CN109358554A - 一种基于移动终端的波纹补偿器无线监测系统 - Google Patents

Abstract

一种基于移动终端的波纹补偿器故障监测系统，涉及一种故障监测系统，采用的方法包括对数据的采集、传输、分析、存储、显示、警报几个方面。首先通过高性能的传感器对波纹补偿器工作时候的压力、位移、温度信号进行采集，之后对采集到的信号进行过滤转换等处理并通过无线网络或蓝牙发送到手机、平板电脑等移动终端上，实时显示在界面上，在数据异常时发出警报，从而提醒工作人员及时处理。而且可以通过互联网将波纹补偿器的工作状态发送到监测主机，实现了物与物，人与物的互联。能够有效避免因波纹补偿器的失效而产生的生产事故，提升安全生产系数。

Description

一种基于移动终端的波纹补偿器无线监测系统

技术领域

本发明涉及一种无线监测系统，特别是涉及一种基于移动终端的波纹补偿器无线监测系统。

背景技术

波纹补偿器：也称伸缩节、膨胀节，它安装在管道上吸收因温度、压力变化而引起的位移，以保障管道安全运行。波纹补偿器工作原理： 波纹补偿器的主要弹性元件为不锈钢波纹管，依靠波纹管伸缩、弯曲来对管道进行轴向、横向、角向补偿。其作用可以起到： 1.补偿吸收管道轴向、横向、角向热变形。2.吸收设备振动，减少设备振动对管道的影响。3.吸收地震、地陷对管道的变形量。自80年代初在国内市场应用以来，至今已有三十多年历史，它在石油、化工、供热、电力、水泥、冶金等工业领域得到广泛的应用。波纹管是一种外表面呈波纹状的薄壁管件，一般由不锈钢加工制成，具有较高的轴向弹性。这种产品具有位移补偿量大、隔离振动、承压能力高、刚度小、寿命长等优点，而且结构型式和补偿方式有很大的灵活性。在应用中波纹补偿器可以被看作一个弹性元件。波纹补偿器所承受的外力复杂：既有轴向力又有径向力 ，应力较高， 并且它的工作温度高，工作介质常常具有较强的腐蚀性，因而容易发生失效，一旦失效，会造成工作介质泄漏，导致局部关系不能工作，如果输送的是易燃易爆气体或者液体，更可能诱发大火甚至爆炸，造成巨大经济损失，甚至对工作人员和管道周边群众产生生命威胁。

移动终端或者叫移动通信终端是指可以在移动中使用的计算机设备，广义的讲包括手机、笔记本、平板电脑、POS机甚至包括车载电脑。但是大部分情况下是指手机或者具有多种应用功能的智能手机以及平板电脑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于移动终端的波纹补偿器无线监测系统，该系统可手持移动终端设备，通过无线传输方式，随时随地的持续接收到来自于监测区域的无线传感网络发送的实时采集数据，并对所采集数据进行存储和数据的分析工作，当数据异常时发出警报，使工作人员能够随时随地对波纹补偿器的状态有所了解，达到远程实时监测波纹补偿器，避免当补偿器发生故障时无法及时处理，能够有效提升生产安全系数。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于移动终端的波纹补偿器无线监测系统，所述系统包括压力传感器、位移传感器、温度传感器、信号处理装置、电源、信号接收装置；监测过程为：从传感器采集到的信号通过信号处理装置处理，并通过无线网络传输到信号接收装置上，再传输到移动终端上进行监测；温度传感器安装于波纹补偿器接管表面，压力传感器在接管上打孔嵌入，在波纹管两端接管上安装支架用以安装第一个位移传感器，在与第一个位移传感器径向呈90°方向上，同样方法安装第二个位移传感器；信号处理装置包括由滤波板、A/D转换器、单片微控制器、Zigbee信号发射模块组成，信号接收装置由Zigbee信号发射模块、以太网接口模块、SQL数据库组成，传感器将收集到的模拟信号转换成数字信号经无线网络发给接收装置后，传输给数据中心服务器后再通过移动设备对数据进行监测；波纹补偿器的工作实时信号由传感器采集并输入到信号处理装置，再将传感器部分收集到的模拟信号转换成数字信号并通过无线网络输送到信号接收装置后，传输给数据中心服务器后再通过移动设备对数据进行分析监测，从而在发生故障的时候及时提醒工作人员。

所述的一种基于移动终端的波纹补偿器无线监测系统，所述移动终端设备完成数据采集、数据存储、界面显示、数据分析、警报处理。

本发明的优点与效果是：

本发明利用压力、位移和温度传感器以及无线通信网络实时监测波纹补偿器的状态，并将传感器的数据通过处理后，上传到数据中心服务器后再通过移动设备对数据进行监测，使工作人员可以随时随地的对波纹补偿器实现远程实时监控，替代了原来需要人为的经常性的检查，节省了人力与时间，不仅摆脱了工作地点对人员的束缚，而且避免了因为补偿器的失效而引起的损失和生产事故，提高安全生产系数，有效减少企业损失。

附图说明

图1为本发明的传感器位置装配图；

图2为本发明的数据传输结构示意图。

图中部件：1为压力传感器，2为接管，3为导流筒，4为波纹管，5为第一个位移传感器，6为位移传感器支架，7为温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。

本发明由压力传感器，温度传感器，位移传感器，信号处理装置，电源，信号接收装置以及移动终端构成与实现。其中信号处理装置里面包括了滤波板，A/D转换器，单片微控制器，Zigbee信号发射模块，并由电源供电，信号接收装置包括Zigbee信号发射模块、以太网接口模块、SQL数据库，通过对波纹补偿器温度、位移以及压力的测量，将信号转换处理并通过无线通信网络上传到服务器传输到移动终端，再通过互联网传输到远端的监测主机，进行实时监测及预警。

现场的压力，温度，位移通过各自的传感器传入到信号处理装置内，在经过滤波板和A/D转换器将收集到的模拟信号转换成数字信号，并通过带有Zigbee信号发射模块的单片微控制器，以无线网络发送到信号接收装置中的Zigbee信号接收模块，再经过以太网接口模块和SQL数据库后，上传到数据中心服务器后再利用移动设备对数据进行监测与分析。

本发明的各个组成部分功能如下：

（1）传感器部分：主要有高性能的压力传感器、位移传感器和温度传感器构成，负责将波纹补偿器上的参数收集并导入信号处理装置。

（2）信号处理装置部分：由滤波板、A/D转换器、带有STM32F107嵌入式芯片的单片微控制器，Zigbee信号发射模块组成，将传感器部分收集到的模拟信号转换成数字信号并发送到无线网络。

（3）电源：向传感器部分及信号处理装置和信号接收装置部分进行供电。

（4）信号接收装置：接收上传的数据，通过以太网接口模块接收处理，SQL数据库进行数据存储。

（5）数据中心服务器：主要实现移动端与数据采集端的数据处理和交互的任务。

（6）移动终端：接收来自信号接收装置的数据，并通过与正常数据进行对比分析，并在接收到异常数据时及时发出警报，通过互联网及时将情况发送到远端的监测主机。

本发明的具体功能实现不但需要上述硬件的支持，还需要相关软件的处理与分析，才能实现准确的对波纹补偿器状态的检测以及出现故障时的及时预警。软件部分涉及到以下几个具体功能：

（1）数据的采集与存储：就是将上述硬件采集到的数字信号收集到软件模块里并进行存储，以方便调用。

（2）显示界面：将采集到的压力、位移、温度信号实时显示，以及时观测波纹补偿器的状态。

（3）数据的分析：收集近一段时间来采集到的数据，以用来判断波纹补偿器是否在正常工作。

（4）警报处理：如果数据分析后波纹补偿器没有正常工作及时发出警报，并对异常数据进行显示及存储，以提醒工人并及时发现问题所在。

现在并没有出现同类型的发明，本发明的出现可以在波纹补偿器发生失效时甚至失效前，通过对系统数据和警戒线对比，当数据超出警戒线发出警报，提醒工作人员及时采取措施，从而避免损失和生产事故。

本发明采用温度传感器测量波纹补偿器的表面温度，所以将温度传感器7固定在波纹补偿器的接管2表面，如图1所示。

由于波纹管所能承受的位移有限，在位移变化过大的时候极易发生失效，所以在波纹管两端安装支架6，平行于波纹管安装第一个位移传感器5，如图1中位置所示，虽然理论上波纹补偿器两端所受压力平均，但在实际生产过程中，由于震动会产生不平均的压力，而这是一般导致波纹补偿器失效的主要原因，所以在与第一个位移传感器径向呈90°的方向上，以同样的方法安装第二个位移传感器，以保证位移数据的准确性。

由于波纹补偿器在生产过程中承受的应力较高，所以需要安装压力传感器及时对波纹补偿器承受的压力状况进行监测，根据需要在接管2处打孔，嵌入压力传感器1，安装位置如图1中所示。

在波纹补偿器的接管2处焊接支架，以放置信号处理箱和电源模块，将传感器连接到信号处理箱内，并将电源模块与传感器和信号处理箱相连，以达到供电目的。

由温度传感器，压力传感器，位移传感器位移传感器收集到的信号通过滤波板的过滤后进入到A/D转换器，变成数字信号，传入带有Zigbee信号发射模块的单片微控制器通过无线网络传输给Zigbee信号接收装置进行处理后，上传到数据中心服务器再通过移动设备对数据进行监测，在移动终端上将经过处理的信号收集到软件模块里，由显示界面将波纹补偿器的压力，位移，温度状况实时显示，当发现数据异常时及时发出警报从而提醒工作人员，具体流程如图2所示。

Claims (2)

1.一种基于移动终端的波纹补偿器无线监测系统，其特征在于，所述系统包括压力传感器（1）、位移传感器（5）、温度传感器（7）、信号处理装置、电源、信号接收装置；监测过程为：从传感器采集到的信号通过信号处理装置处理，并通过无线网络传输到信号接收装置上，再传输到移动终端上进行监测；温度传感器（7）安装于波纹补偿器接管（2）表面，压力传感器（1）在接管（2）上打孔嵌入，在波纹管两端接管（2）上安装支架（6）用以安装第一个位移传感器（5），在与第一个位移传感器径向呈90°方向上，同样方法安装第二个位移传感器；信号处理装置包括由滤波板、A/D转换器、单片微控制器、Zigbee信号发射模块组成，信号接收装置由Zigbee信号发射模块、以太网接口模块、SQL数据库组成，传感器将收集到的模拟信号转换成数字信号经无线网络发给接收装置后，传输给数据中心服务器后再通过移动设备对数据进行监测；波纹补偿器的工作实时信号由传感器采集并输入到信号处理装置，再将传感器部分收集到的模拟信号转换成数字信号并通过无线网络输送到信号接收装置后，传输给数据中心服务器后再通过移动设备对数据进行分析监测，从而在发生故障的时候及时提醒工作人员。

2.根据权利要求1所述的一种基于移动终端的波纹补偿器无线监测系统，其特征在于，所述移动终端设备完成数据采集、数据存储、界面显示、数据分析、警报处理。