CN211205333U - 传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种传感器，适用于机械设备的运行状态监测，其包括：壳体，壳体内设有传感器组件、发电组件和无线网络组件，其中，传感器组件用于采集机械设备运行状态信息，并将机械设备运行状态信息传输至无线网络组件；所述无线网络组件与传感器组件电连接，用于将接收到的机械设备运行状态信息传输至外部网络；发电组件分别与传感器组件和无线网络组件电连接，用于为传感器组件和无线网络组件供电。本实用新型提供的传感器，实现了无线传输和自发电的目的，解决了机械设备状态监测系统中大量传感器采用有线连接易受现场空间限制和安装成本较高的技术问题。

Description

传感器

技术领域

本实用新型涉及机械振动监测、检测技术领域，特别涉及一种传感器。

背景技术

机械设备状态监测是应用现代测试分析手段，获取运行中机械设备的相关参数，为设备故障诊断提供数据来源的技术。

机械设备状态监测主要包括对振动、温度和工艺参数的监测，其中振动、温度监测是设备运行状态监测的一个重要手段，它通过测量设备振动、温度来检测设备的运行状况。机械设备状态监测系统包括大量的传感器，通过大量的传感器来实现对机械设备运行状态的检测。目前，应用于机械设备状态监测系统的传感器采用有线的连接方式向传感器供电，并向数据采集器传输信号。

然而，机械设备状态监测系统中大量传感器采用有线连接的方式，不仅易受现场空间限制，且大量敷设的线缆、穿线管会给检维修工作带来诸多不便，常需反复拆装，将导致其安装成本较高。

实用新型内容

本实用新型提供一种传感器，解决了机械设备状态监测系统中大量传感器采用有线连接，导致的传感器的连接易受现场空间限制和安装成本较高的技术问题。

本实用新型提供一种传感器，适用于机械设备的运行状态监测，包括：壳体，所述壳体内设有传感器组件、发电组件和无线网络组件，

其中，所述传感器组件用于采集所述机械设备运行状态信息，并将所述机械设备运行状态信息传输至所述无线网络组件；所述无线网络组件与所述传感器组件电连接，用于接收到的所述机械设备运行状态信息传输至外部网络；所述发电组件分别与所述传感器组件和所述无线网络组件电连接，用于为所述传感器组件和所述无线网络组件供电。

如上所述的传感器，可选的，所述发电组件固定在所述壳体内，用于将所述机械设备运转时产生的机械能转化为电能。

如上所述的传感器，可选的，所述发电组件包括静电式发电单元、电磁式发电单元和压电式发电单元中的一种或者多种。

如上所述的传感器，可选的，所述发电组件为微型振动发电机。

如上所述的传感器，可选的，所述无线网络组件、所述发电组件和所述传感器组件沿着竖直方向或者水平方向依次安装在所述壳体内，

其中，所述传感器组件靠近所述机械设备设置。

如上任意一种所述的传感器，可选的，所述壳体的安装座安装在所述机械设备上，

其中，所述传感器组件的检测探头伸入所述安装座内。

如上所述的传感器，可选的，所述安装座吸附在所述机械设备上。

如上所述的传感器，可选的，所述壳体还包括具有容纳空间的罩体、以及位于所述罩体底部的所述安装座，所述传感器组件、所述发电组件和所述无线网络组件均位于所述容纳空间内，且所述罩体与所述安装座可拆卸连接。

如上任意一种所述的传感器，可选的，所述传感器组件包括温度传感器、位移传感器和加速度传感器中的一种或多种。

如上任意一种所述的传感器，可选的，所述无线网络组件为RFID、GPRS、Bluetooth、Wi-Fi、IrDA、UWB、Zig-Bee和NFC中的一种或多种。

本实用新型提供一种传感器，通过在壳体内设置无线网络组件，其中，无线网络组件与传感器组件电连接，并用于将接收到的传感器组件采集到的机械设备运行状态信息传输至外部网络，从而实现本实用新型传感器的无线连接，解决了现有机械设备状态监测系统中大量传感器采用有线连接，导致的传感器的连接易受现场空间限制和安装成本较高的技术问题；

在此基础上，通过壳体内发电组件的设置，发电组件与无线网络组件与传感器组件电连接，并用于为传感器组件和无线网络组件供电，从而实现了本实用新型传感器的自发电，无需对传感器提供外部电源，无需进行更换电池等维护工作，从而避免对传感器进行经常性电池更换将导致的维护成本的增加以及废旧电池造成的环境污染。因此，本实用新型实施例提供的传感器实现了传感器无线传输以及自发电的目的，解决了机械设备状态监测系统中大量传感器采用有线连接，导致的传感器的连接易受现场空间限制和安装成本较高的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的传感器的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的传感器与外部网络信号传输的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的传感器的原理框图；

图4是本实用新型实施例提供的传感器的工作原理图；

图5是本实用新型实施例提供的传感器的安装示意图。

附图标记说明：

壳体-10；

罩体-11；

安装座-12；

传感器组件-20；

检测探头-21；

无线网络组件-30；

信号传输端-31；

发电组件-40；

机械设备-50；

外部网络-60；

第一连接线-70；

第二连接线-80；

信号线缆-90；

紧固件-100。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

正如背景技术中所描述的，应用于机械设备状态监测系统的传感器大多采用有线的连接方式向传感器供电，并向数据采集器传输信号。机械设备状态监测系统中大量传感器采用有线连接的方式，将导致其安装成本较高，易受现场空间限制，且大量敷设的线缆、穿线管会给检维修工作带来诸多不便，常需反复拆装。

基于现有的无线网络技术，将大量传感器以无线传输的方式加入到监测网络中，能够有效解决传感器有线连接方式的缺陷。

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种传感器，以解决机械设备状态监测系统中大量传感器采用有线连接，导致的传感器的连接易受现场空间限制和安装成本较高的技术问题。

实施例

图1是本实用新型实施例提供的传感器的结构示意图，图2是本实用新型实施例提供的传感器与外部网络信号传输的结构示意图，图3是本实用新型实施例提供的传感器的原理框图，图4是本实用新型实施例提供的传感器的工作原理图，图5是本实用新型实施例提供的传感器的安装示意图。

参考图1至图5所示，本实用新型实施例提供一种传感器，适用于机械设备50的运行状态监测，包括：壳体10，壳体10内设有传感器组件20、发电组件40和无线网络组件30；

其中，传感器组件20用于采集机械设备50运行状态信息，并将机械设备50运行状态信息传输至无线网络组件30；无线网络组件30与传感器组件20电连接，用于接收到的机械设备50运行状态信息传输至外部网络60；发电组件40分别与传感器组件20和无线网络组件30电连接，用于为传感器组件20和无线网络组件30供电。

具体的，本实施例中，通过传感器组件20能够对机械设备50的运行状态进行间断性或者实时监测，以便获取运行中机械设备50的相关参数，对机械设备50的运行状态进行更好的掌握，为机械设备50故障诊断提高数据来源，在设备出现故障时能够有助于检测或者维修人员快速的找到机械设备50可能发生故障的原因。

其中，机械设备50的运行状态的监测可以为对机械设备50的振动、温度以及各种工艺参数的检测。相应的，机械设备50的运行状态信息可以为机械设备50的振动、温度以及各种工艺参数的信息。

由于机械设备50的运行状态信息通过传感器组件20进行监测，因此，本实施例中，传感器组件20包括温度传感器、位移传感器和加速度传感器中的一种或多种，即本实施例中，传感器组件20可以为具有一种或多种监测功能的传感器或者传感器芯片。

也就是说，本实施例中，传感器组件20可以仅针对机械设备50的一种检测目标(如温度)进行检测，也可以针对机械设备50的多种检测目标(如温度和加速度)进行检测。

在实际应用中，可以根据机械设备50所需的检测目标在现有技术中选择合适的传感器组件20，因此，本实施例中，对于传感器组件20的种类以及型号及其相应的检测原理并不做进一步限定，相应的，不同的传感器组件20(如用于检测温度的温度传感器)的检测原理可以参考现有技术中的检测原理，在本实施例中，不再做进一步赘述。

其中，机械设备50可以为现有技术中发电厂、炼钢厂、石油化工企业或者其他应用机械设备50且需对机械设备50的运行状态进行监测的其他行业中的任何一种机械设备50。

示例性的，机械设备50包括但不仅限于为各类旋转、往复式的机械设备50。在本实施例中，对于机械设备50并不做进一步限定。

基于现有的无线网络技术，参考图1至图5所示，本实施例中，通过在壳体10内设置无线网络组件30，其中，无线网络组件30与发电组件40电连接，用于接收到的机械设备50运行状态信息传输至外部网络60，从而实现机械设备50运行信息的无线传输。

本实施例将大量传感器以无线传输的方式加入到机械设备50的监测网络中，能够有效解决现有传感器有线连接方式的缺陷，无需敷设的大量线缆、穿线管，以避免大量线缆、穿线管给检维修工作带来的诸多不便，无需反复拆装，从而解决现有传感器有线连接方式导致的传感器的连接易受现场空间限制和安装成本较高的技术问题。

具体的，本实施例中，无线网络组件30可以为无线射频识别即射频识别组件(Radio Frequency Identification，简称：RFID)、通用分组无线服务组件(GeneralPacket Radio Service，简称：GPRS)、蓝牙组件(即Bluetooth)、Wi-Fi组件、红外传输组件(即IrDA)、超宽带无线通信组件(Ultra Wide Band，简称：UWB)、紫峰无线网络组件(即Zig-Bee)和近场通信(Near Field Communication，简称：NFC)中的一种或多种。

在实际应用中，可以根据信号传输的要求选择上述无线网络组件30中的一种或多种，在本实施例中，只需满足采用上述的无线网络组件30能够满足传感器组件20和外部网络60之间的无线传输或者无线通信即可，在本实施例中，对于无线网络组件30并不做进一步限定。

需要说明的是，本实施例中，参考图4所示，无线网络组件30通过无线网络传输协议将接收到的机械设备50运行状态信息传输至外部网络60。其中，无线网络组件30与外部网络60之间的无线传输可参考现有技术中的无线传输技术，在本实施例中，不再对其做进一步赘述。

具体的，本实施例中，与无线网络组件30采用无线通信的外部网络60可以为机械设备50的监测网络或者其他能够于无线网络组件30进行无线通信的网络设备(如手机、电脑等)，通过该网路设备能够实时了解到所监测到的机械设备50的运行状态，即本实施例中，外部网络60包括但不仅限于机械设备50的监测网络。

基于现有的无线网络技术，传感器组件20以无线传输的方式加入到机械设备50的监测网络中，能够优先解决现有传感器采用有线连接方式的缺陷。然而，传感器采用无线网络组件30与外部网络60无线传输，通常采用电池对无线网络组件30和传感器组件20进行供电，在实际应用中，受到电池使用寿命的限制，机械设备50状态监测系统中由于具有大量的传感器，因此，械设备的监测网络中大量传感器的电池需经常更换，不但增加了维护成本，而且废旧电池易造成环境污染。

为此，本实施例通过在壳体10内设置发电组件40，发电组件40分别与传感器组件20和无线网络组件30电连接，通过发电组件40为传感器组件20和无线网络组件30提供作用所需的电能，无需额外提供能够满足传感器组件20和无线网络组件30工作的外部电源，从而避免对传感器进行经常性电池更换将导致的维护成本的增加以及废旧电池造成的环境污染，使得本实用新型的传感器具有自发电的功能。

本实用新型实施例中，通过在壳体10内设置无线网络组件30，其中，无线网络组件30与传感器组件20电连接，并用于将接收到的传感器组件20采集到的机械设备50运行状态信息传输至外部网络60，从而实现本实用新型传感器的无线连接，解决了现有机械设备50状态监测系统中大量传感器采用有线连接，导致的传感器的连接易受现场空间限制和安装成本较高的技术问题；在此基础上，通过壳体10内发电组件40的设置，发电组件40与无线网络组件30与传感器组件20电连接，并用于为传感器组件20和无线网络组件30供电，从而实现了本实用新型传感器的自发电，无需对传感器提供外部电源，无需进行更换电池等维护工作，从而避免对传感器进行经常性电池更换将导致的维护成本的增加以及废旧电池造成的环境污染。

因此，本实用新型实施例提供的传感器实现了传感器无线传输以及自发电的目的，解决了机械设备50状态监测系统中大量传感器采用有线连接，导致的传感器的连接易受现场空间限制和安装成本较高的技术问题。

具体的，本实施例中，参考图1和图2所示，发电组件40固定在壳体10内，能够将机械设备50运转时由于振动产生的机械能进行利用转化为电能，从而为传感器组件20和无线网络组件30进行供电，满足本实用新型实施例中传感器的自发电。

进一步的，本实施例中，发电组件40包括静电式发电单元、电磁式发电单元和压电式发电单元中的一种或者多种。

也就是说，本实施例中，发电组件40可以为静电式发电单元、电磁式发电单元和压电式发电单元中的一种，也可以为静电式发电单元、电磁式发电单元和压电式发电单元中的多种形式的发电组件组合形成的发电组件，本实施例中，发电组件40只需满足能够将机械设备50运转时的机械能转化为电能，为传感器组件20和无线网络组件30供电即可，在本实施例中，对于发电组件40的结构不再做进一步限定。

示例性的，为了满足传感器的尺寸要求，本实施例中，发电组件40可以为微型振动发电机或者其他能够将机械设备50运转时产生的机械能转化为电能的发电件，即本实施例中，发电组件40包括但不仅限于微型振动发电机。需要说明的是，本实施例中，可以参考现有技术中微型振动发电机的结构以及发电原理，在本实施例中，对于微型振动发电机的结构以及发电原理不再做进一步阐述。

作为一种可能的实施方式，为了解决传感器在机械设备50上的占用空间，参考图1和图2所示，本实施例中，无线网络组件30、发电组件40和传感器组件20沿着竖直方向(即垂直于机械设备50的方向)依次安装在壳体10内，以节约传感器在机械设备50上的占用空间。

为了便于传感器组件20对于机械设备50运行状态的监测，传感器组件20靠近机械设备50设置。

相应的，发电组件40位于传感器组件20和无线网络组件30之间，便于发电组件40与传感器组件20和无线网络组件30的电连接，从而实现对传感器组件20和无线网络组件30的供电的同时，能够合理利用壳体10内的剩余空间，有助于传感器的小型化。

示例性的，参考图1和图2所示，本实施例中，发电组件40分别通过第一连接线70和第二连接线80与传感器组件20和无线网络组件30电连接，其中，连接线可以为电力连接线。

示例性的，参考图1和图2所示，本实施例中，传感器组件20可以通过信号线缆90与无线网络组件30的数据接口(在图中未标示)电连接，从而将采集到的机械设备50运行状态信息通过无线网络组件30传输至外部网络60。

作为另一种可能的实施方式，本实施例中，无线网络组件30、发电组件40和传感器组件20也可以沿着水平方向依次安装在壳体10内。或者，本实施例中，无线网络组件30、发电组件40和传感器组件20也可以以其他的排布方式安装在壳体10内，在本实施例中，对于传感器的外形结构并不做进一步限定。

具体的，为了便于传感器安装在机械设备50上，参考图5所示，壳体10的安装座12安装在机械设备50上，其中，传感器组件20靠近安装座12设置，且传感器组件20的检测探头21伸入安装座12内。

需要说明的是，参考图1至图2所示，无线网络组件30和发电组件40可以通过紧固件100固定在壳体10内，其中，紧固件100可以为螺钉、螺栓或者其他能够将无线网络组件30和发电组件40固定在壳体10内的部件，即本实施例中，紧固件100包括但不仅限于螺钉或者螺栓。

进一步的，为了便于无线网络组件30信号的传递，无线网络组件30的信号传输端31可以设在壳体10的外部，无线网络组件30通过信号传输端31与外部网络60进行信号(即机械设备50运行状态信息)的传输，以便增强与外部网络60的连接信号的强度，从而使得无线网络组件30与外部网络60之间信号传输的可靠性。

为了便于安装座12快速安装在机械设备50上，参考图4所示，本实施例中，安装座12吸附在机械设备50上。

具体的，本实施例中，安装座12和机械设备50之间的吸附可以为磁性吸附，作为一种可能的实现方式，本实施例中，安装座12可以为磁性安装座12，机械设备50与传感器相对位置处的表面为能够吸附磁性安装座12的铁磁性材料。

或者，作为另一种可能的实现方式，本实施例中，机械设备50在与传感器相对位置处的表面可以为磁性材料，安装座12为能够吸附在机械设备50上的铁磁性材料。

进一步的，本实施例中，参考图1、图2和图5所示，为了便于壳体10的内部器件(如传感器组件20、发电组件40和无线网络组件30)的安装，壳体10还包括具有容纳空间的罩体11、以及位于罩体11底部的安装座12，传感器组件20、发电组件40和无线网络组件30均位于容纳空间内，且罩体11与安装座12可拆卸连接，以便于对传感器进行组装和维修。

具体的，本实施例中，罩体11与安装座12的可拆卸连接方式可以为螺纹连接、卡接或者紧固件100连接，即本实施例中，罩体11与安装座12的可拆卸连接方式包括但不仅限于为螺纹连接。

本实施例中的传感器在能够适用于发电厂、炼钢厂以及石油化工企业等一般场合的基础上，为了使传感器的适应性更强，本实施例中，壳体10可以为防爆壳体10，通过防爆壳体10的设置，能够使得本实施例中的传感器能够适用于防爆场合，使得本实施例中传感器的适用性更广。

下面以加速度传感器为例，对本实施例中的传感器做进一步阐述。

本实施例中传感器组件20采用加速度传感器；发电组件40采用微型振动发电机；无线网络组件30采用低功耗WIFI组件。

参考图1、图2和图5所示，本实施例中，壳体10的安装座12采用磁性安装座12并吸附在机械设备50上，传感器组件20、发电组件40和无线网络组件30沿着竖直方向依次设置壳体10内；

其中，传感器组件20靠近机械设备50设置并安装在安装座12上部，发电组件40位于传感器组件20和无线网络组件30之间。

壳体10将传感器组件20、发电组件40和无线网络组件30包含在内，并与安装座12通过螺纹进行连接，组成传感器。

如图5所示，传感器通过安装座12与所监测的机械设备50吸附连接，当机械设备50运转时会产生振动，发电组件40工作将该机械设备50振动产生的机械能转化为电能，分别通过第一连接线70和第二连接线80给传感器组件20和无线网络组件30供电。

传感器组件20采集到机械设备50运行状态信息，通过信号线缆90，传输至无线网络组件30的数据接口，无线网络组件30通过无线网络传输协议将接收到的机械设备50运行状态信息传输至外部网络60。

本实用新型实施例中，通过在壳体内设置无线网络组件和发电组件，无线网络组件与传感器组件电连接，并用于将接收到的传感器组件采集到的机械设备运行状态信息传输至外部网络，从而实现本实用新型传感器的无线连接。在此基础上，发电组件与无线网络组件与传感器组件电连接，并用于为传感器组件和无线网络组件供电，从而实现了本实用新型传感器的自发电。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，本文中使用的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成为一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以使两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。

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实用新型中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种传感器，适用于机械设备的运行状态监测，其特征在于，包括：壳体，所述壳体内设有传感器组件、发电组件和无线网络组件，其中，所述传感器组件用于采集所述机械设备运行状态信息，并将所述机械设备运行状态信息传输至所述无线网络组件；所述无线网络组件与所述传感器组件电连接，用于接收到的所述机械设备运行状态信息传输至外部网络；所述发电组件分别与所述传感器组件和所述无线网络组件电连接，用于为所述传感器组件和所述无线网络组件供电。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述发电组件固定在所述壳体内，用于将所述机械设备运转时产生的机械能转化为电能。

3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述发电组件包括静电式发电单元、电磁式发电单元和压电式发电单元中的一种或者多种。

4.根据权利要求3所述的传感器，其特征在于，所述发电组件为微型振动发电机。

5.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述无线网络组件、所述发电组件和所述传感器组件沿着竖直方向或者水平方向依次安装在所述壳体内，其中，所述传感器组件靠近所述机械设备设置。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的传感器，其特征在于，所述壳体的安装座安装在所述机械设备上，其中，所述传感器组件的检测探头伸入所述安装座内。

7.根据权利要求6所述的传感器，其特征在于，所述安装座吸附在所述机械设备上。

8.根据权利要求6所述的传感器，其特征在于，所述壳体还包括具有容纳空间的罩体、以及位于所述罩体底部的所述安装座，所述传感器组件、所述发电组件和所述无线网络组件均位于所述容纳空间内，且所述罩体与所述安装座可拆卸连接。

9.根据权利要求1-5中任意一项所述的传感器，其特征在于，所述传感器组件包括温度传感器、位移传感器和加速度传感器中的一种或多种。

10.根据权利要求1-5中任意一项所述的传感器，其特征在于，所述无线网络组件为RFID、GPRS、Bluetooth、Wi-Fi、IrDA、UWB、Zig-Bee和NFC中的一种或多种。

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