一种可移动式起重机的联合监测报警系统的制作方法

[0001]本实用新型涉及起重机领域，尤其是一种可移动式起重机的联合监测报警系统。背景技术：[0002]可移动式起重机由于其工作环境的恶劣，受外界环境影响大，很容易出现翻车的事故。在工业生产中起重机的结构振动影响着起重机自身的稳定性，当吊杆在吊取重物时，如果加载方式不当，载荷出现大幅度摆动的同时也会引起起重机的振动，载荷的摆动会严重影响可移动式起重机的效率，从而直接的威胁到可移动式起重机的安全，特别是当可移动式起重机和载荷发生共振时，起重机就很容易变形而失效。在失效过程中，材料也会释放出能量，这种应变能释放的能量就是声发射监测的对象，这种释放能量的现象，也被称为声发射现象。材料的声发射现象被发现以来，该种方法被广泛的运用到无损检测这个行业中来，比如运用到压力容器、轴承及齿轮、吊车起重机械行业中。声发射技术作为一种可以连续监测的动态检测技术，可以很好的实现对可移动式起重机关键部件的实时监测。当起重机的部件受外力或者是受内力作用时，在发生变形或者是断裂的情况下，这时候变形或者断裂的材料就会以弹性波的形式释放出应力应变能，采用传感器就可以探测到这种应变能。[0003]目前在针对起重机械的声发射监测中，主要采用单一方法对起重机进行监测，从安全性方面来看，起重机的钢丝绳、卷筒及钢丝绳压板、吊钩、减速器齿轮、制动器、车轮与轨道，其危险性很高，应在起重机的这些位置布置较多的传感器，去探测关键结构有无破坏性事件发生。目前传统的声发射传感器一般采用压电式传感器进行监测，压电式传感器不能连续对起重机的关键结构进行检测，且由于一些结构的特殊性，也不能对每个部位都进行监测，因此不能很好的探测到所有关键结构的工作状况。技术实现要素：[0004]本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种可移动式起重机的联合监测报警系统。通过光纤光栅传感器和加速度传感器联合采集可移动式起重机关键结构的工作状况，再通过联合判别系统进行判别，从而确保了可移动式起重机的安全状态。[0005]本实用新型的技术方案如下：[0006]一种可移动式起重机的联合监测报警系统，联合监测报警系统包括声发射信号采集系统、振动信号采集系统和联合判别系统；[0007]声发射信号采集系统包括光纤连接器以及与光纤连接器相连的多个光纤光栅传感器、可调谐光源和光电转换器，可调谐光源用于调制出配合光纤光栅传感器的光源；振动信号采集系统包括多个加速度传感器，每个光纤光栅传感器和加速度传感器分别放置在可移动式起重机的各个关键结构上；[0008]联合判别系统包括依次相连的滤波器、前置放大器、ad采集卡和计算机，光电转换器和加速度传感器分别连接滤波器。[0009]其进一步的技术方案为，关键结构包括减速器、卷筒、主臂、副臂、吊钩、第一支腿和第二支腿，关键结构均设置在可移动式起重机的底盘上，第一支腿连接主臂和副臂，第二支腿连接主臂和底盘；第一光纤光栅传感器放置减速器上，第二光纤光栅传感器放置在卷筒上，第三光纤光栅传感器放置在主臂上，第四光纤光栅传感器放置在可移动式起重机的副臂上，第五光纤光栅传感器放置在第一支腿上，第六光纤光栅传感器放置在第二支腿上，第七光纤光栅传感器放置在吊钩上。[0010]其进一步的技术方案为，关键结构包括减速器、卷筒、主臂、副臂、吊钩、第一支腿和第二支腿，关键结构均设置在可移动式起重机的底盘上，第一支腿连接主臂和副臂，第二支腿连接主臂和底盘；第一加速度传感器放置在减速器上，第二加速度传感器放置在卷筒上，第三加速度传感器放置在主臂上，第四加速度传感器放置在副臂上，第五加速度传感器放置在第一支腿上，第六加速度传感器放置在第二支腿上，第七加速度传感器放置在吊钩上。[0011]其进一步的技术方案为，两个第三光纤光栅传感器布置在主臂的两端，用于定位主臂的缺陷位置，两个第四光纤光栅传感器布置在副臂的两端，用于定位副臂的缺陷位置。[0012]其进一步的技术方案为，光纤光栅传感器基于sm-t1020p1cba型号实现，加速度传感器基于lc0102t型号实现，滤波器基于fir滤波器实现，前置放大器基于pxpa1型号实现，ad采集卡基于ni pci-6224型号实现。[0013]本实用新型的有益技术效果是：[0014]本申请通过光纤光栅传感器和加速度传感器联合采集可移动式起重机关键结构的工作状况，光纤光栅传感器主要监测关键结构的弹性波，通过联合判别系统以判断出起重机是否有裂纹和弯曲，加速度传感器主要监测关键结构的频率，通过联合判别系统以判断出起重机是否与载荷出现共振现象，当出现上述现象时通过计算机能够及时提醒人员注意并记录问题关键结构的工作状况，采用分布式布置两种传感器，可以起到对可移动式起重机的立体监测作用，联合监测报警系统能够更好的为起重机的安全工作助力，解决了传统的单一方式监测的不足，确保起重机的安全状态，从而大大提高对起重机的监测准确度、效率和及时度。附图说明[0015]图1是本申请提供的可移动式起重机的联合监测报警系统的原理图。[0016]图2是本申请提供的声发射信号采集系统的原理图。[0017]图3是本申请提供的光纤光栅传感器和加速度传感器在起重机关键结构的位置分布图。具体实施方式[0018]下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。[0019]本申请提供了一种可移动式起重机的联合监测报警系统，联合监测报警系统的原理图如图1所示，联合监测报警系统包括声发射信号采集系统、振动信号采集系统和联合判别系统。[0020]声发射信号采集系统的原理图如图2所示，声发射信号采集系统包括光纤连接器以及与光纤连接器相连的多个光纤光栅传感器(图中仅示出与一个光纤光栅传感器的连接关系)、可调谐光源和光电转换器。光纤连接器便于光纤之间进行拆卸组装，它能把光纤的两个端面密封起来，以提高光在声发射信号采集系统传输的可靠性。可调谐光源用于调制出配合光纤光栅传感器的合适光源以提高采集的精度。光纤光栅传感器基于sm-t1020p1cba型号实现，用于监测关键结构的表面状态，可选的，表面状态为裂纹和弯曲等现象。声发射信号采集系统的工作过程为：可调谐光源调制出合适的光源并通过光纤连接器传输至光纤光栅传感器中，光纤光栅传感器采集关键结构的弹性波(也即应力应变产生的光信号)，并通过光纤连接器传输至光电转换器中以实现光信号向电信号的转变。振动信号采集系统包括多个加速度传感器，加速度传感器基于lc0102t型号实现，用于监测关键结构的频率。[0021]每个光纤光栅传感器和加速度传感器分别放置在可移动式起重机的各个关键结构上。具体的，关键结构包括减速器1、卷筒2、主臂3、副臂4、吊钩5、第一支腿6和第二支腿7，关键结构均设置在可移动式起重机的底盘8上，第一支腿6连接主臂3和副臂4，第二支腿7连接主臂3和底盘8。第一光纤光栅传感器s1和第一加速度传感器z1放置减速器1上，用于监测减速器1中的齿轮啮合状态。第二光纤光栅传感器s2和第二加速度传感器z2放置在卷筒2上，用于监测卷筒2表面状态和卷筒2在收放钢丝绳时的状态，比如卷筒2出现卡顿以及过载时，都会产生信号。第三光纤光栅传感器s3和第三加速度传感器z3放置在主臂3上，重点监测主臂3的变形、失稳等现象，在本申请中，两个第三光纤光栅传感器s3布置在主臂3的两端，用于定位主臂3的缺陷位置。第四光纤光栅传感器s4和第四加速度传感器z4放置在可移动式起重机的副臂4上，主要作用是对起重机在吊起载荷时，对副臂4进行监测，防止由于载荷过重以及吊起载荷时，过度搬动摇晃使起重机失稳。在本申请中，两个第四光纤光栅传感器s4布置在副臂4的两端，用于定位副臂4的缺陷位置。第五光纤光栅传感器s5和第五加速度传感器z5放置在第一支腿6上。第六光纤光栅传感器s6和第六加速度传感器z6放置在第二支腿7上。当载荷在合理范围内，支腿处的传感器传送至联合判别系统的信号会在一个正常区间内，当载荷过重时，联合判别系统判定该传感器传来的信号是否超过区间合理值，进而判断起重机的支腿处的安全状况。第七光纤光栅传感器s7和第七加速度传感器z7放置在吊钩5上，用于监测吊钩5与载荷之间的连接紧密度以及吊钩5的安全状况，防止载荷过重，吊钩5出现裂纹等问题。[0022]联合判别系统包括依次相连的滤波器、前置放大器、ad采集卡和计算机，光电转换器和加速度传感器分别连接滤波器。在本申请中，滤波器基于fir滤波器实现，前置放大器基于pxpa1型号实现，ad采集卡基于ni pci-6224型号实现。[0023]联合监测报警系统的工作原理为：对于所要监测的关键结构，一方面，当关键结构的表面出现裂纹或弯曲时，就会释放出弹性波，弹性波在材料表面进行传播时，当抵达光纤光栅传感器时，就会引起光纤光栅反射光谱的整体偏移，将该声发射信号传输至联合判别系统经过滤波、放大和ad转换后，再由计算机解析光纤光栅反射光谱偏移前后的中心波长的改变量来实现对声发射信号的检测。另一方面，将加速度传感器检测到的振动信号传输至联合判别系统经过滤波、放大和ad转换后，再由计算机解析判断是否有倾斜、大幅度摇晃的问题，同时对起重机的频率进行监测，以防起重机和载荷出现共振现象。[0024]本申请采用两种信号同时监测关键结构，根据各个关键结构的工作状况不同，因此在联合判别系统中，在判别时需为每个关键结构设定不同的权重，用以对该关键结构进行整体评价。[0025]y＝αx(n)+βe(n)[0026]其中，y表示联合判别系统的结果输出，α为声发射信号权重，x(n)为声发射信号，β为振动信号权重，e(n)为振动信号。在该联合判别系统中通过判定两种信号的状态，就可以实现对该关键结构的监测。[0027]当出现上述现象时，计算机能够判断出传输过来的信号对应的问题，然后及时提醒人员注意并记录问题关键结构的工作状况，联合监测报警系统能够更好的为起重机的安全工作助力，解决了传统的单一方式监测的不足，采用分布式布置两种传感器，可以起到对可移动式起重机的立体监测作用，确保起重机的安全状态，从而大大提高对起重机的监测准确度、效率和及时度。[0028]以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。