CN114413844A - 智能传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能传感器，包括外壳，以及设置在外壳内的拉力检测模块、角度检测模块、通信模块，外壳上设有用于连接待测物的连接部，角度检测模块和拉力检测模块分别用于检测待测物的倾斜角度值和所受拉力值，通信模块用于将角度检测模块检测的待测物倾斜角度值信息和拉力检测模块检测的待测物所受拉力值信息传送至基站。由此，通过设置拉力检测模块、角度检测模块和通信模块，能够使智能传感器同时采集待测物的倾斜角度值和待测物所受拉力值，实现待测物的倾斜角度值和待测物所受拉力值同步测量。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种智能传感器。
背景技术
抱杆是一种典型的输电铁塔吊装结构，可以显著提高输电线路的施工效率。抱杆组塔施工方便灵活且对交通要求低，因此适用于山区、灾区等地区。抱杆结构受力和稳定性决定了施工安全，一旦在施工过程中发生结构破坏或者失稳，可能会造成严重的后果。内悬浮外拉线抱杆是铁塔组立普遍采用的组塔方法，具有组塔工具相对较少且轻便、施工的运输工作量小、操作方法简单易于推广、可形成规模化施工的优点，因此该方法在铁塔组立施工中被广泛采用。
在现场实际施工中，为满足现场施工安全要求，需要测量拉线、承托绳、吊点绳在同一时刻的倾斜角度和拉力值，而目前是采用不同的设备分别测量抱杆的倾斜角度和拉力值，这种测量系统会导致数据同步困难和现场安装不方便的问题。即：目前缺少能够方便的安装在控制绳上并对抱杆倾斜角度值和吊装重量进行动态量化测量的监测装置，操作人员无法实时同步获取抱杆倾斜角度值信息和吊装重量信息，这导致操作人员无法同步掌握因抱杆吊装位置不当而形成的倾角超标以及包含控制绳在内的下拉力造成的吊装重量超载，这给现场施工铁塔组立施工造成了潜在的安全隐患。且目前的测量设备多采用CAN总线的方式进行数据传输，这会导致测量设备输出信号较弱且不能长距离传输和接收的问题，而目前的测量设备的通信电缆长期暴露在空气中，这容易造成通信电缆的老化和损伤，并且较多线缆的使用也容易造成电缆之间的缠绕磨损。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的目的在于提出一种智能传感器，该智能传感器安装方便且能够同步采集待测物的倾斜角度值和待测物所受拉力。
为达到上述目的，本发明提出一种智能传感器，包括外壳，外壳设有至少一组连接部，连接部用于连接待测物，每组连接部均包括相对设置的第一连接部和第二连接部；拉力检测模块，拉力检测模块设于外壳内且用于检测待测物所受拉力值；角度检测模块，角度检测模块设于外壳内且用于检测待测物倾斜角度值；通信模块，通信模块设于外壳内且与拉力检测模块、角度检测模块均通讯连接，通信模块还用于与基站通讯以将拉力检测模块检测的待测物所受拉力值信息和角度检测模块检测的待测物倾斜角度值信息传送至基站。
根据本发明实施例的智能传感器，可通过智能传感器的连接部将智能传感器串接在待测物上，通过智能传感器的角度检测模块检测待测物的倾斜角度值，通过智能传感器的拉力检测模块检测待测物所受拉力值，然后通过智能传感器的通信模块将角度检测模块检测的待测物倾斜角度值信息和拉力检测模块检测的待测物所受拉力值信息发送至基站，可以实现对待测物倾斜角度值和所受拉力值的同步采集。
另外，根据本发明的智能传感器，还可以具有如下的附加技术特征：
根据本发明的一个实施例，拉力检测模块设于外壳的内表面，拉力检测模块通过检测外壳形变量以确定待测物所受拉力值。
根据本发明的一个实施例，通信模块构造为无线通信模块。根据本发明的一个实施例，智能传感器还包括：储电装置，储电装置设于外壳内，储电装置用于向拉力检测模块、角度检测模块、通信模块供电。
根据本发明的一个实施例，智能传感器还包括：无线充电装置，无线充电装置用于对储电装置充电。
根据本发明的一个实施例，外壳设有充电接口，充电接口与储电装置连接且用于对储电装置充电。
根据本发明的一个实施例，外壳设有控制开关，控制开关用于控制导通或切断储电装置与拉力检测模块、角度检测模块、通信模块的电连接。
根据本发明的一个实施例，外壳的外表面设有铭牌，铭牌具有电子标签。
根据本发明的一个实施例，通信模块通过线束与拉力检测模块、角度检测模块连接。
根据本发明的一个实施例，外壳包括：壳本体、第一盖体和第二盖体，壳本体限定出安装空间，拉力检测模块、角度检测模块、通信模块均设于安装空间内，安装空间具有第一敞开端和第二敞开端，第一盖体与壳本体连接且盖设于第一敞开端，第二盖体与壳本体连接且盖设于第二敞开端。
根据本发明的一个实施例，第一盖体和/或第二盖体构造为非金属件。
根据本发明的一个实施例，第一盖体与壳本体密封连接；和/或，第二盖体与壳本体密封连接。
根据本发明的一个实施例，连接部与外壳一体成型。
根据本发明的一个实施例，拉力检测模块设有多个。
根据本发明的一个实施例，拉力检测模块为拉力传感器。
根据本发明的一个实施例，角度检测模块为倾角传感器。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例的智能传感器结构示意图；
图2为根据本发明实施例的智能传感器的剖面图；
图3为根据本发明实施例的智能传感器主视图；
图4为根据本发明实施例的智能传感器仰视图；
图5为根据本发明实施例的智能传感器硬件构架框图。
附图标记
1、外壳；2、第一连接部；3、第二连接部；4、第一盖体；5、第二盖体；6、螺丝组件；7、铭牌；8、充电接口；10、储电装置；11、拉力检测模块；12、角度检测模块；13、通信模块；14、壳本体；15、安装空间。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
图1为根据本发明实施例的智能传感器结构图，图2为根据本发明实施例的智能传感器剖面图，参考图1和图2所示，智能传感器包括外壳1，外壳1设有至少一组连接部，也就是说，连接部可以设置一组，也可以设置多组，连接部用于连接待测物，每组连接部均包括相对设置的第一连接部2和第二连接部3；拉力检测模块11，拉力检测模块11设于外壳1内且用于检测待测物所受拉力值；角度检测模块12，角度检测模块12设于外壳1内且用于检测待测物倾斜角度值；通信模块13，通信模块13设于外壳1内且与拉力检测模块11、角度检测模块12均通讯连接，通信模块13还用于与基站通讯以将拉力检测模块11检测的待测物所受拉力值信息和角度检测模块12检测的待测物倾斜角度值信息传送至基站。
在前述实施例中，设于外壳1内的拉力检测模块11可感知外壳腔体的形变，并将形变量转换成设备所受拉力，角度检测模块12用于实现智能传感器的倾斜角度感知。
在安装使用时，可通过智能传感器的第一连接部2和第二连接部3将智能传感器串接在待测物上，通过智能传感器的角度检测模块12检测待测物的倾斜角度值，通过智能传感器的拉力检测模块11检测待测物所受拉力值，然后通过智能传感器的通信模块13将角度检测模块12检测的待测物倾斜角度值信息和拉力检测模块11检测的待测物所受拉力值信息发送至基站，能够使智能传感器同时采集待测物的倾斜角度值和待测物所受拉力值，进而实现对待测物倾斜角度值和所受拉力值的同步采集。
智能传感器可安装于各类抱杆作业拉线、控制大绳、承托绳等关键节点，实现对拉线、控制大绳、承托绳拉力和倾角的同步监测，便于对抱杆关键点进行受力计算。抱杆钢丝绳可通过U型环与智能传感器的连接部进行串接，在抱杆组塔过程中，智能传感器将钢丝绳倾斜角度和受力数据实时传输至数据采集基站，数据采集基站将采集到的数据与施工作业指导书的要求进行实时对比，施工过程中若出现不满足指导书要求的情况，及时发出预警。
在一个实施例中，角度检测模块12为倾角传感器；拉力检测模块11为拉力传感器，拉力检测模块11可以设有多个，使用多个拉力检测模块11对待测物所受拉力进行同步检测，根据各拉力检测模块11的检测结果确认待测物所受拉力，可以提高拉力检测结果的准确度。
现有的拉力传感器可快速布设于拉线、承托绳、控制大绳等关键节点，对拉线受力进行实时测量，倾角传感器可安装于抱杆顶部，对抱杆倾斜角进行测量。拉力传感器可采用串接的方式安装在拉线上，但倾角传感器无法安装在拉线上，因此现有设备无法实现对拉线的倾斜角度测量。而本申请的智能传感器包括角度检测模块12、拉力检测模块11，以及用于连接待测物的连接部，可通过连接部将智能传感器连接在拉线上，对拉线的角度和拉力进行同步测量。
组塔施工过程中，为了保证施工安全，在塔材吊装过程中，需要实时监测控制绳受力以及自身和吊件的角度、起吊绳受力及自身与铅垂线的夹角、抱杆拉线的静张力及其自身与地面的夹角、抱杆轴线对地夹角、承托绳受力等。如果单独使用倾角传感器测量控制绳、起吊绳的角度，存在安装不方便的问题，并且在测量过程中，倾角传感器会随着拉线旋转，从而产生角度测量准确度低的问题。而现有技术中，通过拉力传感器和倾角传感器分别测量拉线的拉力和角度，会因为拉力传感器和倾角传感器的时间无法同步，进而产生无法采集拉线在同一时刻的拉力和倾角的问题，这会导致无法分析同一时刻抱杆系统的稳定性，在这种情况下，采集的数据无法作为后续实时分析计算的依据，而本申请的智能传感器内部同时设有拉力检测模块11和倾斜角度值检测模块12，可以在同一个装置中实现对待测物拉力和倾角的同步测量。
智能传感器的外壳1内同时设有拉力检测模块11和倾斜角度值检测模块12，实现了使用一个设备对待测物所受拉力和待测物倾斜角度值的同步采集。相关技术中，使用单独的拉力传感器和倾斜角度传感器对拉线等设备分别进行拉力和倾斜角度值测试，会造成数据同步困难和现场安装不方便的问题，而本发明提供的智能传感器可以同时同步获取拉力和倾斜角度值，并且可以快速布设于拉线、承托绳、控制大绳等关键节点，进而解决了拉力和倾斜角度值数据采集不同步和现场安装不方便的问题。
在本发明的一个实施例中，角度检测模块12采用MEMS(Micro-Electro-Mechanical System-微机电系统)技术，能够实现±180°的检测，测量精度高达0.05°，该角度检测模块12具有良好的稳定性和较高的精度；拉力检测模块11内部嵌有应变片，应变片的弹性体为应力敏感元件，拉力检测模块11上电后，通过检测外壳1的形变量以确定待测物所受拉力值，输出与该拉力成正比的电信号，该电信号经AD采样及数据处理后可以获取所受的拉力值；进一步地，拉力检测模块11可以检测5吨吊装重量的拉力值，测量精度高至0.5％FS；通信模块13的传输距离可达1km以上，可以实现通信模块13和基站间的长距离通讯。
连接部可以设置为拉环，参照图2所示，智能传感器包括外壳1，以及设在外壳1上的第一连接部2和第二连接部3，第一连接部2和第二连接部3的构造为拉环结构，第一连接部2和第二连接部3用于连接待测物，待测物对第一连接部2和/或第二连接部3施加拉力，拉环将所受拉力传导至外壳1的内表面。拉力检测模块11设于外壳1的内表面，拉力检测模块11通过检测外壳1的形变量以确定待测物所受拉力值。
在一个实施例中，通信模块13构造为无线通信模块13，采用无线方式进行数据传输，具备自组网功能。基于无线通信模块13，可将拉力检测模块11检测的待测物所受拉力值信息和角度检测模块12检测的待测物倾斜角度值信息通过无线通信的方式传送至基站。基于无线通信模块13，智能传感器能够以无线方式与基站进行数据传输，通信模块13与基站间不需要连接通信电缆，避免了有线传输方式中因线缆较多、安装不变、线缆容易缠绕受损的问题，可以避免通信电缆老化。
通信模块13通过线束与拉力检测模块11和角度检测模块12连接，进一步地，通信模块13、拉力检测模块11、角度检测模块12可以通过CAN总线连接。
在一个实施例中，智能传感器还包括储电装置10，储电装置10设于外壳1内，储电装置10用于向拉力检测模块11、角度检测模块12和通信模块13供电。储电装置10可以是具有无线充电功能的电池模块。
智能传感器还包括无线充电装置，无线充电装置用于对支持无线充电功能的储电装置10充电。储电装置10内置无线充电模块，该无线充电模块包括依次叠加设置的电路板、线圈、磁芯和垫层，电路板、线圈、磁芯和垫层的厚度可依次设置为1.3mm、1mm、1mm、1mm，无线充电装置支持以5A的电流对储电装置10进行充电，基于该无线充电模块和无线充电装置，可以实现对储电装置10的快速充电。储电装置10可选择大容量充电锂电池，充电电流可达3A，储电装置10储满电后可以在无外接电源的情况下持续工作10天，通过无线充电方式对储电装置10进行充电，避免了使用外部电源供电而造成的使用不便。
智能传感器的外壳1设有充电接口8，充电接口8与储电装置10连接，充电接口8用于对储电装置10充电，具体地，外部电源可以通过充电接口8对储电装置10充电。智能传感器的外壳1设有控制开关，控制开关(图中未标出)用于控制导通或切断储电装置10和拉力检测模块11、角度检测模块12、通信模块13的电连接。
智能传感器外壳1的外表面设有铭牌7，铭牌7具有电子标签。电子标签中存储有智能传感器的型号和编号等信息，电子标签具有射频识别功能，电子标签中存储的信息可以无线放射的方式传输至数据终端。
图3为本发明实施例的主视图，图4是本发明实施例的仰视图。参照图2、图3、图4，智能传感器外壳1包括：壳本体14、第一盖体4和第二盖体5，壳本体14限定出安装空间15，拉力检测模块11、角度检测模块12、通信模块13均设于安装空间15内，安装空间15具有第一敞开端和第二敞开端，第一盖体4与壳体体14连接且盖设于第一敞开端，第二盖体5与壳本体14连接且盖设于第二敞开端。
第一盖体4为用于遮盖通信模块13天线的天线罩，第二盖体5为用于保护储电装置10的电池罩。第一盖体4和/或第二盖体5构造为非金属件，采用非金属件可避免对通信模块13的信息传输形成屏蔽。
第一盖体4与壳本体14密封连接；和或，第二盖体5与壳本体14密封连接。
连接部和外壳1的壳本体14一体成型。第一盖体4和第二盖体5均可通过螺丝组件6与壳本体14可拆卸连接。
图5为根据本发明实施例的智能传感器硬件构架框图，参照图5，智能传感器包括传感模块、滤波模块、复位模块、A/D转换模块、时钟模块、主控MCU、无线传输模块和PTC模块。
以内悬浮外拉线抱杆为例，在抱杆组塔施工过程中，传感模块测试待测物的倾斜角度值和所受拉力值，并经滤波模块对测试信号进行滤波处理，然后经A/D转换模块对信号进行A/D转换，主控MCU对经A/D转换后的信号进行处理，并判测试数据是否超过对应的预设阈值，是则将检测到的信息通过无线传输模块发送至基站，并通过提示预警装置进行声、光报警，提示施工现场的相关人员对现场的不安全行为或施工隐患进行确认和纠正，以降低拉线抱杆在吊装施工过程中的安全风险。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (16)
1.一种智能传感器，其特征在于，包括：
外壳(1)，所述外壳(1)设有至少一组连接部，所述连接部用于连接待测物，每组所述连接部均包括相对设置的第一连接部(2)和第二连接部(3)；
拉力检测模块(11)，所述拉力检测模块(11)设于所述外壳(1)内且用于检测所述待测物所受拉力值；
角度检测模块(12)，所述角度检测模块(12)设于所述外壳(1)内且用于检测所述待测物倾斜角度值；
通信模块(13)，所述通信模块(13)设于所述外壳(1)内且与所述拉力检测模块(11)、所述角度检测模块(12)均通讯连接，所述通信模块(13)还用于与基站通讯以将所述拉力检测模块(11)检测的所述待测物所受拉力值信息和所述角度检测模块(12)检测的所述待测物倾斜角度值信息传送至所述基站。
2.根据权利要求1所述的智能传感器，其特征在于，所述拉力检测模块(11)设于所述外壳(1)的内表面，所述拉力检测模块(11)通过检测所述外壳(1)形变量以确定所述待测物所受拉力值。
3.根据权利要求1所述的智能传感器，其特征在于，所述通信模块(13)构造为无线通信模块。
4.根据权利要求1所述的智能传感器，其特征在于，还包括：储电装置(10)，所述储电装置(10)设于所述外壳(1)内，所述储电装置(10)用于向所述拉力检测模块(11)、所述角度检测模块(12)、所述通信模块(13)供电。
5.根据权利要求4所述的智能传感器，其特征在于，还包括：无线充电装置，所述无线充电装置用于对所述储电装置(10)充电。
6.根据权利要求4所述的智能传感器，其特征在于，所述外壳(1)设有充电接口(8)，所述充电接口(8)与所述储电装置(10)连接且用于对所述储电装置(10)充电。
7.根据权利要求4所述的智能传感器，其特征在于，所述外壳(1)设有控制开关，所述控制开关用于控制导通或切断所述储电装置(10)与所述拉力检测模块(11)、所述角度检测模块(12)、所述通信模块(13)的电连接。
8.根据权利要求1所述的智能传感器，其特征在于，所述外壳(1)的外表面设有铭牌(7)，所述铭牌(7)具有电子标签。
9.根据权利要求3所述的智能传感器，其特征在于，所述通信模块(13)通过线束与所述拉力检测模块(11)、所述角度检测模块(12)连接。
10.根据权利要求1所述的智能传感器，其特征在于，所述外壳(1)包括：壳本体、第一盖体(4)和第二盖体(5)，所述壳本体限定出安装空间，所述拉力检测模块(11)、所述角度检测模块(12)、所述通信模块(13)均设于所述安装空间内，所述安装空间具有第一敞开端和第二敞开端，所述第一盖体(4)与所述壳本体连接且盖设于所述第一敞开端，所述第二盖体(5)与所述壳本体连接且盖设于所述第二敞开端。
11.根据权利要求10所述的智能传感器，其特征在于，所述第一盖体(4)和/或所述第二盖体(5)构造为非金属件。
12.根据权利要求10所述的智能传感器，其特征在于，所述第一盖体(4)与所述壳本体密封连接；和/或
所述第二盖体(5)与所述壳本体密封连接。
13.根据权利要求1所述的智能传感器，其特征在于，所述连接部与所述外壳(1)一体成型。
14.根据权利要求1所述的智能传感器，其特征在于，所述拉力检测模块(11)设有多个。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的智能传感器，其特征在于，所述拉力检测模块(11)为拉力传感器。
16.根据权利要求1-14中任一项所述的智能传感器，其特征在于，所述角度检测模块(12)为倾角传感器。
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| CN202111505273.8A CN114413844A (zh) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 智能传感器 |
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|---|---|---|---|
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| Country | Link |
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| CN (1) | CN114413844A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115014616A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-09-06 | 武汉理工大学 | 一种基于无线数据传输的钢索拉力现场测量系统 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2021
- 2021-12-10 CN CN202111505273.8A patent/CN114413844A/zh active Pending
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