CN110671989A - 一种基于桥梁顶升智能双位移传感器的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于桥梁顶升智能双位移传感器的控制系统，包括：控制主机和设置在桥梁顶升装置一侧的多个监控站点；控制主机包括：控制模块、监控模块、警报单元，监控模块测量位移传感器的数值差，控制模块对输入的数值差进行运算处理并向警报单元发出执行命令；监控站点包括设置在顶升装置一侧的双位移传感器，连接双位移传感器和控制主机的数字链路，以及设置在数字链路中的变送器。本发明能够利用两种不同工作原理的传感器通过软件系统计算二者行程差是否超过限值，实现智能自检功能；同时通过计算机软件可以实时对桥梁施工时的振动、位移进行监控，并及时向施工人员发生异常信号，维持稳定的施工安全系数。

Description

一种基于桥梁顶升智能双位移传感器的控制系统

技术领域

本发明属于桥梁施工监测领域，尤其是一种基于桥梁顶升智能双位移传感器的控制系统。

背景技术

梁体在抬高过程中，由于露天的工作环境，钢制材料在温度的作用下常常会因热胀冷缩发生伸缩形变，从而导致固定在梁体上的位移传感器、顶升装置和梁体之间产生相对的平滑，从而无法判断位移传感器是否处在正确的测量点，其次现有的位移传感器不具备自检功能，无法对其工作状态以及测量的数据做有效的断定，从而给顶升施工带来较大的安全隐患。

发明内容

发明目的：提供一种基于桥梁顶升智能双位移传感器的控制系统，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种基于桥梁顶升智能双位移传感器的控制系统，包括：

控制主机和设置在桥梁顶升装置一侧的多个监控站点；

所述控制主机包括：控制模块、监控模块、警报单元，所述监控模块测量位移传感器的数值差，所述控制模块对输入的数值差进行运算处理并向警报单元发出执行命令；

所述监控站点包括设置在顶升装置一侧的双位移传感器，连接双位移传感器和控制主机的数字链路，以及设置在数字链路中的变送器；所述警报单元包括设置在控制主机上的警报定位系统和无线连接警报定位系统的多个声光报警器。

在进一步的实施例中，每个监控站点均设置有太阳能充电装置，能够对传感器和声光警报器进行充电。

在进一步的实施例中，所述双位移传感器包括：主体，设置在主体本体上的防护外壳，固定连接在防护外壳内部的固定板，固定连接在防护外壳外部两侧的多个固定耳，以及设置在防护外壳内部且固定安装在固定板上的第一传感器和第二传感器；

所述主体的底部和顶部各开设有两个通孔，所述固定板上开设有两个通孔；

所述第一位移传感器为拉线式位移传感器；

所述第二位移传感器为磁致伸缩位移传感器，该第二位移传感器平行于第一位移传感器；

所述主体的底部开设的两个通孔为数据接口安插孔，顶部的两个通孔为传感器穿孔，所述固定板上开设有两个通孔为第一安装孔和第二安装孔，所述第一位移传感器和第二位移传感器固定穿插在第一安装孔和第二安装孔中且两端分别对应穿出数据接口安插孔和传感器穿孔。拉线式位移传感器具有结构紧凑、测量行程长、性能可靠的优点。磁致伸缩位移传感器；磁致伸缩位移传感器的活动磁环为确定位置的元件，不易受油渍、雨水、灰尘以及障碍物的影响；其次输出信号为绝对位移值，即使电源中断、重接，数据也不会丢失；可以用于重复检测，且检测精度高，使用寿命长。

在进一步的实施例中，所述第一位移传感器包括：第一位移传感器本体，连接第一位移传感器本体的钢丝绳，固定连接第一位移传感器本体的线缆，以及固定连接在线缆另一端的控制模块；所述控制模块的另一端对应数据接口安插孔。第一位移传感器在检测过程中可分别沿测量方向拉伸传感器拉线端，检查是否有卡动或异响，确保装置是否安装平稳。

在进一步的实施例中，所述第一位移传感器本体包括：固定设置在第一位移传感器本体顶部的导线柱，固定连接导线柱的拉线盒本体，固定安装在拉线盒本体一侧的卷簧，靠近主体内部且收容卷簧的卷簧盒，安装在拉线盒本体内部的缠绕轮，设置在缠绕轮一侧且固定连接拉线盒本体的连接法兰，以及螺接在连接法兰一侧的编码器，所述钢丝绳缠绕在缠绕轮上。

在进一步的实施例中，所述第二位移传感器包括：固定穿插在固定板上的电子仓，固定连接在电子仓一端的测杆，套接在测杆另一端的两个活动磁环，以及套接在测杆上且位于两个活动磁环中间的套管；所述两个活动磁环分别为第一活动磁环和第二活动磁环；所述套管的一端设置有连接装置；所述电子仓的底端连接有线缆，所述线缆连接控制模块。第二位移传感器利用磁致伸缩原理、通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位移，能够保证传感器在恶劣环境下进行精确的数据采集。

在进一步的实施例中，所述防护外壳的一侧设置有密封盖板，所述盖板的边缘开设有固定槽，所述固定槽的边缘设置有密封橡胶。能够保证在雨、雪或潮湿情况下防水。

在进一步的实施例中，所述第一位移传感器和所述第二位移传感器与防护外壳平行。

在进一步的实施例中，所述防护外壳为长方形，采用铁制材料制成，强度高，质量轻。

在进一步的实施例中，所述主体顶部的两个传感器穿孔分别为钢丝绳穿孔和套管穿孔，所述钢丝绳穿孔直径为2mm，所述套管穿孔直径为3mm。

在进一步的实施例中，工作步骤如下：

S1、多个监控站点上的双位移传感器安装时拉伸拉线端，检查是否安装合格；

S2、通过数据线与变送器连接，开启控制主机，同时沿测量方向拉伸双传感器的拉线端；

S3、拉线式位移传感器测量的数据和磁致伸缩位移传感器测量的数据通过数据线采集至控制系统监控模块；

S4、监控模块中设有预定限值，监控模块对两个传感器采集的数值进行计算，计算的行程差，与预定限值进行比对；

S5、超出预设限值时，监控模块向控制模块发出信号，控制模块控制警报单元开启声光警报器；所述预设限值为两个传感器中较低精度值；

S6、未超出预设限值时，监控模块显示正常，继续进行监控。

在进一步的实施例中，所述磁致伸缩位移传感器测量步骤为：

S7、确定测量点，唤醒电子仓中的控制模块，激励电子仓对磁致伸缩波导丝产生电流脉冲并分别向两个活动磁环发送电流脉冲，套管外产生一个圆周磁场，当该磁场和套在套管上作为位置变化的活动磁环产生的磁场相交时，由于磁致伸缩的作用，套管内会产生两个应变机械波脉冲信号，该机械波脉冲信号再以固定的速度返回电子仓被控制模块检测到；

S8、分别测出两个活动磁环返回的脉冲时间，进而精确测量点的位置；

S9、得出最接近的数值后与第一传感器的底精度值一并采集至计算机软件中进行差值计算。

有益效果： 本发明能够利用两种不同工作原理的传感器，同时测量同一段位移，输出高、低两种精度测量结果。通过软件系统计算二者行程差是否超过限值（传感器最低精度），判断其工作状态，实现智能自检功能；

其次，本发明通过无线传输和计算机软件可以实时对桥梁施工时的振动、位移进行监控，及时向施工人员发生异常信号，维持稳定的安全系数。

附图说明

图1是本发明双位移传感器控制系统的工作原理图。

图2是本发明桥梁顶升智能双位移传感器装置的立体图。

图3是本发明桥梁顶升智能双位移传感器装置的正视图。

图4是本发明主体的组装示意图。

图5是本发明第一位移传感器的分解图。

图6是本发明第二传感器结构示意图。

图7是本发明使用示意图。

图8是本发明与计算机软件的工作流程图。

附图标记为：主体1、防护外壳11、密封盖板12、固定板13、固定耳14、传感器穿孔15、第一安装孔16、数据接口安插孔17、拉线式位移传感器2、编码器21、连接法兰22、拉线盒本体23、缠绕轮24、卷簧25、卷簧盒26、钢丝绳27、导线柱28、磁致伸缩位移传感器3、电子仓31、测杆32、活动磁环33、套管34、固定螺母35、数据线36、连接件37、盖梁4、主梁5、顶升装置6。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

如图1所示的一种基于桥梁顶升智能双位移传感器的控制系统，包括：控制主机和监控站点；控制主机设在工地的设备间内，监控站点为多个设置在桥梁顶升装置6的一侧。

控制主机为计算机，包括：控制模块、监控模块和警报单元，监控模块对传感器采集来的数据进行处理，计算出测量位移传感器的数值差，控制模块根据输入的数值差进行工作状态自检，出现异常状况时并向警报单元发出警报命令；

监控站点包括：双位移传感器、数字链路和声光报警器；双位移传感器设置在顶升装置6的一侧，数字链路连接双位移传感器和控制主机，数字链路中的设有多个变送器；警报单元包括：警报定位系统和声光报警器；警报定位系统设在控制主机上，声光报警器为多个无线连接警报定位系统。每个监控站点均设置有太阳能充电装置，能够对传感器和声光警报器进行充电。

如图2至图6所示的双位移传感器包括：主体1、防护外壳11、固定板13、固定耳14、第一传感器和第二传感器；

防护外壳11固定连接在主体1本体上，固定板13固定连接在防护外壳11的内部，固定耳14为多个且固定耳14固定连接在防护外壳11外部的两侧，第一传感器和第二传感器内设在防护外壳11内部且第一传感器和第二传感器固定安装在固定板13上。

第一位移传感器为拉线式位移传感器2；第二位移传感器为磁致伸缩位移传感器3，该第二位移传感器平行于第一位移传感器。

主体1的底部开设的两个通孔为数据接口安插孔17，顶部的两个通孔为传感器穿孔15，固定板13上开设有两个通孔为第一安装孔16和第二安装孔，第一位移传感器和第二位移传感器固定穿插在第一安装孔16和第二安装孔中且两端分别对应穿出数据接口安插孔17和传感器穿孔15。拉线式位移传感器2具有结构紧凑、测量行程长、性能可靠的优点。磁致伸缩位移传感器3；磁致伸缩位移传感器3的活动磁环33为确定位置的元件，不易受油渍、雨水、灰尘以及障碍物的影响；其次输出信号为绝对位移值，即使电源中断、重接，数据也不会丢失；可以用于重复检测，且检测精度高，使用寿命长。

第一位移传感器包括：编码器21、连接法兰22、拉线盒本体23、缠绕轮24、卷簧25、卷簧盒26、钢丝绳27和导线柱28。导线柱28固定设置在第一位移传感器本体的顶部，拉线盒本体23固定连接导线柱28的底部，卷簧25固定安装在拉线盒本体23的一侧，卷簧盒26靠近主体1内部且收容卷簧25，缠绕轮24安装在拉线盒本体23的内部，连接法兰22设置在缠绕轮24一侧且固定连接拉线盒本体23，编码器21螺接在连接法兰22的一侧，钢丝绳27缠绕在缠绕轮24上且通过导线柱28穿出第一位移传感器本体，第一位移传感器本体底部固定连接有线缆，通过线缆连接控制模块，对应数据接口安插孔17，拉线式位移传感器2具有结构紧凑、测量行程长、性能可靠的优点。在检测过程中可分别沿测量方向拉伸传感器拉线端，检查是否有卡动或异响，确保装置是否安装平稳。

第二位移传感器包括：电子仓31、测杆32、活动磁环33、套管34、固定螺母35、数据线36和连接件37。电子仓31固定穿插在固定板13上的，测杆32固定连接在电子仓31的一端，活动磁环33套接在测杆32的另一端，套管34套接在测杆32上且位于活动磁环33的一侧；套管34的一端设置有连接装置。电子仓31的底端连接有线缆，线缆连接控制模块，利用磁致伸缩原理、通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位移，能够保证传感器在恶劣环境下进行精确的数据采集。

防护外壳11的一侧设置有密封盖板12，盖板的边缘开设有固定槽（未图示），固定槽的边缘设置有密封橡胶。能够保证在雨、雪或潮湿情况下防水。

第一位移传感器和第二位移传感器与防护外壳11平行。使得两个传感器的测量方向平行。

防护外壳11为长方形，采用铁制材料制成，强度高，质量轻。

主体1顶部的两个传感器穿孔15分别为钢丝绳27穿孔和套管34穿孔，钢丝绳27穿孔直径为2mm，套管34穿孔直径为3mm。

如图7所示将传感器沿划线标定位置布置在盖梁4上，测量顶升装置6的角度、位置是否偏移。使用钢钉通过外壳上固定耳14固定。主梁5上的位移测量点位置钉入钢钉，钢丝绳27缠绕打结于此钢钉，固定传感器拉线端。检查装置是否存在晃动。插上数据线36，接入系统。

如图8所示本发明的工作流程图，工作步骤如下：

S1、多个监控站点上的双位移传感器安装时拉伸拉线端，检查是否安装合格；

S2、通过数据线36与变送器连接，开启控制主机，同时沿测量方向拉伸双传感器的拉线端；

S3、拉线式位移传感器2测量的数据和磁致伸缩位移传感器3测量的数据通过数据线36采集至控制系统监控模块；

S4、监控模块中设有预定限值，监控模块对两个传感器采集的数值进行计算，计算的行程差，与预定限值进行比对；

S5、超出预设限值时，监控模块向控制模块发出信号，控制模块控制警报单元开启声光警报器；预设限值为两个传感器中较低精度值；

S6、未超出预设限值时，监控模块显示正常，继续进行监控。

在进一步的实施例中，磁致伸缩位移传感器3测量步骤为：

S7、确定测量点，唤醒电子仓31中的控制模块，激励电子仓31对磁致伸缩波导丝产生电流脉冲并分别向两个活动磁环33发送电流脉冲，套管34外产生一个圆周磁场，当该磁场和套在套管34上作为位置变化的活动磁环33产生的磁场相交时，由于磁致伸缩的作用，套管34内会产生两个应变机械波脉冲信号，该机械波脉冲信号再以固定的速度返回电子仓31被控制模块检测到；

S8、分别测出两个活动磁环33返回的脉冲时间，进而精确测量点的位置；

S9、得出最接近的数值后与第一传感器的底精度值一并采集至计算机软件中进行差值计算。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于桥梁顶升智能双位移传感器的控制系统，其特征在于，包括：

控制主机和设置在桥梁顶升装置一侧的多个监控站点；

所述控制主机包括：控制模块、监控模块、警报单元，所述监控模块测量位移传感器的数值差，所述控制模块对输入的数值差进行运算处理并向警报单元发出执行命令；

所述监控站点包括设置在顶升装置一侧的双位移传感器，连接双位移传感器和控制主机的数字链路，以及设置在数字链路中的变送器；所述警报单元包括设置在控制主机上的警报定位系统和无线连接警报定位系统的多个声光报警器。

2.根据权利要求1所述的一种基于桥梁顶升智能双位移传感器的控制系统，其特征在于，所述双位移传感器包括：主体，设置在主体本体上的防护外壳，固定连接在防护外壳内部的固定板，固定连接在防护外壳外部两侧的多个固定耳，以及设置在防护外壳内部且固定安装在固定板上的第一传感器和第二传感器；

所述主体的底部和顶部各开设有两个通孔，所述固定板上开设有两个通孔；

所述第一位移传感器为拉线式位移传感器；

所述第二位移传感器为磁致伸缩位移传感器，该第二位移传感器平行于第一位移传感器；

所述主体的底部开设的两个通孔为数据接口安插孔，顶部的两个通孔为传感器穿孔，所述固定板上开设有两个通孔为第一安装孔和第二安装孔，所述第一位移传感器和第二位移传感器固定穿插在第一安装孔和第二安装孔中且两端分别对应穿出数据接口安插孔和传感器穿孔。

3.根据权利要求2所述的一种基于桥梁顶升智能双位移传感器的控制系统，其特征在于，所述第一位移传感器包括：第一位移传感器本体，连接第一位移传感器本体的钢丝绳，固定连接第一位移传感器本体的线缆，以及固定连接在线缆另一端的控制模块；所述控制模块的另一端对应数据接口安插孔。

4.根据权利要求3所述的一种桥梁顶升智能双位移传感器装置，其特征在于，所述第一位移传感器本体包括：固定设置在第一位移传感器本体顶部的导线柱，固定连接导线柱的拉线盒本体，固定安装在拉线盒本体一侧的卷簧，靠近主体内部且收容卷簧的卷簧盒，安装在拉线盒本体内部的缠绕轮，设置在缠绕轮一侧且固定连接拉线盒本体的连接法兰，以及螺接在连接法兰一侧的编码器，所述钢丝绳缠绕在缠绕轮上。

5.根据权利要求1所述的一种桥梁顶升智能双位移传感器装置，其特征在于，所述第二位移传感器包括：固定穿插在固定板上的电子仓，固定连接在电子仓一端的测杆，套接在测杆另一端的两个活动磁环，以及套接在测杆上且位于两个活动磁环中间的套管；所述两个活动磁环分别为第一活动磁环和第二活动磁环；所述套管的一端设置有连接装置；所述电子仓的底端连接有线缆，所述线缆连接控制模块。

6.根据权利要求2所述的一种基于桥梁顶升智能双位移传感器的控制系统，其特征在于，所述防护外壳的一侧设置有密封盖板，所述盖板的边缘开设有固定槽，所述固定槽的边缘设置有密封橡胶。

7.一种基于桥梁顶升智能双位移传感器的控制系方法，其特征在于，工作步骤如下：

S1、多个监控站点上的双位移传感器安装时拉伸拉线端，检查是否安装合格；

S2、通过数据线与变送器连接，开启控制主机，同时沿测量方向拉伸双传感器的拉线端；

S3、拉线式位移传感器测量的数据和磁致伸缩位移传感器测量的数据通过数据线采集至控制系统监控模块；

S4、监控模块中设有预定限值，监控模块对两个传感器采集的数值进行计算，计算的行程差，与预定限值进行比对；

S5、超出预设限值时，监控模块向控制模块发出信号，控制模块控制警报单元开启声光警报器；所述预设限值为两个传感器中较低精度值；

S6、未超出预设限值时，监控模块显示正常，继续进行监控。

8.根据权利要求7所述的基于桥梁顶升智能双位移传感器的控制系方法，其特征在于，所述磁致伸缩位移传感器测量步骤为

S7、确定测量点，唤醒电子仓中的控制模块，激励电子仓对磁致伸缩波导丝产生电流脉冲并分别向两个活动磁环发送电流脉冲，套管外产生一个圆周磁场，当该磁场和套在套管上作为位置变化的活动磁环产生的磁场相交时，由于磁致伸缩的作用，套管内会产生两个应变机械波脉冲信号，该机械波脉冲信号再以固定的速度返回电子仓被控制模块检测到；

S8、分别测出两个活动磁环返回的脉冲时间，进而精确测量点的位置；

S9、得出最接近的数值后与第一传感器的底精度值一并采集至计算机软件中进行差值计算。

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