CN106289388A - 一种船闸健康状态的远程监测***及其监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种船闸健康状态的远程监测***及其监测方法,所述的监测***包括光纤裂纹检测子***、光纤光栅应变检测子***、振动检测子***、闸室水位测量子***、环境参数检测子***、AIS基站、光纤解调模块、数据采集计算机、远程传输终端、云端数据库和指挥中心监控室。本发明利用现场无损光纤传感技术,可以快速、实时获取包括人字门各监测位置的应变、温度以及人字门整体三维运动状态等信息,采用多种算法及先验知识,通过数据分析、处理及专家***对人字门的结构变形、结构动态特性及健康运行状况做出准确判断,以达到实时监测***结构损伤或退化的目的,为船闸的安全、高效、稳定、可靠运行提供有力保障。
Description
技术领域
本发明涉及水工金属结构健康监测技术领域,特别涉及一种船闸健康状态的监测***。
背景技术
船闸人字门长期工作在低速重载的工况条件下,随着闸门启闭次数的增加,其顶枢、底枢、连门轴等运转部件的接触表面逐渐会出现润滑不良等状况。再加之人字门在运转过程中会受到涌浪、动水载荷、启闭机运行状态及水下门体两侧巨大水压等共同作用而引发门体振动及门体上下小位移量的频繁跳动。而当激振频率接近人字门固有频率时,会引发门体共振,产生应力集中现象,将对船闸人字门的门体、AB杆、背拉杆及顶枢、底枢等钢性结构部件产生破坏性影响。当结构损伤积累到一定程度,就会引发诸如AB杆/背拉杆断裂、门体深水区出现裂纹等严重后果,不但影响通航安全,还将带来严重的社会影响和经济损失。因此,对船闸人字门各关键结构部件进行远程实时监测和健康诊断,及时发现结构损伤并评估其安全性,对提高安全通航效率,保障人民生命财产安全,具有重要现实意义。
为保证船闸结构安全,目前对船闸健康状态的监测仍然采用定期停航人工检修及六年一周期的大修,不仅影响航道运输,更为重要的是人工检测无法做到实时监测,且存在漏检可能,存在很大安全隐患。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题,本发明要设计一种可以实时监测、排除安全隐患的船闸健康状态的远程监测***及其监测方法。
有鉴于此,本发明采用光纤裂纹检测传感装置、光纤光栅应变检测传感装置以及振动检测传感装置,远程获取船闸人字门各监测位置的信息,通过数据分析、处理实现危险区域的监测和定位,以达到监测人字门结构损伤或退化的目的。
为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:一种船闸健康状态的远程监测***,包括光纤裂纹检测子***、光纤光栅应变检测子***、振动检测子***、闸室水位测量子***、环境参数检测子***、AIS基站、光纤解调模块、数据采集计算机、远程传输终端、云端数据库和指挥中心监控室;其中光纤裂纹检测子***、光纤光栅应变检测子***与振动检测子***通过光纤解调模块将裂纹、应变和振动信息送至数据采集计算机,数据采集计算机同时收集闸室水位测量子***、环境参数检测子***、AIS基站的信息并通过远程传输终端上传到云端数据库,指挥中心监控室通过访问云端数据库,综合考虑船闸工作情况与过闸船舶的航行信息,分析并评定船闸运行的健康状态以决定是否通知巡检人员及时排除险情。
一种船闸健康状态的远程监测***的监测方法,包括以下步骤:
A、获取水文状态信息;
闸室水位测量子***与环境参数检测子***分别实时获取水文状态信息,并传输到数据采集计算机,所述的水文状态信息包括水位变化、水温、空气湿度、风向和气压;数据采集计算机对水文状态信息进行汇总后通过远程传输终端将水文状态信息上传到云端数据库,指挥中心监控室读取云端数据库的水文状态信息作为船闸健康状态评估时的环境参考;
B、监控进闸船舶航行信息;
AIS基站远程实时监控进闸船舶航行信息,所述的船舶航行信息包括船舶航路是否脱离、行进方向是否存在偏差和航速是否过快,并及时对船舶发出预警,避免船舶撞击闸室或人字门情况的发生;数据采集计算机对船舶航行信息进行汇总,经远程传输终端上传到云端数据库;
C、实时检测门体运行状态;
门体运行状态包括门体上裂纹的出现与否、门体受力情况和门体振动情况,光纤裂纹检测子***定期检测门体上裂纹的出现与否,光纤光栅应变检测子***和振动检测子***在人字门运行的过程中,分别实时检测门体受力情况和振动情况,光纤解调模块将门体运行状态传送到数据采集计算机中,并通过远程传输终端将门体运行状态发送到云端数据库;
D、分析并综合船闸运行数据;
指挥中心监控室从云端数据库读取汇总后的数据;根据船闸开启闭过程中人字门受力情况,进行门体的模态分析;对获取的振动信号进行处理,通过门体的加速度大小表征门体的外力特征,同时计算门体的位移判断门体开合过程中的稳定性;此外,综合船舶、门体和水文信息并访问云端数据库调用历史信息和维修状况作为参考,最终评定当前船闸的健康状态,形成船闸健康状态报表并更新上传到云端数据库中。
进一步地,所述的数据采集计算机中预先设置监测数据报警值,并且自动发送警报至远程控制手机或与远程控制手机绑定的邮箱,保证监测数据一旦超过报警值,远程控制手机能实时收到相应报警信息。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
1、本发明利用现场无损光纤传感技术,可以快速、实时获取包括人字门各监测位置的应变、温度以及人字门整体三维运动状态等信息,采用多种算法及先验知识,通过数据分析、处理及专家***对人字门的结构变形、结构动态特性及健康运行状况做出准确判断,以达到实时监测***结构损伤或退化的目的。
2、通过本项发明,工作人员可实时了解和掌握满负荷甚至超负荷运转船闸的安全健康状况,为船闸的安全、高效、稳定、可靠运行提供有力保障。同时,也可对船闸检修与维护工作给出合理性建议,对减少非计划停航,优化停航计划提供有利帮助。
附图说明
本发明共有附图1幅,其中:
图1为船闸健康状态远程安全监测***的流程图。
图中:1、光纤裂纹检测子***,2、光纤光栅应变检测子***,3、振动检测子***,4、闸室水位测量子***,5、环境参数检测子***,6、AIS基站,7、光纤解调模块,8、数据采集计算机,9、远程传输终端,10、云端数据库,11、指挥中心监控室。
具体实施方式
以下将结合附图,对本发明的优选实施例进行详细的描述:应当理解,优选实施例仅为了说明本发明,而不是为了限制本发明的保护范围。
如图1所示,一种船闸健康状态的远程监测***,包括光纤裂纹检测子***1、光纤光栅应变检测子***2、振动检测子***3、闸室水位测量子***4、环境参数检测子***5、AIS基站6、光纤解调模块7、数据采集计算机8、远程传输终端9、云端数据库10和指挥中心监控室11;其中光纤裂纹检测子***1、光纤光栅应变检测子***2与振动检测子***3通过光纤解调模块7将裂纹、应变和振动信息送至数据采集计算机8,数据采集计算机8同时收集闸室水位测量子***4、环境参数检测子***5、AIS基站6的信息并通过远程传输终端9上传到云端数据库10,指挥中心监控室11通过访问云端数据库10,综合考虑船闸工作情况与过闸船舶的航行信息,分析并评定船闸运行的健康状态以决定是否通知巡检人员及时排除险情。
一种船闸健康状态的远程监测***的监测方法,包括以下步骤:
A、获取水文状态信息;
闸室水位测量子***4与环境参数检测子***5分别实时获取水文状态信息,并传输到数据采集计算机8,所述的水文状态信息包括水位变化、水温、空气湿度、风向和气压;数据采集计算机8对水文状态信息进行汇总后通过远程传输终端9将水文状态信息上传到云端数据库10,指挥中心监控室11读取云端数据库10的水文状态信息作为船闸健康状态评估时的环境参考;
B、监控进闸船舶航行信息;
AIS基站6远程实时监控进闸船舶航行信息,所述的船舶航行信息包括船舶航路是否脱离、行进方向是否存在偏差和航速是否过快,并及时对船舶发出预警,避免船舶撞击闸室或人字门情况的发生;数据采集计算机8对船舶航行信息进行汇总,经远程传输终端9上传到云端数据库10;
C、实时检测门体运行状态;
门体运行状态包括门体上裂纹的出现与否、门体受力情况和门体振动情况,光纤裂纹检测子***1定期检测门体上裂纹的出现与否,光纤光栅应变检测子***2和振动检测子***3在人字门运行的过程中,分别实时检测门体受力情况和振动情况,光纤解调模块7将门体运行状态传送到数据采集计算机8中,并通过远程传输终端9将门体运行状态发送到云端数据库10;
D、分析并综合船闸运行数据;
指挥中心监控室11从云端数据库10读取汇总后的数据;根据船闸开启闭过程中人字门受力情况,进行门体的模态分析;对获取的振动信号进行处理,通过门体的加速度大小表征门体的外力特征,同时计算门体的位移判断门体开合过程中的稳定性;此外,综合船舶、门体和水文信息并访问云端数据库10调用历史信息和维修状况作为参考,最终评定当前船闸的健康状态,形成船闸健康状态报表并更新上传到云端数据库10中。
进一步地,所述的数据采集计算机8中预先设置监测数据报警值,并且自动发送警报至远程控制手机或与远程控制手机绑定的邮箱,保证监测数据一旦超过报警值,远程控制手机能实时收到相应报警信息。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明,显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (3)
1.一种船闸健康状态的远程监测***,其特征在于:包括光纤裂纹检测子***(1)、光纤光栅应变检测子***(2)、振动检测子***(3)、闸室水位测量子***(4)、环境参数检测子***(5)、AIS基站(6)、光纤解调模块(7)、数据采集计算机(8)、远程传输终端(9)、云端数据库(10)和指挥中心监控室(11);其中光纤裂纹检测子***(1)、光纤光栅应变检测子***(2)与振动检测子***(3)通过光纤解调模块(7)将裂纹、应变和振动信息送至数据采集计算机(8),数据采集计算机(8)同时收集闸室水位测量子***(4)、环境参数检测子***(5)、AIS基站(6)的信息并通过远程传输终端(9)上传到云端数据库(10),指挥中心监控室(11)通过访问云端数据库(10),综合考虑船闸工作情况与过闸船舶的航行信息,分析并评定船闸运行的健康状态以决定是否通知巡检人员及时排除险情。
2.一种船闸健康状态的远程监测***的监测方法,其特征在于:包括以下步骤:
A、获取水文状态信息;
闸室水位测量子***(4)与环境参数检测子***(5)分别实时获取水文状态信息,并传输到数据采集计算机(8),所述的水文状态信息包括水位变化、水温、空气湿度、风向和气压;数据采集计算机(8)对水文状态信息进行汇总后通过远程传输终端(9)将水文状态信息上传到云端数据库(10),指挥中心监控室(11)读取云端数据库(10)的水文状态信息作为船闸健康状态评估时的环境参考;
B、监控进闸船舶航行信息;
AIS基站(6)远程实时监控进闸船舶航行信息,所述的船舶航行信息包括船舶航路是否脱离、行进方向是否存在偏差和航速是否过快,并及时对船舶发出预警,避免船舶撞击闸室或人字门情况的发生;数据采集计算机(8)对船舶航行信息进行汇总,经远程传输终端(9)上传到云端数据库(10);
C、实时检测门体运行状态;
门体运行状态包括门体上裂纹的出现与否、门体受力情况和门体振动情况,光纤裂纹检测子***(1)定期检测门体上裂纹的出现与否,光纤光栅应变检测子***(2)和振动检测子***(3)在人字门运行的过程中,分别实时检测门体受力情况和振动情况,光纤解调模块(7)将门体运行状态传送到数据采集计算机(8)中,并通过远程传输终端(9)将门体运行状态发送到云端数据库(10);
D、分析并综合船闸运行数据;
指挥中心监控室(11)从云端数据库(10)读取汇总后的数据;根据船闸开启闭过程中人字门受力情况,进行门体的模态分析;对获取的振动信号进行处理,通过门体的加速度大小表征门体的外力特征,同时计算门体的位移判断门体开合过程中的稳定性;此外,综合船舶、门体和水文信息并访问云端数据库(10)调用历史信息和维修状况作为参考,最终评定当前船闸的健康状态,形成船闸健康状态报表并更新上传到云端数据库(10)中。
3.根据权利要求2所述的一种船闸健康状态的远程监测***的监测方法,其特征在于:所述的数据采集计算机(8)中预先设置监测数据报警值,并且自动发送警报至远程控制手机或与远程控制手机绑定的邮箱,保证监测数据一旦超过报警值,远程控制手机能实时收到相应报警信息。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |