的型号为：QSS100；其中，光纤光栅应变传感器的安装方式为：
a)首先把桥吊要安装部位用砂纸打磨光滑之后用布擦拭干净，打磨不光滑会产生打火现象并且焊接不牢靠。
b)根据桥吊监测要求画出需要测量的位置。
c)用螺柱焊机将光纤光栅应变传感器焊接牢靠。
d)喷上防锈漆。
e)涂上704胶。
其中，参阅图5是本发明的光纤光栅应变传感模块网络布局图。即
(1)桥吊测量点A、B、C三个监测点的光纤光栅应变传感器通过1分3光路盒连接到桥吊测量点D处的光缆接续盒上。
(2)桥吊测量点D、E、F、G、H、I、J七点的光纤光栅应变传感器连接到1分8光路盒上，光路盒放置于桥吊监测点D处。
(3)1分3光路盒放置于前大梁上面板处，1分8光路盒放置在桥吊监控点D处。
(4)8芯主缆从桥吊监测点D处的光缆接续盒处引到桥吊监控室。
(5) 所有光缆是采用单芯铠装，该光缆采用欧米茄架子和强力磁钢固定，每隔两米采用一个欧米茄夹子，每个一米采用防水3M胶带和定位吸盘固定。
所述摄像模块包括网络高速球摄像机、网络视频服务器、交换机、路由器、视频解码器以及显示屏，所述网络高速球摄像机设置于桥吊的前大梁后端支架上，所述网络高速球摄像机经网络视频服务器与所述交换机连接，所述路由器、视频解码器均与所述交换机连接，所述显示屏与所述解码器连接，所述网络视频服务器、交换机、路由器、视频解码器以及显示屏安装于所述桥吊监控室内；所述显示屏能显示网络高速摄像机拍摄的视频数据，所述网络视频服务器将视频数据通过交换机和路由器经通讯网络发送给远程终端。所述网络高速球摄像机的型号为：ABC188；所述视频解码器的型号为：MG-VS100D。所述网络视频服务器的型号为：海康威视 DS-6716HW/YD。
所述摄像模块实现的功能：在线用户数量不限，用户采用授权、分组结合管理模式；
系统兼容全网监控，兼容有线网络接入、无线WIFI接入、无线CDMA接入，无线海事卫星BGan接入；
设备从有线到无线，从磁盘存储到GPS定位，从低端网络摄像机到高端高速网络球。
Http隧道透传技术，网络连接更方便、可靠，无需繁琐的防火墙设置；系统组件傻瓜式操作。
窄带传输控制技术，让低带宽下传输视频更稳定流畅；
支持手机观看视频；
支持动态域名接入和观看；
支持组播和流媒体点播；
Chap认证和Des加密；
支持在视频上叠加滚动显示字屏；
摄像模块是嵌入式系统设计，防死机硬件狗，系统稳定、安全、可靠、先进。
其中摄像模块集成智能视频算法，系统能够学习，自主识别，高智能节约更多。
摄像模块分布式网络存储结构，避免了单机存储容量有限的缺点，避免单机接口读写速度有限、无法同时存取几十路视频的大量数据的缺陷。分布式网络存储不限制存储器的接入数量，不限制存储器的接入位置，不限制单个存储器的空间容量；能实现系统内任意视频，录制到任意存储器上的功能，而对于用户无需区分文件的具体位置，只要在授权的权限范围内就能搜索、点播、下载、回放。搜索方式多种多样，简单，方便，可靠。
摄像模块集成智能监控功能，如非法越界判断、涂鸦行为识别、目标轨迹跟踪、可疑物体遗留/丢失识别、移动目标类型识别、人脸识别、车牌识别、等等智能识别手段，配合系统内置的几十种联动告警方式，如音视频、灯光、警号、短信等等；能及时有效通知到专门户。大大提高报警的精确度和及时性。
所述光纤光栅温度传感器和塔吊风速仪均设置于前短拉杆上端，所述倾角传感器、加速度传感器均垂直设置于所述前大梁下面板。
总之，本发明能对桥吊多方位进行监测，能获取桥吊海港环境的温度数据，桥吊结构的受力数据，桥吊与水平面的倾斜数据，桥吊运行中的惯性数据，桥吊海港环境的风速数据，桥吊在海港的运行情况，从而能及时发现桥吊存在的故障隐患，为港口的安全生产提供技术保障。且光纤光栅应变传感器监测采用全光网络结构，提高了整个系统的抗干扰能力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (3)
1.一种桥吊监测系统，其特征在于：包括至少一台服务器和一用于监控和管理的计算机构成的远程终端，所述桥吊上设置有光纤光栅温度传感器、光纤光栅应变传感模块，倾角传感器、加速度传感器、塔吊风速仪以及摄像模块，所述光纤光栅温度传感器用于测量桥吊海港环境的温度数据，所述光纤光栅应变传感模块用于测量桥吊结构的受力数据，所述倾角传感器用于测量桥吊与水平面的倾斜数据，所述加速度传感器用于测量桥吊运行中的惯性数据，所述塔吊风速仪用于测量桥吊海港环境的风速数据，所述摄像模块用于监控桥吊在海港的运行情况，所述光纤光栅温度传感器、光纤光栅应变传感模块，倾角传感器、加速度传感器、塔吊风速仪、摄像模块分别将采集的温度数据、受力数据、倾斜数据、惯性数据、风速数据、运行情况发送到一桥吊监控室内，所述桥吊监控室内设置有光纤传感分析仪，所述光纤传感分析仪将温度数据、受力数据、倾斜数据、惯性数据、风速数据、运行情况通过通讯网络发送给所述远程终端，从而远程终端对桥吊是否出现故障进行实时监控；
所述光纤光栅应变传感模块包括第一光纤光栅应变传感器、第二光纤光栅应变传感器、第三光纤光栅应变传感器、第四光纤光栅应变传感器、第五光纤光栅应变传感器、第六光纤光栅应变传感器、第七光纤光栅应变传感器、第八光纤光栅应变传感器、第九光纤光栅应变传感器、第十光纤光栅应变传感器、1分3光路盒、1分8光路盒、以及光缆接续盒，所述第一光纤光栅应变传感器测量桥吊点A，所述点A位于桥吊的前大梁上面板处；所述第二光纤光栅应变传感器测量桥吊点B，所述点B位于桥吊的前大梁下面板处；所述第三光纤光栅应变传感器测量桥吊点C，所述点C位于桥吊的前长拉杆下端与前大梁连接处；所述第四光纤光栅应变传感器测量桥吊点D，所述点D位于桥吊的前大梁下面板靠近海侧梯形架处；所述第五光纤光栅应变传感器测量桥吊点E，所述点E位于桥吊的前短拉杆上端处；所述第六光纤光栅应变传感器测量桥吊点F，所述点F位于桥吊的海侧立柱内面板处；所述第七光纤光栅应变传感器测量桥吊点G，所述点G位于桥吊的后长拉杆中部；所述第八光纤光栅应变传感器测量桥吊点H，所述点H位于桥吊的后短拉杆下端；所述第九光纤光栅应变传感器测量桥吊点I，所述点I位于桥吊的海侧下横梁下面板与滑轮连接处；所述第十光纤光栅应变传感器测量桥吊点J，所述点J位于桥吊的海侧梯形架下端靠近前大梁处；所述第一光纤光栅应变传感器、第二光纤光栅应变传感器、第三光纤光栅应变传感器与所述1分3光路盒连接，所述第四光纤光栅应变传感器、第五光纤光栅应变传感器、第六光纤光栅应变传感器、第七光纤光栅应变传感器、第八光纤光栅应变传感器、第九光纤光栅应变传感器、第十光纤光栅应变传感器与所述1分8光路盒连接，所述1分3光路盒、1分8光路盒经光缆接续盒与所述光纤传感分析仪连接。
2.根据权利要求1所述的一种桥吊监测系统，其特征在于：所述摄像模块包括网络高速球摄像机、网络视频服务器、交换机、路由器、视频解码器以及显示屏，所述网络高速球摄像机设置于桥吊的前大梁后端支架上，所述网络高速球摄像机经网络视频服务器与所述交换机连接，所述路由器、视频解码器均与所述交换机连接，所述显示屏与所述解码器连接，所述网络视频服务器、交换机、路由器、视频解码器以及显示屏安装于所述桥吊监控室内；所述显示屏能显示网络高速摄像机拍摄的视频数据，所述网络视频服务器将视频数据通过交换机和路由器经通讯网络发送给远程终端。
3.根据权利要求1所述的一种桥吊监测系统，其特征在于：所述光纤光栅温度传感器和塔吊风速仪均设置于前短拉杆上端，所述倾角传感器、加速度传感器均垂直设置于所述前大梁下面板。
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