一种用于安全评估的锅炉管道应力监测系统的制作方法

1.本发明涉及力或应力的一般计量领域，具体涉及一种用于安全评估的锅炉管道应力监测系统。


背景技术：

2.锅炉管是指两端开口并具有中空断面，其长度与周边之比较大的钢材，锅炉管可用于管道、热工设备、机械工业、石油地质勘探、容器、化学工业和特殊用途，由于管道内常常会通过高压气体，对过路管向外挤压，使锅炉管产生应力，当产生的应力异常时，说明锅炉管的使用存在安全性问题，需要及时更换，如何对锅炉管的应力更好地进行监测是当前需要解决的问题。
3.背景技术的前述论述仅意图便于理解本发明。此论述并不认可或承认提及的材料中的任一种公共常识的一部分。
4.现在已经开发出了很多锅炉管监测系统，经过我们大量的检索与参考，发现现有的监测系统有如公开号为cn114034415b所公开的系统，这些系统一般包括依次电性连接的计算机、单片机、信号发生器、前置增益放大器、功率放大器和磁轭检测器，磁轭检测器可产生激励信号：检测方法包括以下步骤：在单片机中输入调控函数；在计算机中输入预设的磁化方向角度变化量和磁轭检测器测量的磁通量，以调控激励信号的前置增益放大倍数；将磁轭检测器放置于航空液体压力管道表面并进行按压测量，以获得检测信号；将检测信号的均方根输入到计算机中预设的函数，以获得相对各向异性和应力分布函数。但该系统在对管道表面进行按压测量时过程较为繁琐，一个监测点上只能得到一个位置上的数据，并不能掌握全面的应力信息，存在无法及时发现安全问题的情况。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于，针对所存在的不足，提出了一种用于安全评估的锅炉管道应力监测系统。
6.本发明采用如下技术方案：一种用于安全评估的锅炉管道应力监测系统，包括检测模块、图像采集模块、图像分析模块和数据分析模块，所述检测模块用于对对锅炉管道产生的应力作出反应，所述图像采集模块用于采集检测模块的反应图像数据，所述图像分析模块用于对图像数据进行分析处理，所述数据分析模块基于图像处理结果计算得到管道的安全性评估结论；所述检测模块包括磁环，至少两个磁环围成一圈套在锅炉管道外侧，所述图像采集模块包括摄像头，所述摄像头对磁环之间的缝隙进行拍摄并将拍摄的图片发送给所述图像分析模块，所述图像分析模块分析得到每张图片中缝隙的宽度值；所述摄像头对一个监测点上的磁环进行持续移动拍摄，所述图像分析模块将连续的n张图片的缝隙宽度值记为一组数组，并以数组为单位发送给所述数据分析模块，其中，n为监测点上的磁环数量；
所述数据分析模块包括数据存储器、计算处理器和输出单元，所述数据存储器用于接收并存储所述图像分析模块对所有监测点上的图像分析数据，所述计算处理器基于所述图像分析数据执行计算任务，所述输出单元用于输出评估结果或者警告信息；所述计算处理器根据下式计算出监测点上的实时应力值：；其中，为应力转换系数，为初始缝隙宽度；所述计算处理器根据下式计算出单独一个监测点的第一安全指数：；其中，为应力阈值，为空间稳定度，为时间稳定度；当所述第一安全指数大于第一安全阈值时，所述输出单元将会输出告警；进一步的，所述计算处理器根据下式计算出监测点的空间稳定度：；其中，为数组的平均数；进一步的，所述计算处理器根据同一个监测点上的多个实时应力值fr计算出时间稳定度：；其中，m为采用的连续实时应力值的数量，表示第j个实时应力值，为采用的m个实时应力值的平均数；
进一步的，所述图像采集模块还包括安装杆和环轨，所述安装杆与锅炉管道平行，所述环轨安装于安装杆上并与所述监测点一一对应，所述摄像头安装于所述环轨内并能在所述环轨内滑动，所述环轨上设有一个控制组件，所述控制组件用于控制所述摄像头的滑动，所述摄像头上设有一个第一通讯组件，所述第一通讯组件能够以无线方式将拍摄的图片发送给所述图像分析模块；进一步的，所述计算处理器根据下式计算出整个管道的第二安全指数：；其中，表示同一时间戳下所有监测点中的最大实时应力值，表示同一时间戳下所有监测点中的最小实时应力值；当所述第二安全指数大于第二安全阈值时，所述输出单元将会输出告警。
7.本发明所取得的有益效果是：本系统通过磁环连接成圈套在锅炉管道外侧来对应力作出反应，根据磁环间缝隙的综合来估算该监测点上的综合应力，根据磁环间缝隙的差异来获取该监测点上的不同位置上应力的不同，使得分析得到的应力信息更加全面，并基于此得到更加准确的安全性评估，围成圈的磁环越多，得打的结果也更加精确，本系统通过图像分析来得到缝隙间宽度的具体数值，具有识别出微小变化的能力。
8.为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
9.图1为本发明整体结构框架示意图；图2为本发明磁环连接成圈示意图；图3为本发明图像采集模块构成示意图；图4为本发明图像分析模块构成示意图；图5为本发明数据分析模块构成示意图。
具体实施方式
10.以下是通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
11.实施例一。
12.本实施例提供了一种用于安全评估的锅炉管道应力监测系统，结合图1，包括检测模块、图像采集模块、图像分析模块和数据分析模块，所述检测模块用于对对锅炉管道产生的应力作出反应，所述图像采集模块用于采集检测模块的反应图像数据，所述图像分析模
块用于对图像数据进行分析处理，所述数据分析模块基于图像处理结果计算得到管道的安全性评估结论；所述检测模块包括磁环，至少两个磁环围成一圈套在锅炉管道外侧，所述图像采集模块包括摄像头，所述摄像头对磁环之间的缝隙进行拍摄并将拍摄的图片发送给所述图像分析模块，所述图像分析模块分析得到每张图片中缝隙的宽度值；所述摄像头对一个监测点上的磁环进行持续移动拍摄，所述图像分析模块将连续的n张图片的缝隙宽度值记为一组数组，并以数组为单位发送给所述数据分析模块，其中，n为监测点上的磁环数量；所述数据分析模块包括数据存储器、计算处理器和输出单元，所述数据存储器用于接收并存储所述图像分析模块对所有监测点上的图像分析数据，所述计算处理器基于所述图像分析数据执行计算任务，所述输出单元用于输出评估结果或者警告信息；所述计算处理器根据下式计算出监测点上的实时应力值：；其中，为应力转换系数，为初始缝隙宽度；所述计算处理器根据下式计算出单独一个监测点的第一安全指数：；其中，为应力阈值，为空间稳定度，为时间稳定度；当所述第一安全指数大于第一安全阈值时，所述输出单元将会输出告警；所述计算处理器根据下式计算出监测点的空间稳定度：；其中，为数组的平均数；所述计算处理器根据同一个监测点上的多个实时应力值fr计算出时间稳定度：
；其中，m为采用的连续实时应力值的数量，表示第j个实时应力值，为采用的m个实时应力值的平均数；所述图像采集模块还包括安装杆和环轨，所述安装杆与锅炉管道平行，所述环轨安装于安装杆上并与所述监测点一一对应，所述摄像头安装于所述环轨内并能在所述环轨内滑动，所述环轨上设有一个控制组件，所述控制组件用于控制所述摄像头的滑动，所述摄像头上设有一个第一通讯组件，所述第一通讯组件能够以无线方式将拍摄的图片发送给所述图像分析模块；所述计算处理器根据下式计算出整个管道的第二安全指数：；其中，表示同一时间戳下所有监测点中的最大实时应力值，表示同一时间戳下所有监测点中的最小实时应力值；当所述第二安全指数大于第二安全阈值时，所述输出单元将会输出告警。
13.实施例二。
14.本实施例包含了实施例一中的全部内容，提供了一种用于安全评估的锅炉管道应力监测系统，包括检测模块、图像采集模块、图像分析模块和数据分析模块，所述检测模块用于对对锅炉管道产生的应力作出反应，所述图像采集模块用于采集检测模块的反应图像数据，所述图像分析模块用于对图像数据进行分析处理，所述数据分析模块基于图像处理结果计算得到管道的安全性评估结论；结合图2，所述检测模块包括磁环，偶数个磁环在锅炉管道外侧围成一圈，相邻两个磁环之间通过异名磁极相互连接，所述磁环的内环半径为锅炉管道的外壁半径，围成一圈的磁环称为磁圈，锅炉管道上设有多个监测点，每个监测点上设置一个磁圈，所述磁环内侧设有一层隔热膜，降低锅炉管道温度对磁环的影响，构成磁圈的磁环数量越多，检测越精确；结合图3，所述图像采集模块包括安装杆、环轨和摄像头，所述安装杆与锅炉管道平行，所述环轨安装于安装杆上并与所述监测点一一对应，所述摄像头安装于所述环轨内并能在所述环轨内滑动，所述摄像头用于拍摄磁环之间的缝隙，当所述缝隙处于图片正中间时，所述摄像头将拍摄的图片发送给所述图像分析模块，所述环轨上设有一个控制组件，所述控制组件用于控制所述摄像头的滑动，所述摄像头上设有一个第一通讯组件，所述第一通讯组件能够以无线方式将拍摄的图片发送给所述图像分析模块；结合图4，所述图像分析模块包括图像存储器、灰度处理器和统计处理器，所述图
像存储器用于保存接收的图像，所述灰度处理器用于对图像进行灰度化处理，所述统计处理器用于像素点的灰度进行统计计算处理并得到缝隙的宽度值，所述图像分析模块将宽度值发送给所述数据分析模块后删除所述图像处理器中对应的图像以释放存储空间；结合图5，所述数据分析模块包括数据存储器、计算处理器和输出单元，所述数据存储器用于接收并存储所述图像分析模块对所有监测点上的图像分析数据，所述计算处理器基于所述图像分析数据执行计算任务，所述输出单元用于输出评估结果或者警告信息；所述图像分析模块和所述数据分析模块能够集成于一个电子设备中，该电子设备上包括与图像采集模块配对的第二通讯组件，所述第二通讯组件能够接收所述第一通讯组件发送的图像数据并识别第一通讯组件对应的监测点信息；所述控制组件控制摄像头滑动的过程包括如下步骤：s1、固定摄像头的位置，拍摄一张图片发送给所述图像分析模块，所述图像分析模块分析得到缝隙的位置信息返回给控制组件；s2、所述控制组件控制所述摄像头滑动角度后固定，拍摄一张图片发送给所述图像分析模块，所述图像分析模块分析得到缝隙的位置信息返回给控制组件；s3、所述控制组件控制所述摄像头滑动角度后固定，为：；s4、所述控制组件以固定的角速度控制摄像头滑动角度后固定，为：；其中，n为一个磁圈中包含的磁环数量；s5、所述摄像头在时间内停稳并拍摄上传图片；s6、不断重复步骤s4和步骤s5；所述图像分析模块将获取的图片灰度化，然后统计出像素点数量最多的灰度值，该灰度值对应的像素点称为背景点，所述图像分析模块基于所述背景点截取一块矩形，并统计出该矩形中间部位灰度值与所述背景点不同的像素点数量，记为，所述图像分析模块根据下式计算出该图片的缝隙宽度：；其中，为截取矩形的高度，为比例系数；所述比例系数与摄像头的焦距以及摄像头的拍摄距离相关；基于摄像头滑动一周拍摄图片获得的一组缝隙宽度记为，i的取值为
，所述图像分析模块以一组数据为单位发送给所述数据分析模块，所述数据存储器基于图片所属的监测点位置以及时间戳对数据进行保存；所述数据分析模块对每组数据继续应力分析，所述计算处理器根据下式计算出实时应力值：；其中，为应力转换系数，为初始缝隙宽度；所述应力转换系数与磁环的磁性强度相关，通过对磁环进行测试得到；所述计算处理器根据下式计算出监测点的空间稳定度：；其中，为数组的平均数；所述计算处理器根据同一个监测点上的多个实时应力值fr计算出时间稳定度：；其中，m为采用的连续实时应力值的数量，表示第j个实时应力值，为采用的m个实时应力值的平均数；所述计算处理器根据下式计算出单独一个监测点的第一安全指数：；
其中，为应力阈值；当所述第一安全指数大于第一安全阈值时，所述输出单元将会输出告警；所述第一安全阈值为一个负数值，由本领域技术人员根据经验自行设置；所述计算处理器根据下式计算出整个管道的第二安全指数：；其中，表示同一时间戳下的最大实时应力值，表示同一时间戳下的最小实时应力值；当所述第二安全指数大于第二安全阈值时，所述输出单元将会输出告警。
15.以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内，此外，随着技术发展其中的元素可以更新的。