[发明专利]人字门应力应变检测和零点确定系统及方法

说明书

本发明公开了人字门应力应变检测和零点确定系统及方法，针对大型人字闸门运行过程门形监测，通过布设并实施倾角传感器和光纤光栅应变传感器，实现人字闸门运行姿态和形变量的监测采集，通过门形监测系统及其施工。本发明的目的是通过技术手段解决人字闸门门形监测难度大，适用性差，结构失效评判缺乏科学指导的问题，为船闸行业大型人字闸门门形监测和施工提供可行的技术方案，防范化解大型人字闸门运行安全风险，为船闸检修提供理论依据。

技术领域

本发明属于大型船闸人字门金属结构的应力应变检测领域，尤其是人字门应力应变检测和零点确定系统及方法。

背景技术

大型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、联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应力应变监测，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。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供人字门应力应变检测和零点确定系统及方法，此方法能够实现大型船闸人字门金属结构的应力应变状态检测。

本发明的技术方案是：人字门应力应变检测和零点确定系统，其特征在于：它包括信号检测模块、数据解调与采集模块、数据分析与处理模块、数据呈现模块、数据存储与备份模块和远程监管模块；

所述信号检测模块将检测到的信号传输到数据解调与采集模块，并通过数据解调与采集模块对信号进行解调和转换，使其变换为数字信号；通过数据分析与处理模块对转换之后的数字信号进行分析和处理；通过数据呈现模块将分析和处理之后的数据进行显示和打印；通过数据存储与备份模块用于对数据进行储存和备份，并最终通过远程监管模块实现整个系统的远程控制。

所述信号检测模块包括光纤光栅应力应变传感器、信号变送器和多路数据转换装置，通过光纤光栅应力应变传感器将采集到的应力应变信号直接通过光纤经多路数据转换装置送至相应嵌入式计算机处理；信号变送器对检测到的门体应力应变微弱信号进行隔离、放大、补偿、变换，有较强的抗干扰能力以及远距离的驱动能力。

所述数据解调与采集模块实现对应力应变信号的解调及采集，并将得到的模拟量信号转换成数字量信号，便于系统分析处理。

所述数据分析与处理模块是整个监测系统的核心，完成与各接口功能模块通信，实时数据处理、刷新、组态和逻辑控制功能。

所述数据呈现模块以电子文档的形式，通过相关设备实现数据的外接显示和打印。

所述数据存储与备份模块和远程建管模块实现位于人字门和机械设备上的光纤光栅应力应变传感器、监控主机及部署于其上的监控软件设备的远程监管。

所述人字门应力应变检测和零点确定系统进行人字门应力应变检测及零点确定的方法，包括以下步骤：

步骤1：在人字门重点受力区域按需布设光纤光栅应力应变传感器阵列；

步骤2：在人字门底部，内部布多根多芯铠装防水光缆，用于实现光纤光栅传感器的数据传输；

步骤3：经光纤光栅解调系统同步获得闸门启闭过程中各重点监测区域的应变信息；

步骤4：根据人字门金属结构变形状况，推演各重点监测区域所受应力分布情况；

步骤5：记录当前系统检测值，换算人字门所受应力，做为应力换算零点，之后系统所测读值与该值相加，可获得应力实际值。

相比现有技术，本发明的有益效果：