论文无线传感技术下大型起重机械监测系统开发应用分析是大学硕士与本科起重机械毕业论文开题报告范文和相关优秀学术职称论文参考文献资料下载，关于免费教你怎么写起重机械分类方面论文范文。
摘 要：在工业生产、建筑工程、货运码头等领域,大型起重机械发挥着非常重要的作用,而一旦其在运行过程中出现异常或者故障,可能引发严重灾难性后果.因此,需要做好大型起重机械的运行监测工作.本文结合无线传感技术,针对大型起重机械监测系统进行了设计开发,通过现场应用对系统的功能进行了验证.结果表明,监测系统运行稳定,能够有效预防突发性事故,保证现场作业人员的生命财产安全.
关键词：无线传感技术；大型起重机械；监测系统；开发；应用
文章编号：1004-7026（2018）03-0106-02 中国图书分类号：TH215 文献标志码：A
起重机械尤其是大型起重机械在许多行业和领域都有着广泛应用,其本身属于特种作业机械,安全隐患大,本身就存在许多的危险因素.当起重机械作业时间达到一定年限后,即使维护保养良好,在应力集中位置或者焊接热影响区域也会出现损伤,如果不能及时发现并处理,则可能导致巨大的财产损失,甚至引发群死群伤事故.针对这样的问题,需要切实做好起重机械的运行监测工作.
1 监测系统构成
一直以来,对于大型起重机械的安全保障采用的多是定期检测,技术手段也以目测、磁粉探伤、敲击等为主,虽然能够找出机械中存在的隐患,但是只能够针对非工作状态进行检测,检测的对象也以几何量或者物理量为主,无法就大型起重机械运行状态的安全因素进行监测,因此,即使定期检验合格,起重机在运行过程中依然可能出现异常和问题.基于此,本文提出了一种基于无线传感技术的检测系统,能够通过无线传感节点实现对起重机械运行状态相关参数的采集,然后经无线传感网络传输到服务器,对照相关数据完成对于起重机械整体状态的评估,及时发现起重机械在运行状态下存在的安全隐患,有效避免事故的发生.
2 监测系统开发
2.1 无线传感系统
无线传感系统包含了若干无线传感节点,以802.15.4协议为基础,可以构建多种不同的网络拓扑结构,如星型、线型、网状等,在节点通道设计了精度在120-1000Ω的桥路电阻以及放大调理电路,均独立存在,配合软件的自动切换功能,可以在全桥、板桥和1/4桥三种被测量方式中进行选择.采集到的数据可以暂时存储在内置数据存储设备中,也可以通过无线传输的方式实时传输到计算机,能够切实保证数据的连续性.同时,在无线传感节点配备了电源管理的硬件及软件,能够在保证数据连续传输的同时,将节能能耗控制在25mA左右,而即使因为意外导致外部供电重点,内置的可充电电池依然可以确保节点继续工作10h左右[2].无线传感节点的性能指标见表1.
无线传感节点作为无线传感系统的构成要素,包含了电源、处理器、传感器、实时时钟等模块,考虑能源限制,在对元件进行选择时,应该在满足功能的前提下,尽量降低能耗.例如,在对节点电源进行选择时,采用了低功耗线性稳压器TPS73633,电源电压降为75mV,最大输出电流400mA,静态电流0.4mA；处理器采用了ATMEGA328P-AU,在正常运行状态下,工作电流为0.2mA,节能状态下仅为0.75μA,能够极大地降低能耗.从避免外界电磁干扰的角度,可以将无线传感节点放在金属屏蔽盒中.想要保证无线传感节点的正常运行,还需要重视软件设计,在确保节点有效运行的情况下,对工作时间和休眠时间进行分配,通过远程控制实现工作状态与休眠状态的自动切换,有效减少节点能耗[3].一般情况下,无线传感节点的能源供应采用的是可充电电池,在运行环节的能耗集中在数据接收与发送过程中,而如果外部环境存在干扰,数据传输的可靠性会受到一定影响,在这种情况下,可以将数据拆分后,打包成帧进行传输.考虑每一个无线传感节点都存在独立的本地时钟,受节点晶振频率偏差及外部干扰的影响,本地时钟可能出现偏差,从而对监测系统的正常运作造成负面影响,因为如果本地时钟不同步,得到的结果也就无法保证准确性,从这个角度分析,时间同步在检测系统中发挥着重要作用.
2.2 数据采集网关系统
数据采集网关能夠对无线传感节点传输的数据信息进行接收、整理和分类,然后在利用互联网将分类后的数据传输到数据处理系统中.数据采集网关系统能本身所具备的透明传输功能和断线自连功能使得其能够保证数据传输的持续进行,在网关内部,配备了具备较大容量的数据存储设备,这样即便因为特殊原因导致网络断线或者链接错误,数据无法顺利传输,也能够将数据存储在网关内,避免了数据的丢失.数据采集网关系统中,数据包格式采用的是IEEE802.15.4,支持点对点、星型、线型、网状以及树型网络拓扑结构,采用2.4GDSSS无线射频,存在16条可用信道,可以根据实际情况自主选择,空中最大数据传输率为250kbps,同步精度能够达到0.1ms[4].
2.3 数据处理系统
数据处理系统的核心为网络服务器,其能够通过互联网完成对数据网络传输数据的有效接收,从而实现对于大型起重机械的在线监测,不仅能够对接收到的数据进行永久存储,也兼具了分析计算、信息发表、数据管理等多样化功能,服务器本身的数据库清理、数据库优化以及修复等能力使得其能够对接收的数据进行二次处理,去除数据中的无用信息和校验信息,对数据进行压缩处理后,传输到后续的健康评估系统中,为开展大型起重机械的健康评估提供必要的数据支撑.
2.4 健康评估系统
健康评估系统是监测系统的核心组成部分,其主要构成部分是专家评估软件,可以针对采集到的数据信息进行处理和分析,软件能够在损伤诊断理论的支撑下,完成对大型起重机械结构损伤的识别、预警工作,在此基础上完成对于大型起重机械的寿命及安全性能评估.健康评估系统能够利用数据采集网关传输的设备关键位置应变及温度等信息的分析,对照相应的起重机械状况数据库,保证监测及信息的可视化,及时发现并就异常信息作出告警,提醒工作人员做好处理工作.大型起重机械健康评估系统在设计开发阶段采用了模块化结构,可以根据实际需要进行功能模块的添加,其主要模块有：负责传感器以及数据采集方式设置的基本参数模块,负责监测数据实时显示和存储的数据采集模块,负责对应力进行实时监测及显示,针对异常信息作出预警判断的数据处理模块,负责数据库管理和历史数据回收的数据显示及回放模块,负责大型起重机械结构损伤预警和健康状况分析评价的数据诊断模块,以及负责设备检验、分类管理,兼顾作业人员培训的设备信息管理模块[5].
3 监测系统应用
为了针对本身开发的以无线传感技术为支撑的大型起重机械检测系统的运行效果进行检验,选择某港口一台15t级的桥式起重机,开展相应的加卸载试验.起重机轨道高度达到9m,跨度17.4m,轨道长度120m,大车运行速度在83.5m/min,小车运行速度相对较慢,约为40.1m/min.为了方便针对整个起重机主梁的运行状况进行监测分析,在主梁跨中盖板上设置12个无线传感节点负责数据采集工作.应力试验结果如图1所示.
结合试验结果分析,本文开发设计的大型起重机械健康监测系统能够完成对起重机结构应力状态的实时监测,监测结果准确可靠,系统运行稳定,能够满足实际生产过程中的监测需求.而在试验过程中发现,无线传感节点的最大传输距离容易受到外界环境的影响,如果将接收端设置在中控机房、将发送节点设置在主梁最前端,虽然可以保证正常通信,但是由于两节点之间金属结构的阻挡,通信过程中的丢包率较大,无法得到完整的数据信息.针对这个问题,在机械臂绞点位置,增加了转发路由节点,再次进行数据传输试验,丢包率大大降低,数据传输的稳定性得到了明显改善[6].
结束语
总而言之,大型起重机械在建筑、交通、物流、工业等领域有着相当广泛的应用,而其在长期运行过程中,金属结构可能会出现疲劳损伤等问题,如果无法及时发现和处理,就可能引发严重的安全事故.基于此,从大型起重机械安全监测的实际需求出发,基于无线传感技术,设计开发了相应的监测系统,以港口的15t桥式起重机为例进行了现场应用试验,结果表明,监测系统运行稳定,可以完成对起重机金属结构的实时监测,也可以对其健康状况进行诊断,保证大型起重机械的稳定可靠运行.
参考文献：
[1]刘大洋,赵伟,杨恒.大型起重机械在线监测的无线传感器网络节点设计[J].传感器与微系统,2015,34（9）：76-79.
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[3]李锋,马溢坚,凌张伟,等.大型造船门式起重机安全监控管理系统的改造[J].起重运输机械,2017,（5）：100-102.
总结:此文是一篇起重机械论文范文,为你的毕业论文写作提供有价值的参考。
参考文献：
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2、 基于ZigBee协议无线传感网络监测的节点设计 摘 要： 针对无线传感器网络技术在网络监测中的特点，在分析ZigBee协议栈体系结构的基础上，研究了对网络协调器、路由器及终端节点的程序设计。针。
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