CN109708797A - 一种适用于海洋工程试验的实时应力采集和远程监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种适用于海洋工程试验的实时应力采集和远程监测系统，涉及适用于海洋工程试验的应力采集及监测技术领域，包括服务器端和客户端；所述服务器端包括应力采集器、锂电池、信号放大器、采集卡、工控机；所述客户端包括无线路由器、计算机，所述应力采集器固定在被测结构物上，所述信号放大器连接所述应力采集器和所述采集卡，所述采集卡将电量模拟信号转换成数字信号，所述工控机的一端连接所述采集卡，另一端通过所述无线路由器构建的无线局域网与所述计算机相连。本发明实现了对海洋工程试验过程中应力采集和数据接收的无线传输和分离式多端同步实时显示。

Description

一种适用于海洋工程试验的实时应力采集和远程监测系统

技术领域

本发明涉及海洋工程试验的应力采集及监测领域，尤其涉及一种适用于海洋工程试验的实时应力采集和远程监测系统。

背景技术

应力采集和监测在诸多工程技术领域都有着迫切的需求，如航空航天领域、船舶与海洋工程领域、石油天然气钻采领域、大型钢结构安装施工等。通过应力采集可以监测结构物的受力，以衡量结构物是否达到屈曲强度，或者监测结构物的应力疲劳性能，从而进一步评估结构的安全性能。如果缺少必要的监测工具或手段，当结构物的应力达到屈曲强度而没有被及时发现时，结构物可能发生屈曲破坏等事故，而一旦发生此类事故其带来的生命财产损失将会非常严重。

传统的应力采集方式是通过有线电缆传输信号，受线缆布置的限制，监测系统只能位于施工的结构物附近，这给监测人员的安全带来了巨大的威胁；同时，由于信号采用有线方式传输，传统的应力采集系统对于分离式结构物或系统的应用受到了极大的限制。

为摆脱传统应力采集方式受线缆布置限制和针对分离式系统应力采集无效的弊端，这就需要一种能够摆脱线缆布置限制和能够应用于分离式结构物或系统的新型应力采集和远程监测系统。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种适用于海洋工程领域的实时应力采集和远程监测的系统，能够摆脱线缆布置限制和能够应用于分离式结构物或系统，实现对海洋工程试验中结构物的应力采集、信号无线传输、多客户端同步实时监测等功能，准确测量并实时显示结构物所受应力，实现对海洋工程试验的安全管控，更重要的是为实际海洋工程提供数据参考，预报实际结构物受力情况。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何避免传统应力采集方式信号的传输受到线缆布置的限制，监测系统不能离施工的结构物太远，无法满足分离式结构物和系统的需求。

为实现上述目的，本发明提供了一种适用于海洋工程试验的实时应力采集和远程监测系统，包括服务器端和客户端；所述服务器端包括应力采集器、锂电池、信号放大器、采集卡、工控机；所述客户端包括无线路由器、计算机，所述应力采集器固定在被测结构物上，所述信号放大器连接所述应力采集器和所述采集卡，所述采集卡将电量模拟信号转换成数字信号，所述工控机的一端连接所述采集卡，另一端通过所述无线路由器构建的无线局域网与所述计算机相连。

进一步地，所述应力采集器为单自由度的拉压传感器或六自由度应变式传感器。

进一步地，所述信号放大器具有多个独立通道，能分别放大不同所述应力采集器反馈的信号，且各所述通道的放大倍数互相独立。

进一步地，其特征在于，所述采集卡具有多个独立通道，所述多个独立通道同时转换所述模拟信号。

进一步地，多台所述客户端的所述计算机能够同步访问所述服务器端。

进一步地，所述客户端还能够对所述工控机通过所述无线路由传送的数据进行可视化处理。

进一步地，所述无线路由器构建的无线局域网是基于TCP/IP socket协议的。

进一步地，所述锂电池具有充电接口。

进一步地，所述锂电池为所述信号放大器提供直流电。

进一步地，所述直流电的电压为12V。

本发明提供的一种适用于海洋工程试验的实时应力采集和远程监测系统，对结构物的应力能够实时采集并通过无线网络传输给多个客户端，实现了采集与接收分离式操作，克服了线缆传输受限制的弊端，解决了监测系统必须靠近离结构物的问题，满足了分离式结构物和系统的需求。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的实时应力采集和远程监测系统示意图。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1所示是本发明一种较佳实施例的适用于海洋工程试验的实时应力采集和远程监测系统，包括服务器端和客户端，服务器端包括应力采集器、锂电池、信号放大器、采集卡和工控机；客户端包括无线路由器、计算机。应力采集器固定在结构物上，信号放大器连接应力采集器和采集卡，采集卡对信号放大器的放大的模拟信号进行AD转换，工控机的一端与采集卡相连，另一端通过无线路由器构建的无线局域网与客户端的计算机相连。

应力采集器为将载荷转换为电量信号的装置，包括应变片和电桥，其工作原理为：当应变片因受力产生形变时，电桥内的电路将测量应变片的电阻变化情况，并将应变信号转换为电信号。应力采集器可同时在待测结构物的不同位置布置多个，并同时测量不同部位的应力。优选地，应力采集器选用单自由度的拉压传感器、六自由度应变式传感器。

信号放大器在使用前进行标定，信号放大器具有多个独立通道，在测量时其不同通道接收不同应力采集器的模拟电信号，并能分别将该信号放大，同时每个通道能够将信号单独进行放大，并将放大后的电信号传输给采集卡。

锂电池在工作时间内为信号放大器持续提供12V直流电。锂电池留有充电接口，可以在锂电池不对外放电阶段进行充电。当工作结束后，可以更换锂电池或对锂电池进行充电。

采集卡具有多个独立通道，多个独立通道可同时转换模拟电信号。当采集卡接收到信号放大器的模拟电信号后，可进行模数转换，将每个通道的模拟电信号转换为数字信号，再传输给工控机。

工控机作为服务器端处理和传输数据的重要设备，一是接收并处理采集卡传输的数字信号；二是与无线路由器组建无线局域网，通过无线传输处理后的应力数据。为满足工作时间内工控机稳定的工作，优选地，工控机配置直流电源，如锂电池。

计算机通过无线路由器构建的无线局域网访问服务器端的工控机，实时获取应力信号，并将该应力信号在计算机界面上进行可视化实时显示。

为便于为不同工作岗位技术人员提供数据参考，指导下一步的工作，允许多台客户端的计算机同步访问服务器端，实现多端同步实时监测应力数据。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种适用于海洋工程试验的实时应力采集和远程监测系统，其特征在于，包括服务器端和客户端；所述服务器端包括应力采集器、锂电池、信号放大器、采集卡、工控机；所述客户端包括无线路由器、计算机，所述应力采集器固定在被测结构物上，所述信号放大器连接所述应力采集器和所述采集卡，所述采集卡将电量模拟信号转换成数字信号，所述工控机的一端连接所述采集卡，另一端通过所述无线路由器构建的无线局域网与所述计算机相连。

2.如权利要求1所述的适用于海洋工程试验的实时应力采集和远程监测系统，其特征在于，所述应力采集器为单自由度的拉压传感器或六自由度应变式传感器。

3.如权利要求1所述的适用于海洋工程试验的实时应力采集和远程监测系统，其特征在于，所述信号放大器具有多个独立通道，能分别放大不同所述应力采集器反馈的信号，且各所述通道的放大倍数互相独立。

4.如权利要求1所述的适用于海洋工程试验的实时应力采集和远程监测系统，其特征在于，所述采集卡具有多个独立通道，所述多个独立通道同时转换所述模拟信号。

5.如权利要求1所述的适用于海洋工程试验的实时应力采集和远程监测系统，其特征在于，多台所述客户端的所述计算机能够同步访问所述服务器端。

6.如权利要求1所述的适用于海洋工程试验的实时应力采集和远程监测系统，其特征在于，所述客户端还能够对所述工控机通过所述无线路由传送的数据进行可视化处理。

7.如权利要求1所述的适用于海洋工程试验的实时应力采集和远程监测系统，其特征在于，所述无线路由器构建的无线局域网是基于TCP/IP socket协议的。

8.如权利要求1所述的适用于海洋工程试验的实时应力采集和远程监测系统，其特征在于，所述锂电池具有充电接口。

9.如权利要求1所述的适用于海洋工程试验的实时应力采集和远程监测系统，其特征在于，所述锂电池为所述信号放大器提供直流电。

10.如权利要求9所述的适用于海洋工程试验的实时应力采集和远程监测系统，其特征在于，所述直流电的电压为12V。