CN113467294A - 一种物联网智能牵张系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物联网智能牵张系统和方法，包括牵张设备，还包括电子监测系统、终端、智慧工地平台和显示模块，所述电子监测系统的数据通过显示模块显示所述电子监测系统集成在牵张设备上；所述电子监测系统通过通讯模块分别与终端、智慧工地平台和显示模块通信连接；所述牵张设备与终端通过通讯模块通信连接。通过在牵张设备上增加传感器模块和通讯模块，在电力施工时，实现牵张设备数据在智慧工地平台实时化、透明化。根据导线型号及牵张机型号确定安全限值，实时监控，当监测数据超过安全限值至发出声光预警。智慧工地平台可以根据预警信息对牵张设备进行远程控制，确保设备受力处于可控状态，减少电力事故的发生。

Description

一种物联网智能牵张系统和方法

技术领域

本发明涉及牵张设备技术领域，尤其涉及一种物联网智能牵张系统和方法。

背景技术

牵张设备是用于35kV以上高压输电线路架线阶段施工中必不可少的工程机械，采用牵张设备进行张力放线。牵张场地的命名以设备类型命名，当使用大小牵张设备时，以大牵张设备为主，即牵引设备放置的场地为牵引场，张力设备放置的场地为张力场。导线是通过电流的单股线或不相互绝缘的多股线组成的绞线。随着国民经济的迅速发展和人民生活水平的提高， 居民用电水平增长突出，城市电力负荷密度不断增加， 采用高压、 超高压输电线路等工程建设日益增多，用于施工建设的牵张设备的需求数量也随之迅速增加， 而牵张设备是保证完成电力建设工程中最为重要的机械，故对于如何保证牵张设备正常运行，减少设备运行过程中的故障也由此提出了更高的技术要求； 同时由于张力架线的特点是：跨距大， 常有跨高压电力线、 公路、 河流、 农作物和森林等， 因此， 一旦设备出现故障，将带来很多不必要的经济损失，而且极有可能造成人身伤亡事故， 故对设备的安全运行提出了更高的要求。现今牵张设备通过显示屏可以查看基本参数，如放线长短、各类油油温、各类油油压，但依旧无法检测牵张设备运行状态，且无法使操作人员获悉当前牵张设备的状态。

现有的牵张设备运行状态只能由操作人员凭经验掌握，操作人员及施工人员之间主要通过报话机相互通信，受各因素影响不利于管理人员在牵引过程中实时掌握信息，且牵张设备的施工特点大都是野外作业，存在工作环境恶劣， 流动性大且作业分散，不能像固定机械设备一样采用有线接入网络方式实现远程状态监测和操作，受数据存储的限制，不能保存设备运行的数据的问题。

例如，一种在中国专利文献上公开的“电力调度电网建设用牵张机”，其公告号CN109282022B，包括输送轮、控制箱、支撑架、滚轮和轴箱，所述输送轮设于控制箱的前端，并且二者活动连接，所述控制箱的底端与支撑架的顶端相焊接，所述滚轮位于轴箱的下方，所述轴箱的后端设于输送轮的前端，并且二者活动连接，本发明通过改进设备的部分结构，使其能够通过输送轮的转轴，对其转速进行检测，从而在转速过高的时候，对其进行限速。但是上述方案存在不能实现远程状态监测和操作的问题，不利于管理人员在牵引过程中实时掌握信息。

发明内容

本发明是为了解决现有技术的牵张设备不能实现远程状态监测和操作的问题，不利于管理人员在牵引过程中实时掌握信息的问题，提供一种能够实时监测牵张设备状态、无线传输设备状态数据，而且能够进行实时预警，进行线上紧急操作的物联网智能牵张系统和方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种物联网智能牵张系统，包括牵张设备，其特征是，还包括电子监测系统、终端、智慧工地平台和显示模块，所述电子监测系统的数据通过显示模块显示所述电子监测系统集成在牵张设备上；

所述电子监测系统包括：若干传感器、主控模块、通讯模块、报警装置，所述若干传感器输出与主控模块连接，报警装置与主控模块连接。

所述电子监测系统通过通讯模块分别与终端、智慧工地平台和显示模块通信连接；所述牵张设备与终端通过通讯模块通信连接；

电子监测系统是在离线状态监测系统的基础之上，利用无线通讯技术，增加远程无线数据传输功能，实现于智慧工地平台软件的交互， 利用嵌入式技术开发的具有简单数据分析功能的实时状态监测系统， 并集成到牵张设备上，可以实时监测牵张设备的运行状态，以便及时发现问题。

牵作为优选，所述若干传感器安装在牵张设备上，所述传感器包括压力传感器、流量传感器、温度传感器、电流传感器、信号检测传感器和转矩传感器。牵张设备主要监测点安装对应传感器：主液压泵牵引方向出口处安装压力传感器、溢流阀出口处安装压力传感器、风扇马达进出口处安装流量传感器、柴油过滤器和机油过滤器出口处安装流量传感器、主液压马达泄露油路和液压油箱处安装温度传感器、电磁换向阀线圈处安装温度传感器、起动继电器线圈处安装温度传感器、充电回路及电磁换向阀和伺服阀处安装电流传感器和信号检测传感器、卷筒处安装转矩传感器。

作为优选，所述通讯模块包括蓝牙模块和无线模块，所述智慧工地平台与主控模块通过无线模块进行信息交互，所述终端与主控模块通过蓝牙模块进行信息交互。牵张设备与终端之间通过蓝牙接收数据，牵张设备与智慧工地平台之间通过无线网络接收数据，当主控模块判断监测数据超过安全限值需预警时，预警装置会发出声光警示信号，提醒施工人员，有效地达到预警的作用，确保电力施工时，实现牵张过程数据透明化，管理人员能实时掌握现场情况，保存设备运行的数据，方便对存储的部分资料进行统计分析和趋势预测，为牵引过程人员、设备、杆塔提供安全保障。

作为优选，所述主控模块包括嵌入式开发单元。主控模块采用16位MSP430F149单片机、无线模块采用GR47、蓝牙模块采用CH582。

作为优选，所述预警装置为声光预警器。牵张设备与终端之间通过蓝牙接收数据，牵张设备与智慧工地平台之间通过无线网络接收数据，当主控模块判断监测数据超过安全限值需预警时，预警装置会发出声光警示信号，提醒施工人员，有效地达到预警的作用。

一种物联网智能牵张方法，包括如下步骤：

步骤S1：操作人员对发动机、制动部位、传感器模块、设备接地和锚固状态是进行检查，确认满足安全工作条件；

步骤S2：牵张设备点火启动，终端的APP设置导线型号以及牵张机型号，终端根据对应的导线型号以及牵张机型号确定安全限值；

步骤S3：开始牵引，确认地滑车满足安全条件；

步骤S4：牵引过程中，电子监测系统通过所述传感器实时监测牵张机设备运行状态，传输模块实时发送检测数据至终端的APP, 同时通过通讯模块上传至智慧工地平台；

步骤S5：电子监测系统的主控模块将若干传感器的检测数据与安全限值做比对，若检测数据在安全限值内，则回到步骤S4；若否则执行步骤S6；

步骤S6：电子监测系统的主控模块发出预警信号，驱动预警装置发出实时警报；

步骤S7：智慧工地平台对牵张设备进行远程操停。

作为优选，所述步骤S5包括如下步骤：

步骤5.1:电子监测系统13的主控模块将各重要监测点对应压力、流量、温度、电流、转速的监测数据进行对比，如超过安全限值，则执行步骤6;若不超过安全值则回到步骤S4。

智慧工地平台包括系统介绍模块、状态检测模块、历史记录模块、故障记录模块、远程控制模块以及帮助模块，系统介绍模块包括系统开发背景介绍、系统功能介绍、系统版本介绍、系统开发者介绍；

状态检测模块包括故障预警和监测数据的实时曲线；

历史记录模块包括数据查询单元和数据曲线分析单元；

故障记录模块可以出具故障报告；

远程操作模块可以远程控制牵张设备启停。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）通过在牵张设备上增加传感器模块和通讯模块，在电力施工时，实现牵张设备数据在智慧工地平台实时化、透明化。（2）根据导线型号及牵张机型号确定安全限值，实时监控，当监测数据超过安全限值至发出声光预警。（3）智慧工地平台可以根据预警信息对牵张设备进行远程控制，确保设备受力处于可控状态，减少电力事故的发生。

附图说明

图1是本发明一实施例物联网智能牵张系统结构框图。

图2是本发明一实施例张力机液压系统结构示意图。

图3是本发明一实施例张力机主视图。

图4是本发明一实施例张力机俯视图。

图5是本发明一实施例牵引机主视图。

图6是本发明一实施例牵引机俯视图。

图7是本发明一实施例牵引机液压系统结构示意图。

图8是本发明一实施例智慧工地平台框图。

图中：1、主液压泵 2、溢流阀 3、风扇马达 4、主液压马达 6、电磁换向阀 8、继电器 9、柴油过滤器 10、机油过滤器 11、液压油箱 12、卷筒 13、电子监测系统 14、终端 15、智慧工地平台 16、显示模块。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例：

如图1~8所示的一种物联网智能牵张系统和方法：系统由牵张系统，电子监测系统13、终端14、智慧工地平台15和显示模块16组成，电子监测系统13包括：若干传感器、主控模块、通讯模块、预警装置。若干传感器输出与主控模块连接，报警装置与主控模块连接。若干传感器监测牵张系统在电力施工时的状态信息形成实时测得的监控数据，主控模块读取传感器的监控数据；智慧工地平台15包括系统介绍模块、状态检测模块、历史记录模块、故障记录模块、远程控制模块以及帮助模块，系统介绍模块包括系统开发背景介绍、系统功能介绍、系统版本介绍、系统开发者介绍；状态检测模块包括故障预警和监测数据的实时曲线；历史记录模块包括数据查询单元和数据曲线分析单元；故障记录模块可以出具故障报告；远程操作模块可以远程控制牵张设备启停。

若干传感器安装在牵张设备牵引机和张力机的主要监测部位：主液压泵1牵引方向出口处安装压力传感器、溢流阀2出口处安装压力传感器、风扇马达进出口处安装流量传感器、柴油过滤器9和机油过滤器10出口处安装流量传感器、主液压马达4泄露油路和液压油箱11处安装温度传感器、电磁换向阀6线圈处安装温度传感器、起动继电器8线圈处安装温度传感器、充电回路及电磁换向阀6和伺服阀处安装电流传感器和信号检测传感器、卷筒12处安装转矩传感器。

所述智慧工地平台15与主控模块通过无线模块进行信息交互，所述终端14与主控模块通过蓝牙模块进行信息交互。终端14用于设置导线和牵张机型号，并根据导线和牵张机型号确定监控数据安全限值。主控模块采用16位MSP430F149单片机、无线模块采用GR47、蓝牙模块采用CH582。主控模块利用数据分析功能把实时监测到的压力、流量、温度、电流、转速这些数据与安全限值对比同时牵张机操作手能通过显示模块16查询对应监测数据并通过蓝牙模块传输至终端14的APP及无线模块上传至智慧工地平台15软件，当监测数据超过安全限值时，电子监测系统13的主控模块发出预警信号，驱动声光报警器实时警报。

牵张系统的控制方法包括如下步骤：

步骤S1：操作人员对发动机、制动部位、传感器模块、设备接地和锚固状态是进行检查，确认满足安全工作条件；

步骤S2：牵张设备点火启动，终端14的APP设置导线型号以及牵张机型号，终端14根据对应的导线型号以及牵张机型号确定安全限值；

步骤S3：开始牵引，确认地滑车满足安全条件；

步骤S4：牵引过程中，电子监测系统13通过所述传感器实时监测牵张机设备运行状态，传输模块实时发送检测数据至终端14的APP, 同时通过通讯模块上传至智慧工地平台15；

步骤S5：电子监测系统13的主控模块将若干传感器的检测数据与安全限值做比对，若检测数据在安全限值内，则回到步骤S4；若否则执行步骤S6；

步骤S6：电子监测系统13的主控模块发出预警信号，驱动预警装置发出实时警报；

步骤S7：智慧工地平台15对牵张设备进行远程操停。

作为优选，所述步骤S5包括如下步骤：

步骤5.1:电子监测系统1313的主控模块将各重要监测点对应压力、流量、温度、电流、转速的监测数据进行对比，如超过安全限值，则执行步骤6;若不超过安全值则回到步骤S4。

牵张设备与终端14之间通过蓝牙接收数据，牵张设备与智慧工地平台15之间通过无线网络接收数据，当主控模块判断监测数据超过安全限值需预警时，预警装置会发出声光警示信号，提醒施工人员，有效地达到预警的作用，确保电力施工时，实现牵张过程数据透明化，管理人员能实时掌握现场情况，保存设备运行的数据，方便对存储的部分资料进行统计分析和趋势预测，为牵引过程人员、设备、杆塔提供安全保障，减少电力事故的发生。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了终端、主控模块、牵张设备、传感器、安全限值等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (7)

1.一种物联网智能牵张系统，包括牵张设备，其特征是，还包括电子监测系统（13）、终端（14）、智慧工地平台（15）和显示模块（16），所述电子监测系统（13）的数据通过显示模块（16）显示所述电子监测系统集成在牵张设备上；

所述电子监测系统（13）包括：若干传感器、主控模块、通讯模块、报警装置，所述若干传感器输出与主控模块连接，报警装置与主控模块连接；

所述电子监测系统（13）通过通讯模块分别与终端（14）、智慧工地平台（15）和显示模块通信连接；所述牵张设备与终端（14）通过通讯模块通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种物联网智能牵张系统，其特征是，所述若干传感器安装在牵张设备上，所述传感器包括压力传感器、流量传感器、温度传感器、电流传感器、信号检测传感器和转矩传感器。

3.根据权利要求2所述的一种物联网智能牵张系统，其特征是，所述通讯模块包括蓝牙模块和无线模块，所述智慧工地平台（15）与主控模块通过无线模块进行信息交互，所述终端（14）与主控模块通过蓝牙模块进行信息交互。

4.根据权利要求3所述的一种物联网智能牵张系统，其特征是，所述主控模块包括嵌入式开发单元。

5.根据权利要求4所述的一种物联网智能牵张系统，所述报警装置为声光报警器。

6.一种适用于权利要求1-5任一项所述物联网智能牵张方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤S1：操作人员对牵张设备进行安全检查，确认满足安全工作条件；

步骤S2：牵张设备点火启动，在终端设置导线型号以及牵张机型号，终端根据对应的导线型号以及牵张机型号确定安全限值；

步骤S3：开始牵引，确认地滑车满足安全条件；

步骤S4：牵引过程中，电子监测系统（13）的主控模块读取所述传感器实时监测数据，通讯模块实时发送检测数据至终端（14）的APP, 同时将检测数据上传至智慧工地平台（15）；

步骤S5：电子监测系统（13）的主控模块将检测数据与安全限值做比对，若检测数据在安全限值内，则回到步骤S4；若否则执行步骤S6；

步骤S6：电子监测系统（13）的主控模块发出预警信号，驱动报警装置发出实时警报；

步骤S7：智慧工地平台（15）对牵张设备进行远程操停。

7.根据权利要求6所述的一种物联网智能牵张方法，其特征是，所述步骤S5包括如下步骤：

步骤5.1:电子监测系统（13）的主控模块将各重要监测点对应压力、流量、温度、电流、转速的检测数据进行对比，如超过安全限值，则执行步骤6;若不超过安全值则回到步骤S4。

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