CN204855068U - 一种储存式吊环拉力传感装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种储存式吊环拉力传感装置，包括拉力传感器、电池组、微处理器线路板、存储器、USB接口和防水密封外壳，防水密封外壳包括传感器防水壳体、法兰管、法兰盖、螺纹套管和密封螺帽；拉力传感器、电池组和微处理器线路板安装在防水密封外壳中，拉力传感器采集到的锚绳拉力数据能够自动记录存储在存储器中、外部设备能够通过USB接口读取该锚绳拉力数据。本发明的储存式吊环拉力传感装置能够作为一个整体放置在水下工作，大大降低了波浪对本装置的冲击，具有安全性高、实用性强的优点，能够满足恶劣海况尤其是台风条件下测量锚绳拉力的使用条件。

Description

一种储存式吊环拉力传感装置

技术领域

本发明涉及一种储存式吊环拉力传感装置。

背景技术

深水网箱通常设置在较深海域，是一种高投入、高产出、高风险的养殖设施。我国深水网箱养殖业经过十余年的快速发展，深水网箱数量逐年递增，深水网箱养殖设施正朝着大型化发展，最大网箱周长已达到80m，单箱产量超30t。但大型深水网箱在获得高养殖效益的同时也面临更高风险，尤其在网箱遭遇恶劣海况时，大型深水网箱所受到的波浪和海流作用更大，致使网箱锚泊系统有可能无法承受过大载荷而发生网箱整体破坏，给养殖户带来巨大损失。如2011～2013年的超强台风“纳沙”、“尤特”和“玉兔”造成海南、广东省的深水网箱养殖业损失数亿元，台风经过之处深水网箱破坏严重。

准确获取深水网箱锚绳力学数据是开展深水网箱科学设计和制作安装的关键，而现场测试能够获取网箱锚绳受力的最原始真实数据，数据的准确性和可靠性是其它研究手段所不能比拟的。然而，国内尚没有集成模块化的网箱水下锚绳拉力测试系统。目前测量网箱锚绳拉力的方法是将拉力传感器连接在锚绳上，通过设置在网箱或平台上的电源和数据记录系统获取力学数据，其缺点是受海洋工况影响较大，连接传感器和记录系统的线缆在浪流冲击下容易扯断，且受水面仪器设备的限制，很难测量台风条件下锚绳力学数据。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种储存式吊环拉力传感装置，以克服现有技术中测量网箱锚绳受力时存在的数据传输线缆暴露在海洋环境中，不能满足恶劣海况尤其是台风条件下测量的问题。

解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种储存式吊环拉力传感装置，包括拉力传感器，该拉力传感器设有用于连接锚绳的两个吊环和能够将作用于两个吊环的锚绳拉力转换成电信号输出的拉力传感单元，其特征在于：所述的储存式吊环拉力传感装置还包括电池组、微处理器线路板、存储器、USB接口和防水密封外壳；

所述防水密封外壳包括传感器防水壳体、法兰管、法兰盖、螺纹套管和密封螺帽；所述传感器防水壳体的侧壁设有线缆孔，所述法兰管由管体部和套于管体部之外的法兰盘构成，其中管体部具有适配于所述传感器防水壳体侧壁的左端部管口，该管体部的左端部管口坐落在所述传感器防水壳体的侧壁上并使得所述传感器防水壳体的线缆孔位于管体部的左端部管口范围内，管体部的左端部管口与所述传感器防水壳体的侧壁密封连接；所述法兰盖设有USB接口安装孔，所述螺纹套管密封连接在所述法兰盖的右端面上，所述法兰盖与所述法兰盘密封连接，使得所述管体部的右端部管口被法兰盖盖合并且所述管体部的内腔通过USB接口安装孔与所述螺纹套管的内腔连通；所述密封螺帽通过螺纹配合与所述螺纹套管密封连接；

所述两个吊环分别安装在传感器防水壳体的顶部和底部，所述拉力传感单元安装在传感器防水壳体的内部，所述拉力传感单元的电源线缆和拉力信号输出线缆均通过所述线缆孔伸入所述管体部的内腔中；所述电池组、微处理器线路板和存储器均安装在所述管体部的内腔中，所述USB接口安装在所述USB接口安装孔中并在所述螺纹套管的内腔露出；拉力传感单元和微处理器线路板的电源线缆分别与电池组电连接，所述拉力传感单元的拉力信号输出线缆、存储器和USB接口分别与微处理器线路板的相应输入端口电连接，所述微处理器线路板能够将拉力传感单元输出的拉力信号保存在存储器中、并能够将保存在存储器中的拉力数据通过USB接口输出给外部设备。

为了便于对电池组和微处理器线路板进行维修，作为本发明的优选实施方式，所述法兰盖和所述法兰盘均设有多个周向均匀布置的螺纹孔，所述法兰盖与所述法兰盘通过螺栓密封连接，并且法兰盖与所述法兰盘的接触面之间设有环形防水垫片。

为了增强法兰盖和所述法兰管之间的防水密封性能，作为本发明的优选实施方式，所述环形防水垫片为环形聚四氟垫片。

作为本发明的优选实施方式，所述管体部的内壁中部位置设有凸缘、内壁右部位置设有凹槽，所述的储存式吊环拉力传感装置还包括格栅板，格栅板设置在所述管体部的内腔中并通过螺栓固定在所述凸缘上，使得所述电池组被夹紧固定在所述传感器防水壳体的侧壁与格栅板之间；所述微处理器线路板嵌装固定在所述凹槽中；所述微处理器线路板的电源线缆穿过所述格栅板与电池组电连接，所述拉力传感单元的拉力信号输出线缆穿过所述格栅板与微处理器线路板的相应输入端口电连接。

作为本发明的优选实施方式，所述管体部的左端部管口与所述传感器防水壳体的侧壁之间、所述螺纹套管与所述法兰盖之间均通过激光焊接密封连接。

作为本发明的一种改进，所述的电池组由充电电池组成，所述微处理器线路板设有电池充电管理电路，插接在所述USB接口上的外部电源能够在电池充电管理电路的控制下向所述电池组充电。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

第一，本发明设有电池组、拉力传感器和微处理器线路板、存储器和USB接口，使得拉力传感器采集到的锚绳拉力数据能够自动记录存储在存储器中、外部设备能够通过USB接口读取该锚绳拉力数据；

并且，本发明设有由传感器防水壳体、法兰管、法兰盖、螺纹套管和密封螺帽共同组成的防水密封外壳，上述电池组、拉力传感器和微处理器线路板能够安装在该防水密封外壳内，该防水密封外壳体积小、防水密封性能好，使得本发明的储存式吊环拉力传感装置能够作为一个整体放置在水下工作，大大降低了波浪对本装置的冲击，具有安全性高、实用性强的优点，能够满足恶劣海况尤其是台风条件下测量锚绳拉力的使用条件；

第二，本发明优化了电池组和系统之间的线缆连接，安装、使用方便；

第三，本发明的USB接口既能传输数据也能充电，电池组具备可更换功能，延长了本发明的使用寿命，大大降低了后期的使用及维护成本；

第四，本发明拉出水面后静置不测量状态时具备休眠功能，有效保证了电池供电的持续性，可长时间测量海洋环境下网箱锚绳拉力数据，在设定记录时间间隔为1s的情况下可连续工作240小时以上，可有效保证在恶劣海况尤其是台风条件下数据采集的连续性。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明的储存式吊环拉力传感装置的局部剖视结构示意图；

图2为图1带有局部剖视效果的俯视图；

图3为本发明中微处理器线路板的电路原理框图；

图4为本发明中微处理器与外部设备通信的流程框图。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明的储存式吊环拉力传感装置，包括拉力传感器1、电池组3、格栅板4、微处理器线路板5、存储器6、USB接口7和防水密封外壳。

上述防水密封外壳包括传感器防水壳体101、法兰管2、法兰盖8、螺纹套管10和密封螺帽11；传感器防水壳体101的侧壁设有线缆孔101a，法兰管2一体铸造成型，其由管体部201和套于管体部201之外的法兰盘202构成，其中管体部201具有适配于传感器防水壳体101侧壁的左端部管口、内壁中部位置设有凸缘203、内壁右部位置设有凹槽，该管体部201的左端部管口坐落在传感器防水壳体101的侧壁上并使得传感器防水壳体101的线缆孔101a位于管体部201的左端部管口范围内，管体部201的左端部管口与传感器防水壳体101的侧壁通过激光焊接密封连接；法兰盖8设有USB接口安装孔8a，螺纹套管10通过激光焊接密封连接在法兰盖8的右端面上；法兰盖8和法兰盘202均设有多个周向均匀布置的螺纹孔，法兰盖8与法兰盘202通过螺栓密封连接，并且法兰盖8与法兰盘202的接触面之间设有环形防水垫片9，该环形防水垫片9优选采用环形聚四氟垫片，从而使得管体部201的右端部管口被法兰盖8盖合并且管体部201的内腔通过USB接口安装孔8a与螺纹套管10的内腔连通；密封螺帽11通过螺纹配合与螺纹套管10密封连接。

上述拉力传感器1设有用于连接锚绳的两个吊环102和能够将作用于两个吊环102的锚绳拉力转换成电信号输出的拉力传感单元103，两个吊环102分别安装在传感器防水壳体101的顶部和底部，拉力传感单元103安装在传感器防水壳体101的内部，拉力传感单元103的电源线缆和拉力信号输出线缆均通过线缆孔101a伸入管体部201的内腔中；微处理器线路板5设有实时时钟，电池组3、微处理器线路板5和存储器6均安装在管体部201的内腔中，其中，格栅板4设置在管体部201的内腔中并通过螺栓固定在凸缘203上，使得电池组3被夹紧固定在传感器防水壳体101的侧壁与格栅板4之间，微处理器线路板5嵌装固定在管体部201内壁右部位置的凹槽中，USB接口7安装在USB接口安装孔8a中并在螺纹套管10的内腔露出；拉力传感单元103的电源线缆与电池组3电连接，拉力传感单元103的拉力信号输出线缆穿过格栅板4与微处理器线路板5的相应输入端口电连接，存储器6和USB接口7分别与微处理器线路板5的相应输入端口电连接，微处理器线路板5的电源线缆穿过格栅板4与电池组3电连接。微处理器线路板5能够将拉力传感单元103输出的拉力信号与实时时钟输出的实时时间组成拉力数据保存在存储器6中、并能够将保存在存储器6中的拉力数据通过USB接口7输出给外部设备。其中，电池组3可由充电电池组成，微处理器线路板5设有电池充电管理电路，插接在USB接口7上的外部电源能够在电池充电管理电路的控制下向电池组3充电；参见图3，微处理器线路板5可以采用64位ARM处理器STM32F103RET6组成运算中枢来实现其功能，并可采用ADC0808和AT89C51作为备用检测控制以降低能耗。

参见图4，本发明的储存式吊环拉力传感装置的使用方式如下：

第一，准备工作：取下密封螺帽11，通过USB线缆将微处理器线路板5连接到计算机，由计算机对微处理器线路板5进行初始化；其中，通过计算机可对微处理器线路板5的运行模式进行设置，使得微处理器线路板5在通过对传感器状态进行判断来决定采样时间，如果传感器数据发生漂移或者不准状态会自动进行休眠，并决定是否传输数据和保持记忆状态，从而降低电池组3的电量消耗；完成初始化后，将密封螺帽11装回螺纹套管10上，使得本发明的储存式吊环拉力传感装置保持防水密封。

第二，拉力数据测量：待上述操作完成后，即可将两个吊环102分别与深水网箱的锚绳连接，在深水网箱投放使用时，本发明的储存式吊环拉力传感装置即随深水网箱锚绳沉入水中，拉力传感器1开始工作，持续采集拉力数据并通过微处理器线路板5保存在存储器6中。其中，在电池组持续供电情况下，可连续测得10天以上的网箱锚绳力数据。

第三，拉力数据读取：当本发明的储存式吊环拉力传感装置拉出水面后可通过本发明的USB接口将存储器6的所有保存数据导出至计算机中进行编辑处理。

本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。例如，法兰盖8与法兰盘202之间也可以通过焊接的方式实现密封连接；又如，电池组3和微处理器线路板5也可以通过其它公知的固定方式固定在管体部201的内腔中；再如，法兰管2可以由管体部201和法兰盘202焊接组成。

Claims (6)

1.一种储存式吊环拉力传感装置，包括拉力传感器(1)，该拉力传感器(1)设有用于连接锚绳的两个吊环(102)和能够将作用于两个吊环(102)的锚绳拉力转换成电信号输出的拉力传感单元(103)，其特征在于：所述的储存式吊环拉力传感装置还包括电池组(3)、微处理器线路板(5)、存储器(6)、USB接口(7)和防水密封外壳；

所述防水密封外壳包括传感器防水壳体(101)、法兰管(2)、法兰盖(8)、螺纹套管(10)和密封螺帽(11)；所述传感器防水壳体(101)的侧壁设有线缆孔(101a)，所述法兰管(2)由管体部(201)和套于管体部(201)之外的法兰盘(202)构成，其中管体部(201)具有适配于所述传感器防水壳体(101)侧壁的左端部管口，该管体部(201)的左端部管口坐落在所述传感器防水壳体(101)的侧壁上并使得所述传感器防水壳体(101)的线缆孔(101a)位于管体部(201)的左端部管口范围内，管体部(201)的左端部管口与所述传感器防水壳体(101)的侧壁密封连接；所述法兰盖(8)设有USB接口安装孔(8a)，所述螺纹套管(10)密封连接在所述法兰盖(8)的右端面上，所述法兰盖(8)与所述法兰盘(202)密封连接，使得所述管体部(201)的右端部管口被法兰盖(8)盖合并且所述管体部(201)的内腔通过USB接口安装孔(8a)与所述螺纹套管(10)的内腔连通；所述密封螺帽(11)通过螺纹配合与所述螺纹套管(10)密封连接；

所述两个吊环(102)分别安装在传感器防水壳体(101)的顶部和底部，所述拉力传感单元(103)安装在传感器防水壳体(101)的内部，所述拉力传感单元(103)的电源线缆和拉力信号输出线缆均通过所述线缆孔(101a)伸入所述管体部(201)的内腔中；所述电池组(3)、微处理器线路板(5)和存储器(6)均安装在所述管体部(201)的内腔中，所述USB接口(7)安装在所述USB接口安装孔(8a)中并在所述螺纹套管(10)的内腔露出；拉力传感单元(103)和微处理器线路板(5)的电源线缆分别与电池组(3)电连接，所述拉力传感单元(103)的拉力信号输出线缆、存储器(6)和USB接口(7)分别与微处理器线路板(5)的相应输入端口电连接，所述微处理器线路板(5)能够将拉力传感单元(103)输出的拉力信号保存在存储器(6)中、并能够将保存在存储器(6)中的拉力信号数据通过USB接口(7)输出给外部设备。

2.根据权利要求1所述的储存式吊环拉力传感装置，其特征在于：所述法兰盖(8)和所述法兰盘(202)均设有多个周向均匀布置的螺纹孔，所述法兰盖(8)与所述法兰盘(202)通过螺栓密封连接，并且法兰盖(8)与所述法兰盘(202)的接触面之间设有环形防水垫片(9)。

3.根据权利要求2所述的储存式吊环拉力传感装置，其特征在于：所述环形防水垫片(9)为环形聚四氟垫片。

4.根据权利要求1所述的储存式吊环拉力传感装置，其特征在于：所述管体部(201)的内壁中部位置设有凸缘(203)、内壁右部位置设有凹槽，所述的储存式吊环拉力传感装置还包括格栅板(4)，格栅板(4)设置在所述管体部(201)的内腔中并通过螺栓固定在所述凸缘(203)上，使得所述电池组(3)被夹紧固定在所述传感器防水壳体(101)的侧壁与格栅板(4)之间；所述微处理器线路板(5)嵌装固定在所述凹槽中；所述微处理器线路板(5)的电源线缆穿过所述格栅板(4)与电池组(3)电连接，所述拉力传感单元(103)的拉力信号输出线缆穿过所述格栅板(4)与微处理器线路板(5)的相应输入端口电连接。

5.根据权利要求1所述的储存式吊环拉力传感装置，其特征在于：所述管体部(201)的左端部管口与所述传感器防水壳体(101)的侧壁之间、所述螺纹套管(10)与所述法兰盖(8)之间均通过激光焊接密封连接。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的储存式吊环拉力传感装置，其特征在于：所述的电池组(3)由充电电池组成，所述微处理器线路板(5)设有电池充电管理电路，插接在所述USB接口(7)上的外部电源能够在电池充电管理电路的控制下向所述电池组(3)充电。