CN112014056A

CN112014056A - 一种三维冲击记录仪及其使用方法

Info

Publication number: CN112014056A
Application number: CN202010995416.7A
Authority: CN
Inventors: 杨波
Original assignee: Nanjing Tuosheng Technology Co ltd
Current assignee: Nanjing Tuosheng Technology Co ltd
Priority date: 2020-09-21
Filing date: 2020-09-21
Publication date: 2020-12-01

Abstract

本发明公开一种三维冲击记录仪，包括加速度传感器模块、实时时钟模块、存储器模块、中央处理器、数据导出模块、电源模块、现场打印模块、状态指示模块和人机交互模块，所述加速度传感器模块内设FIFO缓冲区。本发明系统具有低功耗、防篡改数据、防止冲击记录仪合盖密封失误所带来的数据过大问题，避免发生数据超标等特点；状态指示LED带有预警、警告功能，可以提示运输人员注意安全运输，避免被监控设备发生损坏，降低运输成本，智能化的记录间隔，可以延长记录时间，避免由于记录时间不够导致数据无法记录，影响设备交付。

Description

一种三维冲击记录仪及其使用方法

技术领域

本发明属于测振技术领域，具体涉及一种三维冲击记录仪及其使用方法。

背景技术

三维冲击记录仪又叫三维冲撞记录仪，是一种用于大型特种设备(如电力变压器)运输途中对大型特种设备所受的外界冲击的监测记录装置。该三维冲击记录仪所记录的冲击数据，是作为特种设备交付时评估其是否受到外界冲击而损坏的数据依据。

目前市面上的三维冲击记录仪分为两种：一种是纯机械式的记录仪，即对冲击的采样记录过程由纯机械摆臂的结构构成，由XYZ三个方向上的自由运动摆臂，在受力时在记录纸上画出力的轨迹图，从而得出冲击值的大小。另一种是电子式的记录仪，由传感器、中央处理器、存储器、实时时钟、液晶显示器、电源模块等部件组成，传感器能将冲击加速度信号转换成电信号，中央处理器对该信号进行实时接收，并将冲击加速度数据保存在存储器上。

由于电子式的三维冲击记录仪具有操作简单、冲击采样率高、数据持久性强、现场数据导出方便等特点，已广泛应用于大型特种设备的运输监控领域。

随着电子信息行业的发展，零部件功耗逐步降低，功能简单的老式的电子式冲击记录仪凸显出可记录时间短，需要人为调整记录间隔以延长记录周期的缺陷。

另外，由于运输途中存在人为误操作风险以及篡改数据的风险，可能会导致特种设备存在运输受损的隐患。

发明内容

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种精准度高可有效避免人为失误导致的检测失真问题的三维冲击记录仪及其使用方法。

技术方案：本发明所述一种三维冲击记录仪，包括加速度传感器模块、实时时钟模块、存储器模块、中央处理器、数据导出模块、电源模块、现场打印模块、状态指示模块和人机交互模块，所述加速度传感器模块内设FIFO缓冲区，所述加速度传感器模块、实时时钟模块、存储器模块、数据导出模块、电源模块、现场打印模块、状态指示模块以及人机交互模块均与中央处理器连接，所述中央处理器控制加速度传感器模块、实时时钟模块、存储器模块、中央处理器、数据导出模块、电源模块、现场打印模块、状态指示模块和人机交互模块运行，进入冲击记录模式；

所述加速度传感器模块采集实时数据并将其保存到FIFO缓冲区，当缓冲区的数据达到设定的界限，则唤醒中央处理器进行数据接收；

所述中央处理器接收来自加速度传感器模块的数据进行滤波处理，滤波处理后取本次数据的X、Y、Z各轴的最大值，并持续滤波采取数据，在设定周期达到后，通过比较取得记录周期内X、Y、Z各轴的最大值，然后唤醒实时时钟模块以及存储器模块；

所述实时时钟模块中获取当前系统的时间，连同周期内X、Y、Z各轴的最大值作为一组记录数据，保存到存储器模块中；

所述状态指示模块包括状态指示LED灯，当中央处理器周期内获取的X、Y、Z各轴的最大值低于运输超标值的0.8倍时，状态指示LED以固定的A频率闪烁，以指示工作正常；

当中央处理器周期内获取的X、Y、Z各轴的最大值达到0.8倍的运输超标值且小于运输超标值时，状态指示LED灯以固定的B频率闪烁，以提示运输监测数据偏大，提示运输人员注意运输安全；

当中央处理器周期内获取的X、Y、Z各轴的最大值达到或者超过运输超标值时，状态指示LED灯以固定的C频率闪烁进行报警，提示数据超标，提示运输人员采取必要的检查措施以减少损失，避免对被监控设备产生二次损坏；其中C>B>A；

所述数据导出模块对存储器模块的数据进行导出并由现场打印模块打印；

所述人机交互模块实时显示记录过程并实现人为系统操控。

进一步地，作为较优实施方式，所述人机交互模块包括键盘输入模块和液晶显示模块。

进一步地，为防止运输人员误操作导致提前结束记录，还包括电子封签模块，冲击记录仪进入冲击记录模式，所述括电子封签模块自动启动，直至作业结束向系统输入授权密码后结束冲击记录模式。

进一步地，作为较优实施方式，所述A＝0.5Hz，B＝1Hz，C＝2Hz。

本发明还提供了上述三维冲击记录仪的使用方法，包括如下步骤：

(1)开启电源，中央处理器控制延迟2s-2min后进入冲击记录模式，电子封签功能自动启动，中央处理器先将人机交互模块、现场打印模块、数据导出模块进行关断，保留加速度传感器模块、存储器模块、实时时钟模块、电源模块、状态指示模块运行，以节省电源开销；且除了加速度传感器模块以及电源模块之外，其余开启的模块均处于休眠状态；

(2)加速度传感器模块将采样的数据保存到FIFO缓冲区中，当缓冲区的数据达到设定的界限时，唤醒中央处理器进行数据接收；中央处理器在接收数据之后，对数据进行带通滤波处理，然后从经过滤波之后的数据中，分别取得当次X、Y、Z各轴的最大值，然后中央处理器继续进入休眠；

(3)在系统设定的记录周期达到之后，通过比较取得记录周期内X、Y、Z各轴的最大值，然后唤醒实时时钟模块以及存储器模块，并从实时时钟模块中获取当前系统的时间，连同周期内X、Y、Z各轴的最大值作为一组记录数据，保存到存储器模块中，然后各模块进入休眠状态，仅保留加速度传感器模块以及电源模块继续工作，并以此周而复始的工作；

(4)通过人机交互模块中的键盘输入模块输入授权密码，退出冲击记录模式，结束作业。

进一步地，为最大化的延长记录时间，步骤(3)中冲击记录的数据采用智能化记录间隔方案保存到存储器模块中，智能化记录间隔方案将存储空间划分为1/2、1/4、1/4的三个区间，最初采取1Min的记录间隔；当达到1/2的存储空间之后，采用2Min的记录间隔；达到3/4的存储空间之后，采用4Min的记录间隔。

有益效果：(1)低功耗：由于冲击加速度传感器模块在对冲击进行采样时，数据被缓冲在FIFO中，其他耗电较大的模块均处于休眠状态；仅当数据达到设定的大小时，才会唤醒中央处理器进行数据读取以及数据处理、存储等操作，最大程度的节省了功耗，另外，状态指示LED等各个模块，均采用低功耗工作策略，降低系统电源开销，与现有技术相比，同等的电池容量下，本发明的续航时间显著增长；

(2)可以防止运输人员中途结束记录或者篡改数据而带来的风险：由于本发现增加电子封签，不知道授权密码的运输人员无法结束记录，避免误操作结束记录的可能性，且数据一旦结束记录之后，无法再继续保持原来的数据，系统会清除原来的记录重新开始，可以杜绝运输人员中途篡改记录，与现有技术相比，本发明可以降低运输风险，使得被监控设备安全的送达目的地；

(3)特别的记录延迟设计，可以防止冲击记录仪合盖密封失误所带来的数据过大问题，避免发生数据超标，达到目的地无法交付所带来的经济损失；

(4)状态指示LED带有预警、警告功能，可以提示运输人员注意安全运输，避免被监控设备发生损坏，降低运输成本；

(5)智能化的记录间隔，可以延长记录时间，避免由于记录时间不够导致数据无法记录，影响设备交付。

附图说明

图1为本发明系统的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例：一种三维冲击记录仪，包括加速度传感器模块、实时时钟模块、存储器模块、中央处理器、数据导出模块、电源模块、现场打印模块、状态指示模块和人机交互模块，所述加速度传感器模块内设FIFO缓冲区，所述加速度传感器模块、实时时钟模块、存储器模块、数据导出模块、电源模块、现场打印模块、状态指示模块以及人机交互模块均与中央处理器连接，所述中央处理器控制加速度传感器模块、实时时钟模块、存储器模块、中央处理器、数据导出模块、电源模块、现场打印模块、状态指示模块和人机交互模块运行，进入冲击记录模式；

所述状态指示模块包括状态指示LED灯，当中央处理器周期内获取的X、Y、Z各轴的最大值低于运输超标值的0.8倍时，状态指示LED以固定的0.5Hz频率闪烁，以指示工作正常；

当中央处理器周期内获取的X、Y、Z各轴的最大值达到0.8倍的运输超标值且小于运输超标值时，状态指示LED灯以固定的1Hz频率闪烁，以提示运输监测数据偏大，提示运输人员注意运输安全；

当中央处理器周期内获取的X、Y、Z各轴的最大值达到或者超过运输超标值时，状态指示LED灯以固定的2Hz频率闪烁进行报警，提示数据超标，提示运输人员采取必要的检查措施以减少损失，避免对被监控设备产生二次损坏；其中C>B>A；

所述人机交互模块实时显示记录过程并实现人为系统操控；所述人机交互模块包括键盘输入模块和液晶显示模块。

本系统还包括电子封签模块，冲击记录仪进入冲击记录模式，所述括电子封签模块自动启动，直至作业结束向系统输入授权密码后结束冲击记录模式。

上述三维冲击记录仪的使用方法，包括如下步骤：

(1)开启电源，中央处理器控制延迟30s后进入冲击记录模式，电子封签功能自动启动，中央处理器先将人机交互模块、现场打印模块、数据导出模块进行关断，保留加速度传感器模块、存储器模块、实时时钟模块、电源模块、状态指示模块运行，以节省电源开销；且除了加速度传感器模块以及电源模块之外，其余开启的模块均处于休眠状态；

本系统可以避免记录仪壳体上盖下盖闭合时带来的数据干扰问题，由于冲击记录仪安装在被监控设备上，随被监控设备安置在平板卡车上进行运输，其防水等级通常达到IP67，因此均会采用拉力比较大的弹簧搭扣进行合盖密封，如果冲击记录仪在记录模式中，由于操作人员使用不当，导致弹簧搭扣自由弹摆，会在冲击记录仪壳体产生高频振荡，从而被冲击记录仪记录下来，经过试验，该高频振荡的冲击值，达到3g～7g，会影响特种设备的交付，本发明冲击记录仪在用户操作进入冲击记录模式时，会延后30s后启动冲击加速度的持续监测，给冲击记录仪合盖密封等操作留出时间，避免由于合盖密封等操作带来的较大数据被监测到而影响特种设备交付的问题；

此记录过程中，当冲击记录仪处于记录模式且记录的最大值低于0.8*运输超标值时，状态指示LED会以0.5Hz的频率闪烁，以指示工作正常；当记录的最大值达到0.8*运输超标值且小于运输超标值时，状态指示LED灯会加快闪烁频率至1Hz，以提示运输监测数据偏大，提示运输人员注意运输安全；当记录的最大值达到或者超过运输超标值时，状态指示LED灯会以更快的0.5Hz的闪烁频率进行报警，提示数据超标，提示运输人员采取必要的检查措施以减少损失，避免对被监控设备产生二次损坏；上述的运输超标值是由行业内对被监控设备规定的安全冲击阈值，例如电力变压器安全冲击阈值为±3g；且任何闪烁频率内，LED亮灯的时间为闪烁频率的10％，LED灭灯时间为闪烁频率的90％，以此来降低LED闪烁功耗，降低系统电源开销；

本步骤中冲击记录的数据采用智能化记录间隔方案保存到存储器模块中，智能化记录间隔方案将存储空间划分为1/2、1/4、1/4的三个区间，最初采取1Min的记录间隔；当达到1/2的存储空间之后，采用2Min的记录间隔；达到3/4的存储空间之后，采用4Min的记录间隔，同等的存储容量下，现有技术采用的的1Min记录间隔，可以达到400天的记录时间，而采用上述智能记录间隔，可以达到800天的记录时间，延长50％，效果显著，且前50％的数据记录，仍然是1Min的记录间隔，在国内运输以及一些运输时长较短的情况下，数据记录效果与现有技术的的1Min记录间隔无异；当需要出口或其他需要长时间运输以及长时间存放的情况下，同等存储容量下，本实施方案的所具备的延长记录时间的效果十分显著；

本发明系统具有低功耗、防篡改数据、防止冲击记录仪合盖密封失误所带来的数据过大问题，避免发生数据超标等特点；状态指示LED带有预警、警告功能，可以提示运输人员注意安全运输，避免被监控设备发生损坏，降低运输成本，智能化的记录间隔，可以延长记录时间，避免由于记录时间不够导致数据无法记录，影响设备交付。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims

1.一种三维冲击记录仪，其特征在于：包括加速度传感器模块、实时时钟模块、存储器模块、中央处理器、数据导出模块、电源模块、现场打印模块、状态指示模块和人机交互模块，所述加速度传感器模块内设FIFO缓冲区，所述加速度传感器模块、实时时钟模块、存储器模块、数据导出模块、电源模块、现场打印模块、状态指示模块以及人机交互模块均与中央处理器连接，所述中央处理器控制加速度传感器模块、实时时钟模块、存储器模块、中央处理器、数据导出模块、电源模块、现场打印模块、状态指示模块和人机交互模块运行，进入冲击记录模式；

所述人机交互模块实时显示记录过程并实现人为系统操控。

2.根据权利要求1所述三维冲击记录仪，其特征在于：所述人机交互模块包括键盘输入模块和液晶显示模块。

3.根据权利要求2所述三维冲击记录仪，其特征在于：还包括电子封签模块，冲击记录仪进入冲击记录模式，所述括电子封签模块自动启动，直至作业结束向系统输入授权密码后结束冲击记录模式。

4.根据权利要求3所述三维冲击记录仪，其特征在于：所述A＝0.5Hz，B＝1Hz，C＝2Hz。

5.一种权利要求4所述三维冲击记录仪的使用方法，其特征在于包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的三维冲击记录仪的使用方法，其特征在于：步骤(3)中冲击记录的数据采用智能化记录间隔方案保存到存储器模块中，智能化记录间隔方案将存储空间划分为1/2、1/4、1/4的三个区间，最初采取1Min的记录间隔；当达到1/2的存储空间之后，采用2Min的记录间隔；达到3/4的存储空间之后，采用4Min的记录间隔。