基于无线传感节点的球罐健康监测系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于无线传感节点的球罐健康监测系统，包括：数据采集网关和一个以上传感器采集系统，每一个所述传感器采集系统和所述数据采集网关无线连接。因此，本发明专利技术可以对球罐的健康状况实时监测，而且，通过无线传输方式，消除了长电缆传输带来的噪声干扰，提高了监测系统的监测精度和抗干扰能力。

【技术实现步骤摘要】
基于无线传感节点的球罐健康监测系统
本专利技术属于球罐健康监测
，具体涉及一种基于无线传感节点的球罐健康监测系统。
技术介绍
球罐为一种钢制容器设备，在石油炼制工业和石油化工中主要用于贮存和运输液态或气态物料。由于球罐在使用过程中，受内部压力和外界环境的影响，会逐渐出现一些危险部位，例如：因裂缝扩展、塑性变形或相变等现象而增加球罐泄漏的危险性，所以，为保证球罐的安全使用，常常需要对球罐进行健康检测。现有球罐健康检测方法一般包括以下两类：(一)人工直接目测检查：即：通过肉眼直接观察球罐表面的外观，从而判断球罐是否存在危险部位。该方法存在的主要缺陷为：一方面，需要具有丰富经验的人员才能进行目测检查，从而限制了其应用；另一方面，人工目测检查通常只能对球罐的健康状况给出定性结论，无法量化，而且，对球罐健康状况的结论主观性较强，难以对球罐健康状况做出精确的评价。(二)采用便携式仪器监测球罐的健康状况：即，当需要监测球罐的健康状况时，在球罐表面安装某一检测仪器，从而检测球罐的健康状况。该种方法存在的主要缺陷为：实时性差，无法对球罐的健康状况进行长期有效的监测。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种基于无线传感节点的球罐健康监测系统，可以对球罐的健康状况实时监测，而且，通过无线传输方式，消除了长电缆传输带来的噪声干扰，提高了监测系统的监测精度和抗干扰能力。本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术提供一种基于无线传感节点的球罐健康监测系统，包括：数据采集网关和一个以上传感器采集系统，每一个所述传感器采集系统和所述数据采集网关无线连接。优选的，各个所述传感器采集系统自组织形成星型、线型或网状的网络拓扑结构。优选的，每一个所述传感器采集系统包括：传感器节点、信号调理电路和一个以上固定安装在待监测起重机械表面关键部位的传感器和传感器节点；各个所述传感器通过所述信号调理电路与所述传感器节点连接。优选的，所述信号调理电路包括依次连接的信号放大电路、信号滤波电路和A/D转换电路。所述传感器节点包括：多个传感器接口，所述传感器通过所述传感器接口与所述传感器节点连接。优选的，所述传感器节点还包括：电源模块、数据采集处理模块、无线收发模块和数据存储模块；所述电源模块分别与所述数据采集处理模块、所述无线收发模块和所述数据存储模块连接。优选的，所述传感器节点还包括：传感器节点外壳；所述电源模块、所述数据采集处理模块、所述无线收发模块和所述数据存储模块封装在所述传感器节点外壳内部。优选的，所述传感器为温度传感器、压力传感器、加速度传感器、光纤振动传感器和应力监测传感器中的一种或几种；所述应力监测传感器安装在所述待监测球罐的焊缝处、母材处或支腿处；所述光纤振动传感器安装在所述待监测球罐的支腿处；所述传感器节点通过磁吸附固定在所述待监测球罐上。优选的，还包括：数据处理和控制服务器；所述数据采集网关通过互联网连接有数据处理和控制服务器。与所述数据处理和控制服务器连接。优选的，所述数据采集网关包括：依次连接的数据采集控制电路和通信电路。优选的，所述数据采集控制电路包括：网关存储模块；所述通信电路包括USB接口、以太网通信接口和GPRS/CDMA通信接口中的一种或几种。本专利技术的有益效果如下：通过使用本专利技术提供的基于无线传感节点的球罐健康监测系统，通过在待监测球罐表面关键部位安装传感器，实现了对球罐的健康状况实时监测；而且，通过无线传输方式，消除了长电缆传输带来的噪声干扰，提高了监测系统的监测精度和抗干扰能力；另外，传感器采集到的数据通过网络上传给数据处理和控制服务器，通过对数据进行分析，实现识别和诊断球罐的损伤情况，因此，本专利技术实现了对球罐的实时在线监测与诊断，为保障球罐的安全运行提供了科学依据。附图说明图1为本专利技术提供的基于无线传感节点的球罐健康监测系统的结构示意图；图2为本专利技术提供的球罐健康监测系统中传感器节点的外部构造图；图3为传感器节点中一个通道的电路原理图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术提供的基于无线传感节点的球罐健康监测系统进行详细说明。如图1所示，为本专利技术实施例提供的一种基于无线传感节点的球罐健康监测系统，包括：一个以上传感器采集系统和数据采集网关，每一个所述传感器采集系统和所述数据采集网关无线连接。由于传感器采集系统和数据采集网关通过无线传输方式连接，消除了长电缆传输带来的噪声干扰，提高了监测系统的监测精度和抗干扰能力。下面对传感器采集系统和数据采集网关分别介绍：(一)传感器采集系统由于数据采集网关和多个传感器采集系统相连，所以，各个传感器采集系统可以基于802.15.4协议，并自组织形成星型、线型或网状等网络拓扑结构。对于每一个传感器采集系统包括：一个以上固定安装在待监测球罐表面关键部位的传感器、信号调理电路和传感器节点。其中，传感器包括：温度传感器、压力传感器、加速度传感器等，用于监测球罐各种参数的变化情况，例如：球罐关键部位的变形、应变、挠度、振动等参数，从而有利于更准确的获得球罐的损伤情况。传感器将采集到的信息发送给信号调理电路，经信号调理电路进行信号调理后，再传给传感器节点，由传感器节点进行后续处理。其中，信号调理电路包括依次连接的信号放大电路、信号滤波电路和A/D转换电路，用于对接收到的来自传感器上传的电信息进行放大、滤波和模数转换处理，得到数字信号，并将该数字信号发送给传感器节点。在实际应用过程中，针对大型球罐金属结构特点和现场运行环境，根据大型球罐的整体应力分布状况选择合适的布置位置。该监测包括应力监测和加速度监测，其中，应力监测对大型球罐的焊缝处、母材和支腿进行监测，加速度监测主要对大型球罐的支腿进行监测。传感器的具体布置如下：(一)应力监测传感器的安装位置a)球罐壳体典型焊缝处，包括上、下温带焊缝、赤道带焊缝、上下小环焊缝、上下极板拼接缝和支柱与球壳连接最低处。b)球壳母材，包括赤道带母材和上下极板母材。c)支腿(二)加速度监测传感器的安装位置在球罐的其中四个支腿上对称安装4只光纤振动传感器，用于对支腿结构振动进行在线监测。另外，可以采用焊接机将传感器直接固定安装在球罐的测点表面，并罩防护盒，防止恶劣环境对传感节点的损伤。每一个传感器到传感器节点之间的连接构成的通路称为一个通道，每个通道内置有独立的高精度120-1000Ω桥路电阻和放大调理电路，可以方便地由软件自动切换选择1/4桥、半桥或全桥测量方式，兼容各种类型的桥路传感器。如图2所示，为本专利技术提供的球罐健康监测系统中传感器节点的外部构造图，如表1所示，为传感器节点中四个传感器节点的参数表。如图3所示，传感器节点中一个通道的电路原理图。表1具体的，传感器节点还可以包括：电源模块、数据采集处理模块、无线收发模块和数据存储模块。其中，电源模块分别与数据采集处理模块、无线收发模块和数据存储模块连接，用于向各模块供电。并且，为延长传感器节点的工作寿命，传感器节点还包括：传感器节点外壳；所述电源模块、所述数据采集处理模块、所述无线收发模块和所述数据存储模块封装在所述传感器节点外壳内部，其中，外壳可以为RytonPPS塑料外壳。在实际应用中，传感器节点可以通过磁吸附固定在球罐上。数据采集处理模块用于控制各传感器的采样频率，数据存储模块用于对传感器采集到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无线传感节点的球罐健康监测系统，其特征在于，包括：数据采集网关和一个以上传感器采集系统，每一个所述传感器采集系统和所述数据采集网关无线连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于无线传感节点的球罐健康监测系统，其特征在于，包括：数据采集网关和一个以上传感器采集系统，每一个所述传感器采集系统和所述数据采集网关无线连接；其中，各个所述传感器采集系统自组织形成星型、线型或网状的网络拓扑结构；其中，每一个所述传感器采集系统包括：传感器节点、信号调理电路和一个以上固定安装在待监测起重机械表面关键部位的传感器和传感器节点；各个所述传感器通过所述信号调理电路与所述传感器节点连接；其中，所述信号调理电路包括依次连接的信号放大电路、信号滤波电路和A/D转换电路；所述传感器节点包括：多个传感器接口，所述传感器通过所述传感器接口与所述传感器节点连接；其中，所述传感器节点还包括：电源模块、数据采集处理模块、无线收发模块和数据存储模块；所述电源模块分别与所述数据采集处理模块、所述无线收发模块和所述数据存储模块连接；其中，所述传感器节点还包括：传感器节点外壳；所述电源模块、所述数据采集处理模块、所述无线收发模块和所述数据存储模块封装在所述传感器节点外壳内部；其中，所述传感器为温度传感器、压力传感器、加速度传感器、光纤振动传感器和应力监测传感器中的一种或几种；所述应力监测传感器安装在待监测球罐的焊缝处、母材处或支腿处；所述光纤振动传感器安装在所述待监测球罐的支腿处；所述传感器节点通过磁吸附固定在所述待监测球罐上；其中，还包括：数据处理和控制服务器；所述数据采集网关通过互联网连接有数据处理和控制服务器；数据处理和控制服务器还连接有球罐结构健康评估系统，实现对球罐结构的健康状况的评估；具体的，球罐结构健康评估系统包括：设备风险管理模块、设备检验管理模块、设备健康监测模块和设备单位管理模块；其中，设备风险管理模块采用大型球...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁克勤，王志杰，赵娜，寿比南，林树青，
申请(专利权)人：中国特种设备检测研究院，北京中检希望科技有限公司，
类型：发明
国别省市：