CN203950430U - 海洋结构物振动探测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种海洋结构物振动探测系统，其包括依次连接的作业现场组件、工作室组件、总控制室组件，作业现场组件包括依次连接的传感器、发射盒、路由器、终端，工作室组件包括相互连接的基站主机和基站，总控制室组件包括卫星、网络服务节点、总控主机、移动设备、数据库，卫星、总控主机、移动设备、数据库都与网络服务节点连接。本实用新型实现在输入未知的环境激励下的三维空间复杂振型的长时间连续精确同步遥测，测量结果可以用于模态参数识别，从而对海上平台结构进行安全性评估甚至结构损伤定位。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种检测系统，特别是涉及一种海洋结构物振动探测系统。
背景技术
海洋平台结构的振动检测技术发展迅速，其中模态参数识别方法已将近几十种，与之密切相关的配套装置研究成为各个国家各个研究中心的热点领域。近年来，传感器技术、电子信息技术、数据传输技术以及信号处理技术等发展迅速，为研制开发具有自主知识产权的平台结构振动检测仪系统提供了可能。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种海洋结构物振动探测系统，其实现在输入未知的环境激励下的三维空间复杂振型的长时间连续精确同步遥测，测量结果可以用于模态参数识别，从而对海上平台结构进行安全性评估甚至结构损伤定位。
本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种海洋结构物振动探测系统，其特征在于，其包括依次连接的作业现场组件、工作室组件、总控制室组件，作业现场组件包括依次连接的传感器、发射盒、路由器、终端，工作室组件包括相互连接的基站主机和基站，总控制室组件包括卫星、网络服务节点、总控主机、移动设备、数据库，卫星、总控主机、移动设备、数据库都与网络服务节点连接。
优选地，所述传感器是通过强力磁铁固定在现场工件上。
优选地，所述发射盒主要有Wi-Fi或Zigbee两种无线发射装置。
优选地，所述传感器是加速度传感器。
本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型实现在输入未知的环境激励下的三维空间复杂振型的长时间连续精确同步遥测，测量结果可以用于模态参数识别，从而对海上平台结构进行安全性评估甚至结构损伤定位。
附图说明
图1为本实用新型海洋结构物振动探测系统的原理框图。
图2为本实用新型中作业现场组件的原理框图。
图3为本实用新型中工作室组件的原理框图。
图4为本实用新型中总控制室组件的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图给出本实用新型较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。
如图1至图4所示，本实用新型海洋结构物振动探测系统包括依次连接的作业现场组件、工作室组件、总控制室组件，作业现场组件包括依次连接的传感器、发射盒、路由器、终端，工作室组件包括相互连接的基站主机和基站，总控制室组件包括卫星、网络服务节点、总控主机、移动设备、数据库，卫星、总控主机、移动设备、数据库都与网络服务节点连接。传感器是加速度传感器，传感器可以采用IFFM型传感器。路由器可以采用华为公司的NetEngine系列路由器。终端可以是手持设备或上位机。基站主机的型号和总控主机的型号可以都是MAN-B&W6S50MC。
传感器是通过强力磁铁固定在现场工件上，可以有效地实现测量点无侧移，保证了测试数据的准确性。下面的发射盒与传感器通过有线连接，发射盒主要有Wi-Fi或Zigbee两种无线发射装置，采集点的加速度、温湿度和电池电量信息通过Wi-Fi发送给路由器，而路由器的控制命令则通过Zigbee无线方式下发给各终端。基站可以控制作业现场，通过Zigbee无线方式来发布开始采集或结束采集等命令，也可以采用Wi-Fi无线方式传输，但需加装大功率Wi-Fi基站。总控制室组件大部分都位于陆地上，距离测试平台非常远，因此需要北斗等卫星等实现数据的远距离传输。
模态参数识别是将实测数据进行一定的处理转换成可以识别的模态量。这些数据的获得需要相关的设备，本实用新型研究的便携式平台结构振动检测仪系统，以海洋平台为工作环境，吸收了传统工业领域检测仪系统的优点，并在其基础上进行了优化改进，使其更加适合海洋环境和石油平台这种大型结构。本系统与传统工业领域的检测仪系统对比结果可以从四个方面进行详细的阐述。一是应用领域，工业界的检测仪一般用于工厂环境轴承检测、风力电机、动车等领域，而本系统是专门用在海洋平台上。二是系统结构，工业界的检测仪系统一般为只需要局部振动信息的点对点模式，即一个采集点只对应一个接收基站，因此无采集点同步要求；而本系统采用分层网络拓扑结构，可以实现主控制室、工作基站、采集现场分层控制，需要全局振型并保证采集点时钟同步。时钟同步是指不同传感器的时钟保持一致，以保证各测点的振动数据同步进行采集。本系统的采集点时钟同步的目标位0.1ms，为时钟同步采取的措施主要包括：1)给传感器配置0.1ppm的精密时钟晶振；2)安装GPS模块，利用GPS实现各个传感器间的实时校时；3)使用Zigbee无线时钟同步技术，保证主机与各传感器之间保持时间一致性。三是采集特点，工业界的传感器一般是低功耗、低采样频率、低上传频率和长待机、长期在线监测；而本系统的传感器延续了其低功耗的特点，但采样频率高，数据实时上传且集中采集。低功耗主要是通过精细控制采集点各单元模块的电源，每个模块都设计有单独的电源开关；采样频率可以配置，设计目标是实现1kHz采样频率下连续48小时采样；数据可实时上传观测，满足用户观测尺度缩放的要求。四是安装尺寸，本系统延续了工业界检测仪体积小，易安装的优点，可实现傻瓜式的便捷安装。单采集点安装时间小于1min，且能快速上电自检。不同之处在于本系统要考虑所处海洋环境的特点，具有防水防腐蚀防盐雾的安装特点，满足IP65三防标准。本实用新型实现同步采集，即各传感器之间要时钟同步，传感器与基站要时钟同步。
国内北京大学研制过适用于海洋平台振动检测的检测仪系统，与它相比，本实用新型具有三个优点，一是数据可靠性更强，本系统是采用有线传感器与无线发射盒组合使用的形式，加速度传感器采用紧贴合设计，而北大的系统是将传感器封装于发射盒内，将发射盒固定，这样就使加速度传感器与现场工件之间存在很多缓冲，数据可靠性差，不能反映真实振动情况。二是数据导出更方便，北京大学的检测仪只能在数据采集完成后开盒将SD卡取出，而本系统可以实现高速不开箱取数，采用三种手段传输，包括发射盒外壳设计USB接口、Wi-Fi数据传输和SD卡实时存储，使数据获取更加方便可靠。三是实时观测更便捷，实现途径有两条，包括Wi-Fi无线实时数据上传和Zigbee无线命令下发。
通过以上的比较，可以看出本系统是较为完善的，下面将详细介绍下其主要性能指标：对于传感器，要实现正交三分量输出，测量范围较广，可选择±2g到±10g，频响范围为DC到150Hz，测量精度小于0.1mg，动态范围大于100dB，重量56g；本系统可以实现16个采集点集中管理，各采集点时钟同步精度优于0.1ms，无线传输距离大于100米，无线管理距离大于2000米，数据可以实时上传，最小尺度1ms，可保证48小时连续1kHz采样且可以快速安装，单采集点安装时间小于1min；本系统可以在-20℃到70℃的温度范围内工作，适合不低于10级风的条件下应用，传感器寿命大于5年。
本实用新型不依赖任何软件来解决技术问题和达到技术效果的，都是通过硬件来解决技术问题、达到技术效果的。本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改型和改变。因此，本实用新型覆盖了落入所附的权利要求书及其等同物的范围内的各种改型和改变。
Claims (4)
1.一种海洋结构物振动探测系统，其特征在于，其包括依次连接的作业现场组件、工作室组件、总控制室组件，作业现场组件包括依次连接的传感器、发射盒、路由器、终端，工作室组件包括相互连接的基站主机和基站，总控制室组件包括卫星、网络服务节点、总控主机、移动设备、数据库，卫星、总控主机、移动设备、数据库都与网络服务节点连接。
2.如权利要求1所述的海洋结构物振动探测系统，其特征在于，所述传感器是通过强力磁铁固定在现场工件上。
3.如权利要求1所述的海洋结构物振动探测系统，其特征在于，所述发射盒主要有Wi-Fi或Zigbee两种无线发射装置。
4.如权利要求1所述的海洋结构物振动探测系统，其特征在于，所述传感器是加速度传感器。
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