CN203212232U - 造船用大型起重机的龙门架数据采集装置及远程监测*** - Google Patents

Abstract

一种造船用大型起重机的龙门架数据采集装置及远程监测***。龙门架数据采集装置，包括起重机的龙门架在主梁、刚性腿及柔性腿上分别设有传感器节点，传感器节点包括应变传感器、风速传感器及温度传感器。远程监测***，包括龙门架数据采集装置、信号调理电路、主控发射模块及主控接收模块；主控发射模块及所述的主控接收模块采用包含一个增强型工业标准8051微控制器内核并集成了一个符合IEEE802.15.4标准的2.4GHz的RF无线收发机的CC2530微处理器；应变传感器、风速传感器及温度传感器采集的应变信号、风速信号及温度信号分别经过所述信号调理电路进行滤波、放大及模数转换后输送至主控发射模块，并由主控发射模块无线发送给主控接收模块，实现远程监测。

Description

造船用大型起重机的龙门架数据采集装置及远程监测***

技术领域

本实用新型涉及一种造船用大型起重机远程监控***，尤其涉及一种造船用大型起重机的龙门架数据采集装置及远程监测***。 

背景技术

当今，大型造船用起重机大多采用有线或人检的监控方式。有线监控存在着不可避免的缺点：检测效率低、费时费力、成本高、电磁干扰严重。而人检又难以及时快速地检测和识别***中的故障。因此，更希望在办公室或其它地方能够远程实时查看起重机的工作状态、运行轨迹、历史数据、生产状况图等。无线远程监控***作为起重机控制***的一部分，越来越展现出其重要性。 

目前，远程监控方式应用在部分标准的港口和工程起重机械案例还是很多，而将无线通信技术应用于大型造船用起重机远程监控***中的成功案例则很少。国际上仅ABB等少数公司成功研发出相关***；而国内在该领域还处于空白阶段。 

ZigBee技术是一组基于IEEE 802.15.4无线标准研制开发的有关组网、安全和应用软件方面的通信技术。ZigBee技术具有低功耗、低速率、短时延、高安全、高容量、高可靠性等特点，它适用于承载数据流量较小、设备成本低、监测点多的应用场合。 

为了更好地保障起重机设备的安全运行，降低设备故障率和维护成本，提高工作效率，研究基于ZigBee技术的造船用大型起重机远程监控***具有重大的意义和较大的实用价值。 

实用新型内容

本实用新型提供一种能够实现远程监测的造船用大型起重机的龙门架数据采集装置及远程监测***，所述的远程监测***还具有体积小、成本低、功耗低优点。 

本实用新型采用如下技术方案： 

本实用新型所述的一种造船用大型起重机的龙门架数据采集装置，包括：起重机的龙门架在主梁、刚性腿及柔性腿上分别设有传感器节点，所述的传感器节点包括应变传感器、风速传感器及温度传感器。 

本实用新型所述的一种造船用大型起重机的远程监测***，包括龙门架数据采集装置、信号调理电路、主控发射模块及主控接收模块，所述龙门架数据采集装置包括：起重机的龙门架，在主梁、刚性腿及柔性腿上分别设有传感器节点，所述的传感器节点包括应变传感器、风速传感器及温度传感器；所述的主控发射模块及所述的主控接收模块采用包含一个增强型工业标准8051微控制器内核并集成了一个符合IEEE 802.15.4标准的2.4 GHz的RF无线收发机的CC2530微处理器；所述应变传感器、风速传感器及温度传感器采集的应变信号、风速信号及温度信号分别经过所述信号调理电路进行滤波、放大及模数转换后输送至主控发射模块，并由主控发射模块无线发送给主控接收模块，实现远程监测。 

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点： 

（1）本实用新型利用设在龙门架上的多个传感器节点可以采集到起重机现场的风载荷、温度等环境因素、关键点的应力、振动等机械特性、小车、刚性腿等运行状态，为起重机尤其是造船用大型起重机的测控提供了数据支持。

（2）本实用新型所述的造船用大型起重机的远程监测***可以通过主控发射模块及主控接收模块将反应起重机现场的风载荷、温度等环境因素、关键点的应力、振动等机械特性、小车、刚性腿等运行状态等信号发送给远端客户机，实现远程监测。CC2530微处理器的采用还可使本实用新型具有体积小、成本低、功耗低等优点。 

附图说明

图1是实用新型的结构示意图。 

图2是实用新型主控接收模块的结构示意图。 

图3是实用新型主控发射模块的结构示意图。 

具体实施方式

实施例1 

一种造船用大型起重机的龙门架数据采集装置，包括：起重机的龙门架1，在主梁、刚性腿及柔性腿上分别设有传感器节点2，所述的传感器节点包括应变传感器21、风速传感器22及温度传感器23。 

实施例2 

一种造船用大型起重机的远程监测***，包括龙门架数据采集装置、信号调理电路3、主控发射模块4及主控接收模块5，所述龙门架数据采集装置包括：起重机的龙门架1，在主梁、刚性腿及柔性腿上分别设有传感器节点2，所述的传感器节点包括应变传感器21、风速传感器22及温度传感器23；所述的主控发射模块4及所述的主控接收模块5采用包含一个增强型工业标准8051微控制器内核并集成了一个符合IEEE 802.15.4标准的2.4 GHz的RF无线收发机的CC2530微处理器；所述应变传感器21、风速传感器22及温度传感器23采集的应变信号、风速信号及温度信号分别经过所述信号调理电路3进行滤波、放大及模数转换后输送至主控发射模块4，并由主控发射模块4无线发送给主控接收模块5，实现远程监测。在本实施例中，主控发射模块4及主控接收模块5分别连接有显示装置。 

下面结合附图进一步详述本实用新型。 

***用于监测起重机现场环境因素（风载荷、温度、湿度等）、机械特性（关键点的应力、振动等）、运行状态（上、小车、刚性腿等）等等。 

***在对起重机动、静力分析后，得出了应力最大值主要集中区域：1）主梁跨中上、下盖板与主腹板交汇处；2）主梁与刚性腿、柔性腿连接悬臂侧根部近角焊缝处；3）柔性腿铰接位置；4）刚性腿、柔性腿与滚轮铰接断面；5）司机室所在刚性腿下部变截面处内侧板近角焊缝处。根据风载荷分析、网络稳定性以及节点成本，风速传感器和温度传感器位于靠近刚性腿部分的大梁上盖板面上；并根据风载荷、温度、湿度等监控对象的要求，设计监控***网络节点总体布置方案如图1所示. 

应变传感器采用电阻应变片构成全桥惠斯通电路，应变片应该严格遵循应变片粘贴工艺流程粘贴在起重机上。所述的风速传感器采用LVFSC-51型，输出为1路独立的4～20 mA电流信号，代表0～30 m/s的风速。所述的温度传感器采用PT100，线性补偿调理电路采用TI公司XTR105芯片。其他监测对象均从相应电气电路获得。

微处理器CC2530集成了ZigBee，其性能为：包含一个增强型工业标准8051微控制器内核，集成了一个符合IEEE 802.15.4标准的2.4 GHz的RF无线收发机，其工作频带范围是2.4～2.4835GHz，采用IEEE 802.15.4规范要求的直接序列扩频方式，采用QPSK调制方式，集成了12位模/数转换通道（ADC），强大的5通道DMA功能，2个支持多种串行通信协议的强大USART，硬件支持CSMA/CA，内置电池监视器和温度传感器，以及高级加密标准（AES）安全协处理器。 

在本实施方式中，如图2所示，主控接收模块5包括501、LED显示模块502、按键模块503、液晶模块504、数据存储模块505、JTAG接口506、串口模块507以及电源管理模块508。LED显示模块502用于显示网络状态变化，JTAG接口506用于外部仿真器下载程序。电源管理模块分为两部分：一部分是3V输入，稳压3.3V输出；另一部分是5V输入，稳压3.3V输出。由于主控接收模块5需要不间断的工作，因而选用5V直流电源供电。 

在本实施方式中，如图3所示，主控发射模块4包括401、LED显示模块402、按键模块403、JTAG接口404、电源管理模块405、液晶显示模块406。传感器采集的数据经过信号调理单元3进行滤波放大后，输送至主控模块401模数转换器ADC口，转换后的数据最后输送至CC2530微控制器进行处理。主控发射模块4通过定时器设置休眠或唤醒来采集数据，以降低节点能耗，其电源采用两节干电池供电，可以连续工作一年左右。 

Claims (3)

1.一种造船用大型起重机的龙门架数据采集装置，包括：起重机的龙门架（1），其特征在于，在主梁、刚性腿及柔性腿上分别设有传感器节点（2），所述的传感器节点包括应变传感器（21）、风速传感器（22）及温度传感器（23）。

2.一种造船用大型起重机的远程监测***，其特征在于，包括龙门架数据采集装置、信号调理电路（3）、主控发射模块（4）及主控接收模块（5），所述龙门架数据采集装置包括：起重机的龙门架（1），在主梁、刚性腿及柔性腿上分别设有传感器节点（2），所述的传感器节点包括应变传感器（21）、风速传感器（22）及温度传感器（23）；所述的主控发射模块（4）及所述的主控接收模块（5）采用包含一个增强型工业标准8051微控制器内核并集成了一个符合IEEE 802.15.4标准的2.4 GHz的RF无线收发机的CC2530微处理器；所述应变传感器（21）、风速传感器（22）及温度传感器（23）采集的应变信号、风速信号及温度信号分别经过所述信号调理电路（3）进行滤波、放大及模数转换后输送至主控发射模块（4），并由主控发射模块（4）无线发送给主控接收模块（5），实现远程监测。

3.根据权利要求2所述的造船用大型起重机的远程监测***，其特征在于，主控发射模块（4）及主控接收模块（5）分别连接有显示装置。

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