CN110820389B - 一种根据应力监测预警结构物破坏的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种根据应力监测预警结构物破坏的装置，包括移动终端、数据处理器、网衣，网衣顶部连接有顶框架，网衣底部设有底框架，底框架底面与顶框架的外围下边缘连接有缆绳，缆绳由多股编织而成，且缆绳内部编织有光纤，光纤底端折弯处套设有保护壳，保护壳包括顶盖，顶盖通过螺纹与壳体连接，顶盖顶部对称设有防磨损密封圈，壳体内部纵向设有至少个固定轴，每个固定轴外部套有转轴，壳体内壁粘附有橡胶层。该装置通过海浪、海流对缆绳的冲击来实时监测缆绳的张力，通过监测所获得的数据对缆绳受到的张力做出决策，避免缆绳受力超过其承载能力而导致断裂造成的经济损失。

Description

一种根据应力监测预警结构物破坏的装置

技术领域

本发明属于监测预警技术领域，具体涉及一种根据应力监测预警结构物破坏的装置。

背景技术

缆绳是海洋养殖工程及各种工程施工中必不可少的受力元件和安全保障，缆绳的受力情况会极大的影响人生安全、养殖安全及养殖效益，因此，监测缆绳的张力显得尤为重要。

目前，对管道或者缆绳的形变监测局限于微小形变，多使用电阻式或者电容式装置进行定点测量。这种测量系统体积大，所以对监测对象的结构影响也大，同时对于大变形的测量精度无法满足定位要求。同时，水下机器人的定位系统都是基于声学的，这种系统操作复杂，而且存在更新速率慢，对海岸噪音干扰的鲁棒性差，自主性差等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种根据应力监测预警结构物破坏的装置，该装置通过海浪、海流对缆绳的冲击来实时监测缆绳的张力，通过监测所获得的数据对缆绳受到的张力做出决策，避免缆绳受力超过其承载能力而导致断裂造成的经济损失。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种根据应力监测预警结构物破坏的装置，包括移动终端、数据处理器、网衣，网衣顶部连接有顶框架，网衣底部设有底框架，底框架底面与顶框架的外围下边缘连接有缆绳，缆绳由多股编织而成，且缆绳内部编织有光纤，光纤底端折弯处套设有保护壳，保护壳包括顶盖，顶盖通过螺纹与壳体连接，顶盖顶部对称设有防磨损密封圈，壳体内部纵向设有至少个固定轴，每个固定轴外部套有转轴，壳体内壁粘附有橡胶层。本发明的缆绳内部编制有光纤，光纤延伸至缆绳末端再通过保护壳折回，能使光纤形成有效的回路，防止折断或出现无法传到光线，顶盖通过螺纹与壳体连接，光纤穿过顶盖插入壳体内部，光纤与顶盖接触部位设有防磨损密封圈，一方面可防止水海水灌入壳体内部影响光纤的使用，另一方避免了光纤在该部位容易断裂的问题，在壳体内部的光纤需绕过壳体底部设置的转轴，该转轴能对光纤起到定位与导向的作用，不会使光纤回缩至缆绳内部，壳体中部与顶部的转轴同样起到导向作用，可避免光纤在壳体内部出现绕弯的现象，壳体内壁设置的橡胶层对光纤起到进一步的保护作用，在波浪、海流的推动下缆绳内部的光纤可以精确测量出缆绳的张力变化，假设张力值大于预设值则缆绳需要更换或加固，避免缆绳受到的张力上时间超过其本身所承载能力而导致断裂，同时还可在不影响缆绳功能与强度的前提情况下有效的测量出缆绳的张力变化，保证了装置的可靠性。

优选的，缆绳内的光纤通过无线信号与数据处理器相连，输出处理器通过导线连接移动终端，移动终端为可显示数据的设备。光纤测量数据点测量的数据通过无线信号将初始数据传递至数据处理器，数据处理器对接收的数据进行储存并分析，分析结果会通过移动终端进行显示，以便于工作人员作出正确的决策。

优选的，缆绳至少设有4-6条，缆绳的末端连接锚体，每两根缆绳共同连接于同一个锚体。成对的缆绳连接于锚体上，从而能使网箱相对稳定的浮于水中，进而使网衣内侧的养殖容量较为稳定，并且能减轻侧面的网衣尤其是牵引缆绳的张力，防止整个网箱由于强波浪作用而损毁，本发明具结构坚固、换网便捷、空间状态稳定、抗风浪效果好、起捕鱼方便的优点。

优选的，顶框架顶部外边缘环布有若干弹力绳，弹力绳的一端与顶框架活动连接，弹力绳的另一端固连顶网。在正常情况下，顶框架顶部的顶网会通过弹力绳的拉力盖设于顶框架顶部形成封闭，该设置一方面可防止养殖的水产逃离养殖网衣，另一方面可在网箱下沉至水面以下时起到保护作用，提高了网箱的实用性。

优选的，网衣呈圆锥形，且网衣与底框架连接处的夹角为75°，底框架底面连接有牵引绳，牵引绳上竖直排列有若干重块。普通的网箱为圆形结构，其在恶劣天气下会造成结构不稳定、抗流差等弊端，该网箱设置为圆锥形，其底面的夹角在该范围内可对海浪起到分流作用，减小了波流对网衣的冲击，有效的提高抗流性能，同时网衣底部连接的重块，固定了网衣的水中的位置，不会因为风浪过大导致网衣的位移，进一步提高了网衣的安全性能。

优选的，网衣边缘处设有浮力组件，浮力组件包括若干个气囊，气囊内部设有铅块，每个气囊之间连接有气管，气管的上端与顶框架绕接。浮力组件对网衣起到辅助作用，网衣沉于水中后整体重量会发生变化，可向浮力组件中的气囊内通气，使每个气囊都处于膨胀状态，此时，整个网衣会带有少量浮力，可有效的减小缆绳所受到的张力，避免缆绳张力过大导致的断裂，确保了缆绳的使用寿命。

一种根据应力监测预警结构物破坏的方法，监测预警方法包括以下步骤；

第一步：通过海流、波浪对网衣底部的缆绳进行冲击，缆绳内部的光纤对缆绳张力的原始数据进行监测；

第二步：光纤将监测所得的原始数据通过无线传输的方式发送至数据处理器进行进一步处理；

第三步：数据处理器将处理结果传输至移动终端；

第四步：操作人员对所输出的张力值进行分析、评判，是否超过缆绳的承载力。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的缆绳内部编制有光纤，光纤底部设有保护壳，保护壳可防止光纤圆弧过渡时出现折角，光纤就会出现白色导致光不能穿透的永久性损坏，在波浪、海流的推动下缆绳内部的光纤可以精确测量出缆绳的张力变化，假设张力值大于预设值则缆绳需要更换或加固，避免缆绳受到的张力上时间超过其本身所承载能力而导致断裂，同时还可在不影响缆绳功能与强度的前提情况下有效的测量出缆绳的张力变化，保证了装置的可靠性。

本发明采用了上述技术方案提供的一种根据应力监测预警结构物破坏的装置，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。

附图说明

图1为本发明一种根据应力监测预警结构物破坏的装置的主视图；

图2为本发明缆绳的内部结构示意图；

图3为本发明保护壳的内部结构示意图；

图4为本发明浮力组件的结构示意图；

图5为本发明工作流程图；

图6为本发明缆绳的张力测试图。

附图标记说明：1移动终端；2数据处理器；3网衣；4顶框架；5顶网；6弹力绳；7底框架；8缆绳；9锚体；10牵引绳；11重块；12光纤；13保护壳；131壳体；132顶盖；133防磨损密封圈；134固定轴；135转轴；136橡胶层；14浮力组件；141铅块；142气管；143气囊。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步详细描述：

实施例1：

如图1-6所示，一种根据应力监测预警结构物破坏的装置，包括移动终端1、数据处理器2、网衣3，网衣1顶部连接有顶框架4，网衣1底部设有底框架7，底框架7底面与顶框架4的外围下边缘连接有缆绳8，缆绳8由多股编织而成，且缆绳8内部编织有光纤12，光纤12底端折弯处套设有保护壳13，保护壳13包括顶盖132，顶盖132通过螺纹与壳体131连接，顶盖132顶部对称设有防磨损密封圈133，壳体131内部纵向设有至少3个固定轴134，每个固定轴134外部套有转轴135，壳体131内壁粘附有橡胶层136。本发明的缆绳内部编制有光纤，光纤延伸至缆绳末端再通过保护壳折回，能使光纤形成有效的回路，防止折断或出现无法传到光线，顶盖通过螺纹与壳体连接，光纤穿过顶盖插入壳体内部，光纤与顶盖接触部位设有防磨损密封圈，一方面可防止水海水灌入壳体内部影响光纤的使用，另一方避免了光纤在该部位容易断裂的问题，在壳体内部的光纤需绕过壳体底部设置的转轴，该转轴能对光纤起到定位与导向的作用，不会使光纤回缩至缆绳内部，壳体中部与顶部的转轴同样起到导向作用，可避免光纤在壳体内部出现绕弯的现象，壳体内壁设置的橡胶层对光纤起到进一步的保护作用，在波浪、海流的推动下缆绳内部的光纤可以精确测量出缆绳的张力变化，假设张力值大于预设值则缆绳需要更换或加固，避免缆绳受到的张力上时间超过其本身所承载能力而导致断裂，同时还可在不影响缆绳功能与强度的前提情况下有效的测量出缆绳的张力变化，保证了装置的可靠性。

缆绳8内的光纤12通过无线信号与数据处理器2相连，输出处理器2通过导线连接移动终端1，移动终端1为可显示数据的设备。光纤测量数据点测量的数据通过无线信号将初始数据传递至数据处理器，数据处理器对接收的数据进行储存并分析，分析结果会通过移动终端进行显示，以便于工作人员作出正确的决策。

缆绳8至少设有4-6条，缆绳8的末端连接锚体9，每两根缆绳8共同连接于同一个锚体9。成对的缆绳连接于锚体上，从而能使网箱相对稳定的浮于水中，进而使网衣内侧的养殖容量较为稳定，并且能减轻侧面的网衣尤其是牵引缆绳的张力，防止整个网箱由于强波浪作用而损毁，本发明具结构坚固、换网便捷、空间状态稳定、抗风浪效果好、起捕鱼方便的优点。

顶框架4顶部外边缘环布有若干弹力绳6，弹力绳6的一端与顶框架4活动连接，弹力绳6的另一端固连顶网5。在正常情况下，顶框架顶部的顶网会通过弹力绳的拉力盖设于顶框架顶部形成封闭，该设置一方面可防止养殖的水产逃离养殖网衣，另一方面可在网箱下沉至水面以下时起到保护作用，提高了网箱的实用性。

网衣3呈圆锥形，且网衣3与底框架7连接处的夹角为75°-80°，底框架7底面连接有牵引绳10，牵引绳10上竖直排列有若干重块11。普通的网箱为圆形结构，其在恶劣天气下会造成结构不稳定、抗流差等弊端，该网箱设置为圆锥形，其底面的夹角在该范围内可对海浪起到分流作用，减小了波流对网衣的冲击，有效的提高抗流性能，同时网衣底部连接的重块，固定了网衣的水中的位置，不会因为风浪过大导致网衣的位移，进一步提高了网衣的安全性能。

网衣3边缘处设有浮力组件14，浮力组件14包括若干个气囊143，气囊143内部设有铅块141，每个气囊143之间连接有气管142，气管142的上端与顶框架4绕接。浮力组件对网衣起到辅助作用，网衣沉于水中后整体重量会发生变化，可向浮力组件中的气囊内通气，使每个气囊都处于膨胀状态，此时，整个网衣会带有少量浮力，可有效的减小缆绳所受到的张力，避免缆绳张力过大导致的断裂，确保了缆绳的使用寿命。

一种根据应力监测预警结构物破坏的方法，监测预警方法包括以下步骤；

第一步：通过海流、波浪对网衣1底部的缆绳8进行冲击，缆绳8内部的光纤12对缆绳8张力的原始数据进行监测；

第二步：光纤12将监测所得的原始数据通过无线传输的方式发送至数据处理器2进行进一步处理；

第三步：数据处理器2将处理结果传输至移动终端1；

第四步：操作人员对所输出的张力值进行分析、评判，是否超过缆绳8的承载力。

实施例2：

如图1-6所示，该装置的工作流程如图5所示：在网衣1下端边缘处及顶框架4的边缘处连接缆绳8，再将缆绳8系于锚体9上，通过海浪、波流对网衣1底部的缆绳8进行冲击，每条缆绳8内部的光纤12都会对缆绳8每次所受到的张力进行检查，并将监测所得的原始数据通过无线信号的传送方式发送至数据数据处理器2，数据处理器2对原始数据进行分析、技术，进而将处理后的数据在传送至移动终端1进行显示，操作人员对所输出的张力值进行分析、评判，是否超过缆绳8的承载力。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种根据应力监测预警结构物破坏的装置，包括移动终端（1）、数据处理器（2）、网衣（3），其特征在于：所述网衣（3）顶部连接有顶框架（4），所述网衣（3）底部设有底框架（7），所述底框架（7）底面与顶框架（4）的外围下边缘连接有缆绳（8），所述缆绳（8）由多股编织而成，且缆绳（8）内部编织有光纤（12），所述光纤（12）底端折弯处套设有保护壳（13），所述保护壳（13）包括顶盖（132），所述顶盖（132）通过螺纹与壳体（131）连接，所述顶盖（132）顶部对称设有防磨损密封圈（133），所述壳体（131）内部纵向设有至少3个固定轴（134），每个所述固定轴（134）外部套有转轴（135），所述壳体（131）内壁粘附有橡胶层（136）。

2.根据权利要求1所述的一种根据应力监测预警结构物破坏的装置，其特征在于：所述缆绳（8）内的光纤（12）通过无线信号与数据处理器（2）相连，所述数据处理器（2）通过导线连接移动终端（1），所述移动终端（1）为可显示数据的设备。

3.根据权利要求1所述的一种根据应力监测预警结构物破坏的装置，其特征在于：所述顶框架（4）顶部外边缘环布有若干弹力绳（6），所述弹力绳（6）的一端与顶框架（4）活动连接，所述弹力绳（6）的另一端固连顶网（5）。

4.根据权利要求1所述的一种根据应力监测预警结构物破坏的装置，其特征在于：所述网衣（3）呈圆锥形，且网衣（3）与底框架（7）连接处的夹角为75°-80°，所述底框架（7）底面连接有牵引绳（10），所述牵引绳（10）上竖直排列有若干重块（11）。

5.根据权利要求1所述的一种根据应力监测预警结构物破坏的装置，其特征在于：所述缆绳（8）至少设有4-6条，所述缆绳（8）的末端连接锚体（9），每两根缆绳（8）共同连接于同一个锚体（9）。

6.根据权利要求1所述的一种根据应力监测预警结构物破坏的装置，其特征在于：所述网衣（3）边缘处设有浮力组件（14），所述浮力组件（14）包括若干个气囊（143），所述气囊（143）内部设有铅块（141），每个所述气囊（143）之间连接有气管（142），所述气管（142）的上端与顶框架（4）绕接。

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