一种起重机结构安全监测系统的制作方法

1.本技术涉及一种安全监测系统，尤其涉及一种起重机结构安全监测系统。


背景技术：

2.大型特种设备在国民经济的各个部门扮演着十分重要的角色，尤其是起重机械领域，我国的起重机械数量位居世界第一，是现代工业发展中必不可少的运输设备。目前，全国在用起重机械234.79万台，广东省在用起重机械 18.9824万台，占比1/11,全省起重机械制造业年产量超过6万台(套)，产值超过150亿元。然而起重机械行业发展背后所存在的安全问题是不容忽视的。随着我国起重机械的产量和市场保有量不断增加的同时，事故发生率也在不断增加，所造成的财产损失也越来越大。其中大都数事故是起重机械结构失效引起的。因此对起重机结构的安全监测显得尤为重要。
3.我国针对起重机结构的主要安全保障方法仍然以定检、监测为主，采用的技术手段多为目测、感观判断、停机测量、磁粉探伤、超声、射线等常规手段，但是这些手段仍然存在很多严重不足。一方面，这些常规检测手段相对落后，检验人员工作量巨大但检测效率十分低下，而且常规检测方法基本上都是在停机状态下进行，一般只能检测裂纹、夹杂及气孔等宏观缺陷，在宏观裂纹出现之前，材料缺陷是以微观损伤累积的，对于有些工件表面虽然没有宏观裂纹，但微观损伤严重的，如若继续使用，很可能影响工件的正常使用甚至发生危险。因此，单纯检测宏观缺陷是不完善的，检验结果难以反映起重机械实际运行状态。另一方面，由于缺少长周期运行状态量，不能实时监测在役起重机结构的机械性能的降级和客观准确预测起重机结构的剩余寿命，对于超期服役的起重机械，缺少安全评估的准确数据和降级改造的科学依据。
4.近年来国内外先后采用简单的应力传感器来采集起重机械的危险信号，并与理论计算值进行比较分析，可以客观地评估起重机的应力状况和强度储备情况，一定程度上解决了不能实时监测起重机械结构的载荷变化问题。但这种设备也有很多不足。一方面，起重机的金属缺陷，工艺制作，材料自身厚度不一导致的截面突变、焊接工艺等方面导致的应力集中区在应力测试中会产生应力异常情况，不能一概而论应力异常就判断缺陷存在。另一方面，这些设备在预防突发事故中所起的作用毕竟有限，一般都是采集载荷数据，当载荷数值达到阈值时进行报警，此时事故已经发生，达不到“防突”的目的与要求。再者，专家现场检测意见在这种检测系统下的缺失，不能有效、安全、合理地对大型起重机的安全工作进行实时监管。
5.因此，当前对起重机结构安全监测的方式，存在检测效率低，实时性差的问题。


技术实现要素：

6.本实用新型提供一种起重机结构安全监测系统，以提高对起重机结构安全检测的效率以及实时性。
7.本实用新型提供了一种起重机结构安全监测系统，所述起重机结构安全监测系统
包括磁滞无损预评估系统、信息采集系统、网络通信系统、磁滞无损数据中心、安全监控平台，其中，所述磁滞无损预评估系统、所述信息采集系统、所述安全监控平台与所述网络通信系统两两进行通信连接；所述网络通信系统、所述磁滞无损数据中心和所述安全监控平台两两进行通信连接。
8.进一步地，所述安全监控平台包括远程监控平台和现场监控平台；所述磁滞无损预评估系统、所述信息采集系统、所述现场监控平台与所述网络通信系统两两进行通信连接；所述网络通信系统、所述磁滞无损数据中心和所述远程监控平台两两进行通信连接。
9.进一步地，所述远程监控平台包括预警系统、监测管理系统、监督管理系统。
10.进一步地，所述现场监控平台包括控制主机、监控设备和声光报警器；所述控制主机用来控制起重机械的运行；所述监控设备用来监控起重机现场作业情况以及监控点周围图像信息；所述声光报警器用于进行声音报警。
11.进一步地，所述信息采集系统包括载荷传感器、裂纹检测器、厚度传感器、图像采集仪，其中，所述载荷传感器用于实时采集应力、应变载荷数据；所述裂纹检测器用于采集起重机结构表面的裂纹变化；所述厚度传感器用于采集起重机结构的厚度；所述图像采集仪用于采集起重机作业时周边环境的图像信息和易受损位置的图像信息。
12.进一步地，所述信息采集系统还包括信息处理模块，其中，所述信息处理模块用于将所述信息采集系统采集到的模拟信号转换成数字信号，并通过所述网络通信系统传送到所述磁滞无损数据中心。
13.进一步地，所述磁滞无损预评估系统包括参数模块、检测模块、评估模块和共享模块；所述参数模块用于获取起重机械的参数信息；所述检测模块用于采集起重机受力结构的关键磁滞参数；所述评估模块用于评估所述起重机受力结构的性能疲劳状态；所述共享模块用于数据共享。
14.进一步地，所述网络通信系统包括数据传输单元模块，其中，所述数据传输单元模块用于将所述信息采集系统采集到的数据传送至所述磁滞无损数据中心。
15.进一步地，所述磁滞无损数据中心包括数据存储系统、数据转化系统、磁滞无损评估系统和共享系统，其中，所述数据存储系统用于存储起重机设备信息以及所述信息采集系统采集到的数据；所述数据转化系统，用于将信息采集系统采集到的数据转换为磁滞参数；所述磁滞无损评估系统，用于对比转换后的磁滞参数与磁滞无损数据库，并实时检测起重机结构微观损伤情况，评估所述起重机结构的性能疲劳状态及剩余寿命；所述共享系统用于共享评估信息以及磁滞无损数据。
16.进一步地，所述磁滞无损数据库包括实测数据库、专家经验数据库、有限元样机模拟数据库。
17.本实用新型提出了一种起重机结构安全监测系统，所述起重机结构安全监测系统包括磁滞无损预评估系统、信息采集系统、网络通信系统、磁滞无损数据中心、安全监控平台，其中，所述磁滞无损预评估系统、所述信息采集系统、所述安全监控平台与所述网络通信系统两两进行通信连接；所述网络通信系统、所述磁滞无损数据中心和所述安全监控平台两两进行通信连接。该系统基于磁滞无损评估技术，可以很好的反映起重机金属结构的微观损伤情况，并对当前的机械性能劣化程度进行量化评级和剩余寿命预测。该系统在现有的传感器技术的基础之上，结合前沿的磁滞无损评估技术，集合了线下检测和线上实时
监控的优势，并创造性地提出了将应力载荷等信息转换为关键磁参数，真正达到预警防突目的，切实防范、管控起重机械运行过程中的安全隐患，极大提高了特种设备检测部门对管辖区域内起重机的安全管理水平。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。
19.图1是本技术一实施例中起重机结构安全监测系统的结构框图；
20.图2是本技术一实施例中起重机结构安全监测系统的安全监控平台示意图；
21.图3是本技术一实施例中信息采集系统的示意图；
22.图4是本技术一实施例中信息采集系统的又一示意图；
23.图5是本技术一实施例中磁滞无损预评估系统的示意图；
24.图6是本技术一实施例中磁滞无损数据中心的示意图。
25.附图标记说明：
26.01、磁滞无损预评估系统；011、参数模块；012、检测模块；013、评估模块；014、共享模块；
27.02、信息采集系统；021、载荷传感器；022、裂纹检测器；023、厚度传感器；024、图像采集仪；025、信息处理模块；
28.03、网络通信系统；
29.04、磁滞无损数据中心；041、数据存储系统；042、数据转化系统；043、磁滞无损评估系统；044、共享系统；
30.05、安全监控平台；051、远程监控平台；052、现场监控平台。
具体实施方式
31.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
32.以下结合具体附图对本技术的实现进行详细的描述：
33.本实用新型一实施例提供了一种起重机结构安全监测系统，如图1所示，起重机结构安全监测系统包括磁滞无损预评估系统01、信息采集系统02、网络通信系统03、磁滞无损数据中心04、安全监控平台05。
34.其中，磁滞无损预评估系统01、信息采集系统02、安全监控平台05与网络通信系统03两两进行通信连接。
35.网络通信系统03、磁滞无损数据中心04和安全监控平台05两两进行通信连接。
36.其中，在本实施例中，上述网络通信系统03包括但不限于2g网络通信系统、3g网络通信系统、5g网络通信系统。
37.优选地，上述网络通信系统03采用5g网络通信系统。
38.通过采用5g网络通信系统，能有效提高该起重机结构安全监测系统的通信速度，从而达到实时有效的监测。
39.磁滞无损预评估系统01对起重机受力结构进行线下快速的损伤评估，在风险较大位置安置信息采集系统02，通过网络通信系统03，相关数据实时传送到磁滞无损数据库。磁滞无损数据中心04对参数数据进行汇总分析，全面准确地评估起重机结构的安全状态，并反馈给安全监控平台05，对监测到的异常数据流进行及时预警。
40.进一步地，如图2所示，安全监控平台05包括远程监控平台051和现场监控平台052。
41.其中，磁滞无损预评估系统01、信息采集系统02、现场监控平台052与网络通信系统03两两进行通信连接。
42.网络通信系统03、磁滞无损数据中心04和远程监控平台051两两进行通信连接。
43.进一步地，远程监控平台051包括预警系统、监测管理系统、监督管理系统。
44.其中，在本实施例中，上述预警系统可用于监测磁滞无损数据中心04反馈的异常数据流，如果接受到异常数据流，预警系统将自动辨别警情，采用短信通知责任主体单位以及监管人员，并触发现场监控平台声光报警器，并进行危机处理指导，通过远程指挥、语音、视频实现现场的调度和控制，第一时间发现与解决安全隐患，实现防突目的。
45.上述监督管理系统的功能包括但不限于机构管理、人员管理、监督检查、异常报警、统计分析、监督公告、项目归档。
46.上述监测管理系统的功能包括但不限于机构管理、人员管理、设备管理、数据查询、报表输出、临时账户创建及权限配置、报警查看、异常处理。
47.进一步地，现场监控平台052包括控制主机、监控设备和声光报警器。
48.控制主机用来控制起重机械的运行。
49.监控设备用来监控起重机现场作业情况以及监控点周围图像信息。
50.声光报警器用于进行声音报警。
51.其中，在本实施例中，上述控制主机当接受到预警信息时，可以及时将起重机械进行停机处理。
52.上述声光报警器将接受远程监控平台051传输过来的报警指令，以声光报警的形式提醒在场施工人员马上停工，紧急撤离。
53.进一步地，如图3所示，信息采集系统02包括载荷传感器021、裂纹检测器022、厚度传感器023、图像采集仪024。
54.其中，载荷传感器021用于实时采集应力、应变载荷数据。
55.裂纹检测器022用于采集起重机结构表面的裂纹变化。
56.厚度传感器023用于采集起重机结构的厚度。
57.图像采集仪024用于采集起重机作业时周边环境的图像信息和易受损位置的图像信息。
58.其中，优选地，上述载荷传感器为电阻式载荷传感器。通过该电阻式载荷传感器，能更加快速实时采集应力、应变载荷数据，提高了数据采集的速度，从而实现数据采集的实时性。
59.上述厚度传感器采集起重机结构的厚度，以此判断起重机金属结构的腐蚀损伤情
况。
60.进一步地，如图4所示，信息采集系统02还包括信息处理模块025。
61.其中，信息处理模块025用于将信息采集系统02采集到的模拟信号转换成数字信号，并通过网络通信系统03传送到磁滞无损数据中心04。
62.优选地，上述信息处理模块025将信息采集系统02采集到的运行参数数据信号通过信号放大器以及低通滤波器的调理，再通过a/d转换器将模拟信号转换成数字信号，并通过网络通信系统03传送至磁滞无损数据中心04，实现了信息采集系统02与网络通信系统03、磁滞无损数据中心04之间的数据交流。
63.进一步地，如图5所示，磁滞无损预评估系统01包括参数模块011、检测模块012、评估模块013和共享模块014。
64.其中，参数模块011用于获取起重机械的参数信息。
65.检测模块012用于采集起重机受力结构的关键磁滞参数。
66.评估模块013用于评估所述起重机受力结构的性能疲劳状态。
67.共享模块014用于数据共享。
68.其中，在本实施例中，上述参数信息包括但不限于起重机型号、服役年限、金属材料以及受损维修记录。
69.上述关键磁滞参数包括但不限于矫顽力、剩磁、最大微分磁导率、磁滞损耗。
70.上述评估模块013根据磁滞无损检测设备检测的关键磁滞参数，绘制完整磁滞回线，通过分析软件绘制彩色分布图查找危险区域，准确判断易受损位置，快速有效评估起重受力结构性能疲劳状态。
71.上述共享模块014通过网络将起重机疲劳降级等评估信息上传至磁滞无损数据中心，及时更新磁滞无损数据库，整合起重机械磁滞无损数据，实现数据共享。
72.磁滞无损预评估系统01能够对起重机受力结构进行线下快速的损伤评估。
73.进一步地，网络通信系统03包括数据传输单元模块031。
74.其中，数据传输单元模块031用于将信息采集系统02采集到的数据传送至磁滞无损数据中心04。
75.其中，在本实施例中，上述数据传输单元模块031包括但不限于5g数据传输单元、gps数据传输单元、bds dtu数据传输单元。
76.优选地，上述数据传输单元模块031，内置tcp/ip协议，利用5g移动网络，将起重机的位置信息、运行参数数据、信息采集系统02采集到的数据及图像信息传送至磁滞无损数据中心04，实现了信息采集系统02与磁滞无损数据中心之间数据交流。
77.进一步地，如图6所示，磁滞无损数据中心04包括数据存储系统041、数据转化系统042、磁滞无损评估系统043和共享系统044。
78.其中，数据存储系统041用于存储起重机设备信息以及信息采集系统02 采集到的数据。
79.数据转化系统042，用于将信息采集系统02采集到的数据转换为磁滞参数。
80.磁滞无损评估系统043，用于对比转换后的磁滞参数与磁滞无损数据库，并实时检测起重机结构微观损伤情况，评估起重机结构的性能疲劳状态及剩余寿命。
81.共享系统044用于共享评估信息以及磁滞无损数据。
82.其中，在本实施例中，上述信息采集系统02采集到的数据包括但不限于载荷、裂纹、腐蚀数据、图像数据。
83.上述数据转化系统042将信息采集系统02采集到的载荷、裂纹、腐蚀数据基于相关转化公式转换为磁滞参数，并传输到磁滞无损评估系统043以供评估。
84.上述磁滞无损评估系统043将转换后的磁滞参数与磁滞无损数据库的比对，基于磁滞无损评估技术，实时检测起重机结构的应力应变状态、蠕变、材质劣化等微观损伤情况，全面评估起重机结构性能疲劳状态及其剩余寿命。
85.上述共享系统044的共享对象包括但不限于参建单位、监测单位、监督单位以及其他用户。
86.进一步地，磁滞无损数据库包括实测数据库、专家经验数据库、有限元样机模拟数据库。
87.本实施例提供的基于磁滞无损评估技术的起重机结构安全监测系统，可以很好的反映起重机金属结构的微观损伤情况，并对当前的机械性能劣化程度进行量化评级和剩余寿命预测。该系统在现有的传感器技术的基础之上，结合前沿的磁滞无损评估技术，集合了线下检测和线上实时监控的优势，并创造性地提出了将应力载荷等信息转换为关键磁参数，真正达到预警防突目的，切实防范、管控起重机械运行过程中的安全隐患，极大提高了特种设备检测部门对管辖区域内起重机的安全管理水平。
88.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
89.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，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技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。